Sota el segell del NODE UPF la Universitat presenta totes les a activitats que fa de transferència de coneixement per posar en valor i donar a conèixer la UPF com a universitat altament compromesa amb l’entorn social i econòmic, que posa el seu potencial de recerca i de talent al servei del desenvolupament i el creixement econòmic del país.
El cervell es debat entre la coherència dinàmica i la metastabilitat estructural
Un treball de Gustavo Deco, investigador ICREA del Departament de Tecnologies de la Informació i les Comunicacions, en col·laboració amb el neurocientífic Morten L. Kringelbach, publicat a Trends in Neurosciences.
Un tret característic del cervell són les oscil·lacions rítmiques de l’activitat neuronal en un ventall de freqüències que van des de les ultra ràpides (0.05 Hz) i ultra alentides (500 Hz) a freqüències baixes. La comunicació i el processament de la informació entre diferents grups de neurones depèn de si aquestes es sincronitzen o no. Entendre per quins mecanismes s’estableix la comunicació entre les diferents àrees cerebrals continua sent un dels majors reptes de la neurociència.
Si el cervell està organitzat de manera jeràrquica, quin és el centre que determina la seva sincronització? En un moment temporal donat, l’intercanvi d’informació i la comunicació entre dos grups de neurones és més eficaç si l’estat d’excitabilitat fluctuant està coordinat, aleshores es parla de coherència. És el que es coneix com a principi fonamental de la coherència (CTC) i és un mecanisme primordial en el cervell. El control d’aquesta coherència per part del còrtex cerebral és duu a terme a gran escala i abasta llargues distàncies.
Un treball de Gustavo Deco i Morten L. Kringelbach, publicat a Trends in Neurosciences, enllaça el concepte dinàmic de coherència amb el de metastabilitat, amb la qual cosa examinen l’ampli repertori de funcions cerebrals a través de l’estructura anatòmica subjacent a la seva connectivitat. Un estudi dut a terme gràcies a l’evidència del modelatge computacional del cervell sencer, elaborat a partir de dades multimodals obtingudes per tècniques de neuroimatge.
Com ha comentat Gustavo Deco, coautor del treball i investigador ICREA del Departament de Tecnologies de la Informació i les Comunicacions (DTIC) i cap del Grup de Recerca en Neurociència Computacional de la UPF, “amb l’ajut de les dades que disposem, tant a nivell cel·lular com a nivell funcional, hem explorat el potencial del principi fonamental de la coherència cerebral per esbrinar els mecanismes de comunicació del cervell en la seva totalitat”.
Danys en la connectivitat cerebral limiten el principi de la coherència
En aquest article, Deco i Kringelbach han tingut en compte els vincles existents entre la metasestabilitat i la coherència, tant en un cervell sa com en el malalt. “Amb això hem aconseguit demostrar que la coherència és un mecanisme important en el cervell, de manera que quan la connectivitat està malmesa a causa de trastorn o malaltia mental, el repertori de rutes disponibles de CTC és molt més limitat amb conseqüències potencialment greus”, ha explicat Deco.
I ha continuat dient, “Les evidències que es desprenen de l’estudi dels vincles entre la metastabilitat i la coherència en el cervell normal i sa, ens suggereix que el cervell sa es caracteritza per ser màximament metastable, i que això és indispensable per desplegar el ric repertori funcional estructural normal del cervell gràcies a la modulació flexible en la connectivitat de les xarxes neuronals”.
Treball de referència:
Gustavo Deco, Morten L. Kringelbach (2016) “Metastability and Coherence: Extending the Communication through Coherence Hypothesis Using A Whole-Brain Computational Perspective”, Trends in Neuroscience, http://dx.doi.org/10.1016/j. tins.2016.01.001.