Durante más de un siglo, los investigadores han pensado que los patrones de actividad cerebral que definen nuestras experiencias, esperanzas y sueños están determinados por diferentes regiones del cerebro a través de números. Determinado por la forma en que redes complejas de billones de células se comunican entre sí.
Un estudio dirigido por investigadores del Instituto Turner para la Salud Cerebral y Mental de la Universidad de Monash en Australia examinó más de 65.438 100.000 mapas diferentes de la actividad cerebral humana y descubrió que la forma general tiene un impacto mucho mayor en el pensamiento. , sentimiento y comportamiento que sus complejas conexiones neuronales.
El estudio, publicado en la revista Nature el 31 de mayo, integra métodos de la física, la neurociencia y la psicología, revocando un paradigma centenario que enfatizaba la importancia de las conexiones cerebrales complejas e identificando una relación previamente pasada por alto entre el cerebro. forma y actividad.
El Dr. James Pang, investigador del Instituto Turner y de la Facultad de Ciencias Psicológicas de la Universidad de Monash, dijo que los hallazgos fueron significativos porque simplifican enormemente el estudio de la función cerebral, el desarrollo y el envejecimiento.
Estos hallazgos aumentan la posibilidad de predecir la función cerebral directamente a partir de la forma del cerebro, abriendo nuevas vías para explorar cómo el cerebro contribuye a las diferencias individuales en el comportamiento y al riesgo de enfermedades mentales y neurológicas.
El equipo de investigación utilizó imágenes de resonancia magnética para estudiar los modos propios, en los que diferentes partes del sistema se excitan a la misma frecuencia. Los modos propios se utilizan comúnmente para estudiar sistemas físicos en física e ingeniería y, más recientemente, el cerebro. Este trabajo se centra en desarrollar métodos óptimos para construir eficientemente patrones de firma en el cerebro.
Así como la frecuencia de vibración de una cuerda de violín está determinada por su longitud, densidad y tensión, los patrones intrínsecos del cerebro están determinados por su estructura -sus propiedades físicas, geométricas y anatómicas-, pero qué atributo específico Lo que más importa sigue siendo un misterio.
El equipo comparó la capacidad de los patrones de características obtenidos de un modelo de forma del cerebro con los obtenidos de un modelo de conectividad cerebral para explicar diferentes patrones de actividad. descubrieron que los patrones característicos del cerebro definidos geométricamente (contornos y curvaturas) representan las limitaciones anatómicas más fuertes sobre la función cerebral, de forma muy similar a como la forma de un tambor afecta su sonido.
Utilizando modelos matemáticos, los investigadores confirmaron predicciones teóricas de que la estrecha relación entre geometría y función está impulsada por una actividad ondulatoria que se propaga por todo el cerebro, de forma similar a cómo la forma de un estanque afecta a las piedras que caen. formado sobre el agua.