Un nuevo mapeo metabólico revela cómo está conectado el cerebro humano

La búsqueda para comprendernos a nosotros mismos mediante el modelado del cerebro humano continúa esta semana con noticias de Alemania, donde un equipo de investigadores descubrió una forma de combinar dos modalidades diferentes de imágenes cerebrales para conferir direccionalidad al conectoma, o el mapa de conectividad del ser humano. cerebro.

Históricamente, la información sobre la función de los cerebros humanos vivos ha sido difícil de obtener, incluso con técnicas sofisticadas de imágenes médicas. Las fMRI producen un conjunto de cortes de imagen que se pueden reensamblar en un modelo 3D con una resolución espacial fina. Pero las imágenes por resonancia magnética tienen una resolución temporal baja: por debajo de un intervalo de muestreo de aproximadamente uno a dos segundos, una exploración más rápida no proporciona detalles adicionales.



Eso significa que es imposible que una resonancia magnética funcional siga el ritmo de la velocidad del cerebro, por lo que, aunque sabemos mucho sobre la conectividad estructural del cerebro, no sabemos mucho sobre la conectividad funcional. Cuando las áreas sensoriales y cognitivas se iluminan en respuesta a un estímulo, es difícil saber en qué dirección fluye el río de información. Pero no es imposible, solo se necesita algo de colaboración.



conectoma

El conectoma humano. Crédito: Proyecto Human Connectome

Un equipo interdisciplinario de investigadores de la Technischen Universitaet Muenchen ideó una nueva forma de aplicar la fisiología médica, llamada MCM: mapeo de conectividad metabólica. La idea se basa en la premisa de que no todos los nervios consumen la misma cantidad de energía; la neurona corriente abajo consume la mayor parte de la energía metabólica en cualquier intercambio sináptico dado. Si bien los escáneres de resonancia magnética funcional no son excelentes para proporcionar datos funcionales, se utilizan mejor para imágenes estructurales, los escáneres PET funcionan en el dominio del tiempo. Las tomografías por emisión de positrones (PET) toman datos metabólicos que dependen del metabolismo de la glucosa. A la luz de la conectividad anatómica ordenada del cerebro humano, razonaron los investigadores, la correlación de los datos de resonancia magnética funcional con los datos de escaneo PET capturados simultáneamente les permitiría rastrear la direccionalidad del conectoma en función de dónde se estaba utilizando la energía metabólica.



Su método fue elegante. Los investigadores eligieron una metodología de prueba de ojos cerrados versus ojos abiertos y trabajaron con 24 voluntarios sanos para demostrar que el flujo de señales en el cerebro cambiaba según las condiciones visuales cambiantes, y señalaron que “la visión es la única sensación que puede interrumpirse voluntariamente de una manera natural '. Cuando los ojos de los sujetos estaban abiertos, y solo entonces, MCM mostró de manera confiable que la corteza visual temprana estaba recibiendo señales de la red de prominencia. (La red de prominencia realiza una filtración de señal a ruido, y le dice al cerebro qué es relevante y si debe actuar).

Investigaciones como esta tienen aplicaciones mucho más allá de la creación de bellas imágenes de la conectómica anatómica. La salud humana puede beneficiarse de la comprensión de la conectividad normal versus anormal en el cerebro: está implicada en trastornos que van desde la epilepsia hasta el Alzheimer, desde el autismo hasta el TOC. La conectómica funcional ofrece una visión tentadora de la atención de la salud mental íntimamente adaptada.

Puede obtener más información sobre el conectoma en sitio web principal del proyecto - y consulta el estudio de conectividad aquí !



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