El cerebro, entre otras tareas, controla y coordina las funciones mentales como las emociones, la memoria, el aprendizaje, la cognición, la percepción o la atención, gracias a la dinámica de redes neuronales complejas que surgen de determinadas arquitecturas estructurales subyacentes a funciones mentales y que determinan el comportamiento ulterior. Por el contrario, la conectividad funcional no garantiza el conocimiento de su arquitectura estructural o conectoma.

En un trabajo de Gustavo Deco, director del Centro en Cognición y Cerebro e investigador ICREA del DTIC, publicado en la revista The Journal of Neuroscience, con la participación de científicos de varios países, se demuestra en modelos teóricos que la relación entre estructura y función es máxima cuando las dinámicas en red globales operan en un punto crítico de transición de estado.

En este trabajo se ha propuesto un modelo dinámico capaz de relacionar las conectividades estructurales empírica y funcional observadas, tanto en cerebro humano como en cerebro de macacos.

Los científicos han desarrollado un nuevo algoritmo iterativo que optimiza los datos de conectividad estructural de acuerdo con la matriz de la conectividad funcional. Concretamente, se han ponderado mejor las conexiones tenidas en cuenta para el análisis y se han añadido nuevas conexiones anatómicas, particularmente entre diferentes hemisferios cerebrales.

Los resultados sugieren que la interacción máxima entre estructura y función proporciona una nueva forma de vincular el comportamiento con la cognición. A continuación de una lesión cerebral se ha observado que las redes neuronales se reorganizan estructural y funcionalmente.

"Si nuestra hipótesis de punto crítico es correcto, esta noción puede permitir hacer predicciones sobre la reorganización estructural necesaria en la recuperación de la funcionalidad cerebral y el comportamiento ", explicó Deco,"lo que abre una nueva manera de entender la recuperación de las funciones cognitivas en condiciones clínicas ", ha añadido el primer firmante del trabajo.

Trabajo de referencia:

Gustavo Deco, Anthony R. McIntosh , Kelly Shen, R. Matthew Hutchison, Ravi S. Menon, Stefan Everling, Patric Hagmann and Viktor K. JIRS (2014), "Identificacion of Optimal Structural Connectivity Using Functional Connectivity and Neural Modeling", The Journal of Neuroscience, 34 (23 ): 7.910 a 7.916.

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