La forma del cerebro, clave en la forma de pensar, sentir y comportarse

Durante más de un siglo, los investigadores han pensado que los patrones de actividad cerebral que definen nuestras experiencias, esperanzas y sueños están determinados por cómo las diferentes regiones del cerebro se comunican entre sí a través de una compleja red de billones de conexiones celulares.

Ahora, un estudio dirigido por investigadores del Turner Institute for Brain and Mental Health de la Universidad de Monash ha examinado más de 10.000 mapas diferentes de la actividad del cerebro humano y ha descubierto que la forma general del cerebro de una persona ejerce una influencia mucho mayor en cómo pensamos, sentimos y nos comportamos que su intrincada conectividad neuronal.

El estudio, publicado en la revista Nature, reúne enfoques de la física, la neurociencia y la psicología para anular el paradigma centenario que enfatiza la importancia de la conectividad cerebral compleja, en lugar de identificar una relación previamente desapercibida entre la forma y la actividad del cerebro.

El autor principal e investigador, el Dr. James Pang, del Instituto Turner y la Facultad de Ciencias Psicológicas de la Universidad de Monash, explica en un comunicado que los hallazgos fueron significativos porque simplificaron enormemente la forma en que podemos estudiar cómo funciona, se desarrolla y envejece el cerebro.

«El trabajo abre oportunidades para comprender los efectos de enfermedades como la demencia y los accidentes cerebrovasculares al considerar modelos de la forma del cerebro, que son mucho más fáciles de manejar que los modelos de la gama completa de conexiones del cerebro», dijo el Dr. Pang quien añade: «Durante mucho tiempo hemos pensado que los pensamientos o sensaciones específicos provocan actividad en partes específicas del cerebro, pero este estudio revela que los patrones estructurados de actividad se activan en casi todo el cerebro, al igual que la forma en que una nota musical surge de las vibraciones que se producen a lo largo de todo el cerebro. toda la longitud de una cuerda de violín, y no solo un segmento aislado».

Patrones de vibración

El equipo de investigación utilizó imágenes de resonancia magnética (MRI) para estudiar los modos propios, que son los patrones naturales de vibración o excitación en un sistema, donde las diferentes partes del sistema se excitan a la misma frecuencia. Los modos propios se utilizan normalmente para estudiar sistemas físicos en áreas como la física y la ingeniería y solo recientemente se han adaptado para estudiar el cerebro.

Este trabajo se centró en desarrollar la mejor manera de construir eficientemente los modos propios del cerebro.

«Así como las frecuencias resonantes de una cuerda de violín están determinadas por su longitud, densidad y tensión, los modos propios del cerebro están determinados por sus propiedades estructurales (físicas, geométricas y anatómicas), pero las propiedades específicas que son las más importantes siguen siendo las mismas. un misterio», dijo el coautor principal, el Dr. Kevin Aquino, de BrainKey y la Universidad de Sydney.

El equipo, dirigido por el miembro laureado de ARC del Instituto Turner y la Facultad de Ciencias Psicológicas, el profesor Alex Fornito, comparó qué tan bien los modos propios obtenidos de modelos de la forma del cerebro podrían explicar diferentes patrones de actividad en comparación con los modos propios obtenidos de modelos de cerebro conectividad.

«Descubrimos que los modos propios definidos por la geometría del cerebro, sus contornos y curvatura, representaban la restricción anatómica más fuerte en la función cerebral, al igual que la forma de un tambor influye en los sonidos que puede hacer», dijo el profesor Fornito.

«Usando modelos matemáticos, confirmamos las predicciones teóricas de que el estrecho vínculo entre la geometría y la función está impulsado por una actividad similar a una onda que se propaga por todo el cerebro, al igual que la forma de un estanque influye en las ondas de onda que se forman cuando cae un guijarro», dijo.

«Estos hallazgos plantean la posibilidad de predecir la función del cerebro directamente a partir de su forma, abriendo nuevas vías para explorar cómo el cerebro contribuye a las diferencias individuales en el comportamiento y el riesgo de enfermedades psiquiátricas y neurológicas».