A mesura que passa el temps, les malalties, l’edat i altres factors, deixen empremta en el cervell de cadascuna de les persones. Hi ha evidència experimental que les lesions produïdes per diferents malalties (Alzheimer, ictus, epilepsia) afecta les dinàmiques espontànies de la funcionalitat cerebral. Més concretament, aquestes alteracions es fan visibles a nivell de les connexions funcionals que el cervell estableix en estat de repòs. L’origen d’aquestes afectacions rau en les dinàmiques neuronals de determinades àrees cerebrals que generalment estan implicades en l’equilibri homeostàtic entre l’activitat excitatòria i inhibitòria estable, i que aleshores es troben alterades.

Un treball que s’ha publicat l’1 d’agost a la revista Neuroimage s’ha basat en aquest fet per tal d’estudiar la recuperació funcional global del cervell davant d'una lesió. En el disseny experimental de l'estudi s'ha fet servir un mecanisme que afecta l’equilibri excitatori i inhibitori d’àrees locals de tota l’escorça cerebral a causa de lesions produïdes per alteracions neurològiques.

L’estudi ha comptat amb la participació de Gustavo Deco, director del Centre en Cognició i Cervell (CBC) i professor d’investigació ICREA del Departament de Tecnologies de la Informació i les Comunicacions (DTIC) de la UPF, conjuntament amb científics de centres de recerca de l’Índia.

Estudis experimentals i computacionals previs han mostrat que la connectivitat funcional en estat de repòs cerebral varia principalment segons la ubicació i les característiques topològiques específiques de la lesió. El modelatge computacional de la dinàmica espontània del cervell en estat de repòs aporta valuosa informació sobre l’organització cerebral en l’espai i el temps,  i sobre com queda alterada aquesta dinàmica segons els canvis estructurals que es produeixin. 

L’article publicat a Neuroimage ha pogut demostrar que la recuperació del balanç homeostàtic local restableix l’equilibri d’excitació i inhibició de totes les àrees que es veuen afectades per la lesió. Els resultats de la recerca suggereixen que el restabliment de l’equilibri alterat a causa d’una lesió és crucial per a l’estabilitat i la riquesa dinàmica que presenta el cervell normal en estat de repòs.

Treball de referència:

Vattikonda A, Surampudi BR, Banerjee A, Deco G, Roy D. (2016), “Does the regulation of local excitation-inhibition balance aid in recovery of functional connectivity? A computational account”, Neuroimage, Agost 1;136:57-67. doi: 10.1016/j.neuroimage.2016.05.002.