Activación alternativa de dos sistemas cerebrales vinculados a la conciencia

El cerebro humano pasa por ciclos a través de un conjunto de estados de activación, o redes, y el patrón de ciclo particular está relacionado con la conciencia.ZIRUI HUANG, UNIVERSIDAD DE MICHIGAN

Un estudio de los cerebros de la gente despierta y que no responde confirma una idea existente sobre la conciencia de que equilibra la autoconciencia con la conciencia del entorno, y que esto se representa en el cerebro mediante la activación alterna de dos redes neuronales. Los hallazgos, que se publicaron ayer (11 de marzo) en Science Advances, también muestran que estas redes son solo dos de un conjunto más grande y que el cerebro consciente recorre este conjunto, activando cada red de forma independiente, en un patrón preferido. En los cerebros de las personas que no responden, las dos redes de conciencia se activan con mucha menos frecuencia que las otras.

Este es un artículo interesante que muestra que la relación de tira y afloja entre dos redes principales del cerebro humano se interrumpe en estados de conciencia reducida, Michael Fox , un neurólogo de la Escuela de Medicina de Harvard que no participó en el estudio, escribe en un correo electrónico a The Scientist. Esto se mantuvo en diferentes tipos de conciencia reducida, continúa, refiriéndose al hecho de que los autores estudiaron tanto a personas bajo anestesia como a aquellas con neuropatologías.

Es un artículo muy bueno, agrega Georg Northoff, psiquiatra. y neurocientífico del Royal Ottawa Mental Health Center que tampoco participó en el trabajo. Introduce una dimensión temporal en el estudio de la conciencia, dice, y es el primero en dar un paso en esa dirección.

Se cree que la conciencia humana consiste tanto en la autoconciencia de una persona como en la conciencia de su entorno. Los estudios de imágenes de resonancia magnética funcional (fMRI) de los cerebros de personas en reposo o enfocadas en tareas han identificado dos conjuntos de redes de áreas del cerebro que están simultáneamente activas que parecen correlacionarse con tales pensamientos, a saber, la red de modo predeterminado (DMN), la actividad de que tiende a asociarse con la tranquilidad y los pensamientos autodirigidos, y la red de atención dorsal (DAT), que se activa cuando una persona está enfocada en una tarea. En particular, se dice que estas dos redes se correlacionan entre sí. Es decir, cuando uno está activo, el otro no lo está.

La evidencia de la anticorrelación se determinó promediando las imágenes recopiladas durante varios minutos, explica el coautor Zirui Huang de la Universidad de Michigan, y las fluctuaciones dinámicas de los dos Es posible que se hayan perdido las redes. Además, con dicho promedio de imágenes, a menudo se usa una técnica de procesamiento de datos llamada regresión de señal global que reduce el ruido. Pero tal reducción de ruido podría indicar falsamente la existencia de anticorrelación, dice Huang. Por lo tanto, faltaba evidencia inequívoca de la anticorrelación DMN-DAT.

En el nuevo estudio, Huang y sus colegas analizaron cientos de escáneres cerebrales 3-D fMRI de 98 individuos sin reducir el ruido ni promediar los datos. Capturaron imágenes cada dos segundos durante períodos de 815 minutos para permitir un nivel de detalle dinámico hasta ahora inigualable. Los sujetos incluyeron voluntarios sanos, no anestesiados; voluntarios y pacientes sanos y anestesiados que recibieron ketamina o propofol; individuos con síndrome de vigilia que no responde; pacientes que están despiertos pero no muestran signos de conciencia; e individuos en estados mínimamente conscientes.

Para analizar el gran conjunto de datos, el equipo empleó un algoritmo de aprendizaje automático que buscó áreas de redes en todo el cerebro que se activan juntas de manera constante. El enfoque reveló que, además de los DMN y DAT previamente identificados, había otras seis redes en todos los cerebros de los participantes. Los autores se refirieron a estos como la red parietal frontal, la red sensorial y motora, la red visual, la red de atención ventral y las redes globales de activación y desactivación. El análisis de imágenes también mostró que los cerebros humanos tienden a activar estas diferentes redes en un orden cíclico preferido y que, como se había sospechado anteriormente, DMN y DAT están anticorrelacionados.

En sujetos que estaban anestesiados o Sin responder debido a condiciones neuropatológicas, el equipo observó que tanto DMN como DAT se visitaron con menos frecuencia, dice Huang, lo que significa que se redujo la cantidad de veces que se activaron dentro de los patrones cíclicos de las redes. Esto está en consonancia con el hecho de que bajo anestesia hay una pérdida de [conciencia] de uno mismo y del entorno, dice.

Aunque aún no está claro si tal disminución de la activación de DMN y DAT es una causa o consecuencia de la reducción de la conciencia, podría sin embargo servir como un marcador clínico útil de la inconsciencia. Por ejemplo, dice el neurólogo Steven Laureys del Hospital Universitario de Lige, que no participó en el estudio, podría reducir la incertidumbre relacionada con el coma [pacientes] que no pueden comunicarse. . . y si tienen pensamiento y percepción conscientes. Evaluar la activación de DMN y DAT también podría ayudar a refinar las dosis de fármacos anestésicos, sugiere. Esta es una contribución muy importante al campo, dice.

Z. Huang et al., El circuito temporal de la actividad cerebral dinámica a macroescala apoya la conciencia humana, Sci Adv, 6:eaaz0087, 2020.

Ruth Williams es una periodista independiente con sede en Connecticut. Envíele un correo electrónico a ruth@wordsbyruth.com o encuéntrela en Twitter @rooph