Els patrons espacials de les fluctuacions que mostren les diferents àrees del cervell en estat de repòs són ben coneguts. No obstant això, estudis recents indiquen que aquesta activitat no és estacionària, sinó que mostra una complexa dinàmica al llarg del temps. L'estudi de l'activitat cerebral espontània s'ha centrat en la caracterització d'aquestes interaccions funcionals variables en el temps.

Mitjançant tècniques que mesuren l'activitat cerebral segons sigui el  consum d'oxigen (fMRI BOLD), Adrián Ponce Álvarez i Gustavo Deco (ICREA), investigador i director del Centre de Cognició i Cervell (CBC) del Departament de les Tecnologies de la Informació i les Comunicacions (DTIC) de la UPF, respectivament, conjuntament amb un equip d'investigadors d'EUA, Itàlia, Regne Unit i Suïssa,  han comprovat que la sincronia de la fase global evoluciona en una ultra lenta escala de temps característica  (<0,01 Hz), i que les variacions temporals que s'observen reflecteixen la formació-dissolució transitòria de múltiples comunitats de regions cerebrals sincronitzades. El treball s'ha publicat a la revista PLOS Computational Biology.

A l'observació s'ha vist que comunitats de regions cerebrals sincronitzades ressorgeixen de manera intermitent en el temps. Els autors han posat de manifest que les comunitats que se sincronitzen són aquelles que estan relacionades amb  xarxes la funció de les quals es correspon l'estat de repòs (RSN, resting-state networks)  de les quals se sap que participen en funcions sensoriomotores i cognitives i que inclouen xarxes motores, visuals, auditives, cognitives de control, auto-referencials, i combinacions d'aquestes i d'altres RSN.

Com comenten Ponce i Deco "en aquest treball es mostra com la sincronia de diferents regions cerebrals passa per lentes fluctuacions de caire global que reflecteixen la dinàmica associació-dissociació dels grups funcionals de xarxes neuronals sincronitzades".

La modelació dels oscil·ladors de fase en la connectivitat anatòmica del cervell, estimat a partir de les dades de ressonància magnètica en humans, s'aproxima als patrons espai-temporals de les dades empíriques i revela que diversos clústers que se sincronitzen transitòriament sorgeixen de la complexa topologia de les connexions anatòmiques del cervell,  a condició que els oscil·ladors siguin heterogenis.

"Els nostres resultats suggereixen que el cervell, durant l'estat de repòs, està constantment explorant els seus dinamismes per tal de tenir informació sobre el seu estat funcional", han comentat els autors. 

Treball de referència:

Adrián Ponce-Álvarez, Gustavo Deco, Patric Hagmann, Gian Luca Romani, Dante Mantini i Maurizio Corbetta (2015), " Resting-State Temporal Synchronization Networks Emerge From Connectivity Topology and Heterogeneity", PLOS Computational Biology, doi: 10.1371/journal.pcbi.1004100.

Altres e-notícies de recerca relacionades:

En el cervell humà, la dinàmica excitatòria global està en equilibri amb l'activitat inhibitòria local