En un treball publicat aquest mes de gener per un equip de científics entre els quals hi ha Gustavo Deco, investigador ICREA del Departament de Tecnologies de la Informació i les Comunicacions (DTIC) i director del Centre de Cognició i Cervell de la Universitat Pompeu Fabra (UPF), han demostrat que la connectivitat funcional dinàmica (FCD en anglès) de les xarxes neuronals de l'escorça cerebral, és un bon biomarcador de l'activitat neuronal en estat de repòs cerebral,  de manera que l'estudi de les alteracions de la FCD poden orientar al diagnòstic, prognosi i tractament personalitzat d'algunes de les malalties mentals amb més prevalença,  com ara la malaltia d'Alzheimer o l'esquizofrènia.

L'estudi de la connectivitat funcional cerebral mostra les interaccions que es produeixen entre les diferents regions del cervell. La connectivitat funcional ha mostrat ser especialment rellevant clínicament en diverses malalties mentals, com ara les esmentades anteriorment, així com també ha mostrat ser una dada rellevant en la planificació quirúrgica i en casos d' epilèpsia i de lesió cerebral traumàtica.

La simulació sencera del cervell, a través de models computacionals,  en paral·lel amb els estudis de connectivitat funcional reals obtinguts per tractografia, han permès reproduir amb precisió la connectivitat funcional en estat de repòs cerebral.

La tactografia és un prova funcional que utilitza tècniques especials d'imatge per ressonància magnètica i d'anàlisis assistida per ordinador que dona com a resultat imatges bi i tridimensionals.

Fins ara, molts estudis computacionals no havien tingut en compte la connectivitat funcional del cervell en estat de repòs, una dada que pot presentar una gran variabilitat,  tant en un  mateix com entre diferents individus.  Els autors d'aquest estudi s'han centrat en les fases de no estacionarietat de la connectivitat cerebral en estat de repòs i han posat de manifest una estructura funcional rica, caracteritzada per transicions ràpides d'estat entre períodes estables de connectivitat funcional discretes.

Els autors de l'estudi han mostrat també que els models computacionals optimitzats per adaptar-se al temps promig de connectivitat funcional no han estat capaços de copsar aquestes transicions espontànies de la funcionalitat. Per contra, els autors han demostrat que la modelització no linear del comportament dels nodes de connexió neuronals de la xarxa s'adapten molt millor al comportament real del cervell que els model lineals,  i que aquesta no linealitat és suficient per generar un ampli repertori de comportaments característic de la xarxa neuronal  del còrtex prefrontal i lluny de buscar l'equilibri. 

Treball de referència:

Enrique C.A. Hansen, Demian Battaglia, Andreas Spiegler, Gustavo Deco, Viktor K. Jirsa (2015), " Functional connectivity dynamics: Modelling the switching behavior of the resting state", NeuroImage, 105, 525-535.

Altres e-notícies de recerca relacionades:

El son és un estat d'inconsciència sincronitzat. Què passa en el cervell quan ens adormim?

L'estat de repòs del cervell és un indicador de la seva potencialitat i flexibilitat

Una important revisió sobre el significat dels estats de repòs del cervell