L’experiència humana conscient de les percepcions, els records i les emocions es basa en la integració flexible i la segregació de la informació que li arriba a través dels sentits. Aquesta integració de la informació està per sobre, i va més enllà, de la informació disponible a partir de la suma de les parts, i com a tal, se l’ha relacionat amb la consciència.

Els projectes a gran escala, com ara l'Human Connectome Project (Van Essen et al., 2012) i l’Human Brain Project (Gerstner et al., 2012) han començat a elaborar un mapa estructural i funcional del cervell humà proporcionant les eines experimentals per a una comprensió més profunda de com el cervell integra i segrega la informació pertinent.

El cervell requereix organitzar la informació en estats dinàmics coherents i distribuïts

En el cervell, la integració de la informació és probable que tingui lloc en una xarxa funcionalment coherent, però distribuïda en diverses regions, on els càlculs són altament segregats.

En el cervell hi ha àrees de densa interconnectivitat que s’han identificat com a eixos estructurals essencials per a la integració i la segregació de la informació que arriba a través dels estímuls nerviosos i que el cervell necessita optimitzar per promoure la cognició flexible i el comportament adreçat a un determinat objectiu.

El cervell requereix organitzar la informació en estats dinàmics coherents i distribuïts a través de les seves xarxes neuronals interconnectades. La qüestió és si aquestes regions són suficients per mantenir el flux d’informació de manera òptima al llarg del temps.

Per a la flexibilitat cognitiva s’han proposat diverses característiques de l’organització del cervell, però cap d’aquestes ha estat avaluada en el decurs del temps. Un estudi publicat per Gustavo Deco, professor d’investigació ICREA i director del Centre de Cognició i Cervell (CBC) del Departament de Tecnologies de la Informació i les Comunicacions (DTIC) de la UPF, que s’ha publicat a la revista NeuroImage, ha tingut com a objectiu principal estudiar la rellevància de la dinàmica funcional de cada regió del cervell pel que fa a la integració i la segregació de la informació, en el decurs del temps.

Per dur-ho a terme els autors han combinat dades funcionals i estructurals provinents de neuroimatge amb el modelatge computacional del cervell sencer, per tal d’investigar el paper de les regions cerebrals en la integració de la connectivitat funcional. L’estudi s’ha fet conjuntament amb investigadors del Departament de Psiquiatria de la Universitat d’Oxford (Regne Unit) i investigadors del Departament de Medicina Clínica de la Universitat d’Aarhus (Dinamarca).

Determinació de les àrees més implicades en la integració

Els investigadors han emprat el modelatge computacional de l’activitat neuronal del cervell sencer per determinar la participació de les àrees altament interconnectades en la dinàmica funcional cerebral a través del temps (dinamical workspace of binding nodes). Aquests models han demostrat ser capaços de reflectir i reproduir gran part de la dinàmica i complexitat del cervell real.

En aquest treball, els autors han implementat una nova manera de mesurar la integració de la informació del cervell a través del temps amb la qual han identificat quines parts del cervell estan més implicades en la integració i segregació de la informació.

Un aspecte important dels resultats de l’estudi és que: “hem trobat que, l’eliminació de la iteració dels nodes interconnectats de l’espai de treball té un efecte en la integració i la codificació de la informació més gran que si eliminem els nodes altament interconnectats”, han manifestat els autors en el seu treball.

Això s’explica pel fet que, mentre que les àrees cerebrals de densa interconnectivitat generen gairebé la meitat dels nodes d’unió, els nodes restants tenen un baix grau de participació, tot i que juguen un paper significatiu en l’àrea de treball essencial per a la integració de la informació en el temps, la qual cosa “va més enllà de la mera descripció dels eixos estructurals essencials per a la integració de la informació”, ha manifestat Gustavo Deco, primer autor de l’estudi.

Treball de referència:

Gustavo Deco, Tim J. Van Hartevelt, Henrique M. Fernandes, Angus Stevns, Morten L. Kringelbach (2017), "The most relevant human brain regiones for functional connectivity: Evidence for a Dynamical workspace of binding nodos from whole -brain computational modelling ", NeuroImage, 146, págs. 197-210.