Las resonancias magnéticas de los cerebros de 130 mamíferos, incluidos los humanos, indican la misma conectividad
Crédito: Pixabay/CC0 Dominio público
Investigadores de la Universidad de Tel Aviv, dirigidos por el profesor Yaniv Assaf de la Facultad de Neurobiología, Bioquímica y Biofísica y la Escuela de Neurociencia de Sagol y el Prof. Yossi Yovel de la Escuela de Zoología, la Escuela de Neurociencia de Sagol y el Museo de Historia Natural Steinhardt, realizaron un estudio único en su tipo diseñado para investigar la conectividad cerebral en 130 especies de mamíferos. Los intrigantes resultados, que contradicen las conjeturas generalizadas, revelaron que los niveles de conectividad cerebral son iguales en todos los mamíferos, incluidos los humanos.
«Descubrimos que la conectividad del cerebro, es decir, la eficiencia de la transferencia de información a través de la red neuronal, no depende ni del tamaño ni de la estructura de ningún cerebro específico», dice el profesor Assaf. «En otras palabras, los cerebros de todos los mamíferos, desde diminutos ratones hasta humanos, grandes toros y delfines, exhiben la misma conectividad y la información viaja con la misma eficiencia dentro de ellos. También descubrimos que el cerebro conserva este equilibrio a través de un mecanismo de compensación especial. : cuando la conectividad entre los hemisferios es alta, la conectividad dentro de cada hemisferio es relativamente baja y viceversa».
Los participantes incluyeron investigadores del Instituto Veterinario Kimron en Beit Dagan, la Escuela de Ciencias de la Computación en TAU y el Facultad de Medicina del Technion. El artículo se publicó en Nature Neuroscience el 8 de junio.
«La conectividad cerebral es una característica central, fundamental para el funcionamiento del cerebro», explica el Prof. Assaf. «Muchos científicos han asumido que la conectividad en el cerebro humano es significativamente mayor en comparación con otros animales, como una posible explicación del funcionamiento superior del ‘animal humano'». Por otro lado, según el profesor Yovel, «Sabemos que Las características clave se conservan a lo largo del proceso evolutivo. Así, por ejemplo, todos los mamíferos tienen cuatro extremidades. En este proyecto, queríamos explorar la posibilidad de que la conectividad cerebral pueda ser una característica clave de este tipo mantenida en todos los mamíferos, independientemente de su tamaño o estructura cerebral. . Con este fin, utilizamos herramientas de investigación avanzadas».
El proyecto comenzó con imágenes de resonancia magnética de difusión avanzada de los cerebros de unos 130 mamíferos, cada uno de los cuales representaba una especie diferente. (Todos los cerebros se extrajeron de animales muertos y ningún animal fue sacrificado para los fines de este estudio). Los cerebros, obtenidos del Instituto Veterinario Kimron, representaban una amplia variedad de mamíferos, desde pequeños murciélagos que pesaban 10 gramos hasta delfines cuyo peso puede llegar a cientos de kilogramos. Dado que los cerebros de alrededor de 100 de estos mamíferos nunca antes habían sido escaneados por resonancia magnética, el proyecto generó una base de datos novedosa y única a nivel mundial. Los cerebros de 32 humanos vivos también fueron escaneados de la misma manera. La tecnología única, que detecta la materia blanca en el cerebro, permitió a los investigadores reconstruir la red neuronal: las neuronas y sus axones (fibras nerviosas) a través de los cuales se transfiere la información y las sinapsis (uniones) donde se encuentran.
El próximo desafío fue comparar los escaneos de diferentes tipos de animales, cuyos cerebros varían mucho en tamaño y/o estructura. Para este propósito, los investigadores emplearon herramientas de la Teoría de redes, una rama de las matemáticas que les permitió crear y aplicar un indicador uniforme de la conductividad cerebral: el número de sinopsis que debe atravesar un mensaje para llegar de un lugar a otro en la red neuronal.
«El cerebro de un mamífero consta de dos hemisferios conectados entre sí por un conjunto de fibras neurales (axones) que transfieren información», explica el Prof. Assaf. «Por cada cerebro que escaneamos, medimos cuatro indicadores de conectividad: conectividad en cada hemisferio (conexiones intrahemisféricas), conectividad entre los dos hemisferios (interhemisférica) y conectividad general. Descubrimos que la conectividad cerebral general sigue siendo la misma para todos los mamíferos, grandes o pequeños. pequeños, incluidos los humanos. En otras palabras, la información viaja de un lugar a otro a través del mismo número de sinapsis. Sin embargo, debe decirse que diferentes cerebros usan diferentes estrategias para preservar esta medida igual de conectividad general: algunos exhiben una fuerte conectividad interhemisférica y una conectividad más débil dentro de los hemisferios, mientras que otros muestran lo contrario».
Prof. Yovel describe otro descubrimiento interesante. «Encontramos que las variaciones en la compensación de la conectividad caracterizan no solo a diferentes especies sino también a diferentes individuos dentro de la misma especie», dice. «En otras palabras, los cerebros de algunas ratas, murciélagos o humanos exhiben una mayor conectividad interhemisférica a expensas de la conectividad dentro de los hemisferios, y viceversa, en comparación con otros de la misma especie. Sería fascinante formular hipótesis sobre cómo los diferentes tipos de la conectividad cerebral puede afectar varias funciones cognitivas o capacidades humanas, como los deportes, la música o las matemáticas. Tales preguntas se abordarán en nuestra investigación futura».
«Nuestro estudio reveló una ley universal: la conservación de la conectividad cerebral». El Prof. Assaf concluye. «Esta ley indica que la eficiencia de la transferencia de información en la red neuronal del cerebro es igual en todos los mamíferos, incluidos los humanos. También descubrimos un mecanismo de compensación que equilibra la conectividad en el cerebro de cada mamífero. Este mecanismo garantiza que la alta conectividad en un área específica de el cerebro, posiblemente manifestado a través de algún talento especial (por ejemplo, deportes o música) siempre es contrarrestado por una conectividad relativamente baja en otra parte del cerebro. En proyectos futuros, investigaremos cómo el cerebro compensa la conectividad mejorada asociada con capacidades específicas y procesos de aprendizaje. .»
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El estudio avanza en la comprensión de la conectividad cerebral en los consumidores de cannabis Más información: Yaniv Assaf et al, Conservation of brain connections and cableados a través de la clase de mamíferos, Nature Neuroscience (2020). DOI: 10.1038/s41593-020-0641-7 Información de la revista: Nature Neuroscience
Proporcionado por la Universidad de Tel Aviv Cita: IRM del cerebro de 130 mamíferos, incluidos los humanos, indican la misma conectividad (20 de julio de 2020) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-07-mri-scans-brains-mammals-humans.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.