Las imágenes de resonancia magnética de los cerebros de 130 mamíferos, incluidos los humanos, indican una conectividad igual

“Descubrimos que la conectividad cerebral, 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 pequeños ratones hasta humanos, hasta grandes toros y delfines, exhiben la misma conectividad y la información viaja con la misma eficiencia dentro de ellos. También descubrimos que el cerebro preserva este equilibrio a través de un mecanismo especial de compensación : 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 Facultad de Ciencias de la Computación de TAU y la Facultad de Medicina de Technion. El artículo fue publicado en Nature Neuroscience el 8 de junio.

“La conectividad cerebral es una característica central, crítica para el funcionamiento del cerebro”, explica el profesor Assaf. “Muchos científicos han asumido que la conectividad en el cerebro humano es significativamente mayor en comparación con otros animales, como una posible explicación para el funcionamiento superior del ‘animal humano'”. Por otro lado, según el profesor Yovel, “sabemos que Las características clave se conservan durante todo el proceso evolutivo. Así, por ejemplo, todos los mamíferos tienen cuatro extremidades. En este proyecto, deseamos explorar la posibilidad de que la conectividad cerebral sea una característica clave de este tipo, mantenida en todos los mamíferos, independientemente de su tamaño o estructura cerebral. Para este fin utilizamos herramientas de investigación avanzadas “.

El proyecto comenzó con escáneres de resonancia magnética de difusión avanzada de los cerebros de unos 130 mamíferos, cada uno representando una especie diferente. (Se extrajeron todos los cerebros de los animales muertos y no se sacrificaron animales para los fines de este estudio). Los cerebros, obtenidos del Instituto Veterinario Kimron, representaban una amplia gama de mamíferos, desde pequeños murciélagos que pesaban 10 gramos hasta delfines cuyo peso puede alcanzar cientos de kilogramos. Dado que los cerebros de aproximadamente 100 de estos mamíferos nunca habían sido escaneados por MRI antes, el proyecto generó una base de datos novedosa y globalmente única. También se escanearon los cerebros de 32 humanos vivos de la misma manera. La tecnología única, que detecta la sustancia blanca en el cerebro, permitió a los investigadores reconstruir la red neuronal: las neuronas y sus axones (fibras nerviosas) a través de las cuales se transfiere la información,

El siguiente 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 Network Theory, una rama de las matemáticas que les permitió crear y aplicar un indicador uniforme de conductividad cerebral: la cantidad de sinopsis que un mensaje debe cruzar para llegar de un lugar a otro en la red neuronal.

“El cerebro de un mamífero consiste en dos hemisferios conectados entre sí por un conjunto de fibras neuronales (axones) que transfieren información”, explica el profesor Assaf. “Para cada cerebro que escaneamos, medimos cuatro medidores de conectividad: conectividad en cada hemisferio (conexiones intrahemisféricas), conectividad entre los dos hemisferios (interhemisférico) y conectividad general. Descubrimos que la conectividad cerebral general sigue siendo la misma para todos los mamíferos, grandes o pequeño, 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 conectividad más débil dentro de los hemisferios,

El profesor Yovel describe otro descubrimiento interesante. “Descubrimos que las variaciones en la compensación de conectividad caracterizan no solo diferentes especies sino también 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 plantear la hipótesis de cómo diferentes tipos de conectividad cerebral pueden afectar diversas funciones cognitivas o capacidades humanas, como deportes, música o matemáticas. Tales preguntas serán abordadas en nuestra investigación futura “.

“Nuestro estudio reveló una ley universal: Conservación de la conectividad cerebral”, concluye el profesor Assaf. “Esta ley denota 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 cada cerebro de mamíferos. Este mecanismo garantiza una alta conectividad en un área específica de El cerebro, posiblemente manifestado a través de algún talento especial (por ejemplo, deportes o música), siempre se ve 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. “.