Un equipo internacional de científicos ha creado un mapa de alta resolución del cerebro que revela cómo millones de fibras neuronales de la corteza cerebral humana, capa más externa del cerebro responsable del pensamiento de alto nivel, se conectan y comunican. El trabajo, se publica en la revista PLoS Biology

Según los investigadores, el trabajo supone un importante paso para comprender el cerebro y proporciona un mapa integral de las conexiones cerebrales pero también describe una nueva técnica no invasiva que puede ser utilizada por otros científicos par continuar analizando millones de conexiones neuronales en el cerebro a una resolución aún mayor.

En el estudio han participado la Universidad de Indiana y la Escuela de Medicina de Harvard en Estados Unidos y la Universidad de Lausana y la Escuela Politécnica Federal en Suiza. Según explica Olaf Sporns, coautor del estudio en la Universidad de Indiana, "este es uno de los primeros pasos necesarios para construir modelos computacionales a gran escala del cerebro humano que nos ayuden a comprender procesos que son difíciles de observar, como los estados de las enfermedades y los procesos de recuperación de las lesiones".

En gran medida, los científicos han utilizado sobre todo las imágenes de resonancia magnética funcional para medir la actividad cerebral, localizando qué partes del cerebro se activan durante la percepción o cognición, aunque se conocía poco del papel de la anatomía subyacente que genera esta actividad. Lo que se conoce de las conexiones y mecanismos de las fibras neuronales se ha descubierto a través de estudios animales y no existía hasta el momento un mapa completo de las conexiones cerebrales del cerebro humano.

Los investigadores utilizaron una tecnología de imágenes de resonancia magnética por difusión, una técnica por escáner no invasiva que estima las trayectorias de las fibras de conexión basadas en mapas de gradientes de difusión de moléculas de agua a través del tejido cerebral.

Una variante muy sensitiva del método, denominada imágenes de espectro de difusión (IED), puede delinear la orientación de múltiples fibras que cruzan una única localización. El estudio aplica esta técnica para toda la corteza cerebral humana, dando lugar a mapas de millones de fibras neuronales que atraviesan esta parte del cerebro.

Los investigadores realizaron después un análisis computacional para identificar las regiones del cerebro que tenían un papel central en la conectividad, sirviendo como concentradores de la red cortical. El análisis reveló una zona estructural única en el cerebro de todos los participantes.

"Descubrimos la parte más central del cerebro, se encuentra en la porción posterior medial de la corteza y que está a caballo entre los dos hemisferios. Esto no se sabía antes. Los investigadores han estado interesados en esta parte del cerebro por otras razones. Por ejemplo, cuando estamos en descanso, este área usa una gran cantidad de energía metabólica, pero hasta ahora no se tenía claro porqué", explica Olaf Sporns, de la Universidad de Indiana y coautor del estudio.

El estudio analizó los cerebros de cinco participantes humanos que fueron examinados tanto con imágenes de resonancia magnética funcional como con técnicas de IED para comparar con qué detalle la actividad cerebral observada en las imágenes de resonancia magnética funcional, mapeaba las redes de fibras.

Según explica Sporns, "podemos medir una correlación significativa entre la anatomía del cerebro y las dinámicas cerebrales. Esto significa que si sabemos cómo está conectado el cerebro, podemos predecir lo que el cerebro podrá hacer". El investigador indica que seguirán estudiando más cerebros para hacer el mapa de la conectividad cerebral a medida que se desarrolla y envejece así como en el curso de las enfermedades y su mal funcionamiento.