El cervell, entre d'altres tasques, controla i coordina les funcions mentals com ara les emocions, la memòria, l'aprenentatge, la cognició, la percepció o l'atenció, gràcies a la dinàmica de xarxes neuronals complexes que sorgeixen de determinades arquitectures estructurals subjacents a funcions mentals i que determinen el comportament ulterior. Per contra, la connectivitat funcional no garanteix el coneixement de la seva arquitectura estructural o conectoma.

En un treball de Gustavo Deco , director del Centre en Cognició i Cervell i investigador ICREA del DTIC, publicat a la revista The Journal of Neuroscience, amb la participació de científics de diversos països, es demostra en models teòrics que la relació entre estructura i funció és màxima quan les dinàmiques en xarxa globals operen en un punt crític de transició d'estat.

En aquest treball s'ha proposat un model dinàmic capaç de relacionar les connectivitats estructurals empírica i funcional observades,  tant en cervell humà com en cervell de macacos.

Els científics han desenvolupat un nou algorisme iteratiu que optimitza les dades de connectivitat estructural d'acord amb la matriu de la connectivitat funcional. Concretament, s'han ponderat millor les connexions tingudes en compte per a l'anàlisi i s'han afegit noves connexions anatòmiques, particularment entre diferents hemisferis cerebrals.

El resultats suggereixen que la interacció màxima entre estructura i funció proporciona una nova forma de vincular el comportament amb la cognició. A continuació d'una lesió cerebral s'ha observat que les xarxes neuronals es reorganitzen estructural y funcionalment.

"Si la nostra hipòtesi de punt crític és correcte, aquesta noció pot permetre fer prediccions sobre la reorganització estructural necessària en la recuperació de la funcionalitat cerebral i el comportament", ha explicat Deco, " la qual cosa obra una nova manera d'entendre la recuperació de les funcions cognitives en condicions clíniques", ha afegit el primer signant del treball.

Treball de referència:

Gustavo Deco, Anthony R. McIntosh, Kelly Shen, R. Matthew Hutchison, Ravi S. Menon, Stefan Everling, Patric Hagmann and Viktor K. Jirsa (2014), " Identificacion of Optimal Structural Connectivity Using Functional Connectivity and Neural Modeling", The Journal of Neuroscience, 34(23): 7910-7916.

Altres e-notícies de recerca relacionades:

L'estructura i la funció del cervell es modifiquen amb el temps