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Cambios en el cableado cerebral relacionados con el sexo, la cognición y la edad

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Cambios en el cableado cerebral relacionados con el sexo, la cognición y la edad

Crédito: Ermal Tahiri / Pixabay
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El grado en que el cableado del cerebro se alinea con sus patrones de actividad puede variar con el sexo y la edad, y puede ser genético, sugiere un estudio publicado por investigadores de Weill Cornell Medicine. El estudio encuentra que esta alineación también puede tener implicaciones en la cognición.

Los resultados publicados el 12 de julio en Nature Communications ayudan a arrojar luz sobre uno de los mayores misterios de la biología: cómo funciona el cerebro, según la autora principal, la Dra. Amy Kuceyeski, profesora asociada de matemáticas en el Departamento de Radiología y neurociencia en elFeil Family Brain and Mind Research Institute en Weill Cornell Medicine. Específicamente, el estudio es un primer paso hacia la comprensión de la relación entre el cableado físico en el cerebro y su flujo de actividad.

“Cosas tan básicas como cómo se alinean la anatomía y la fisiología en el cerebro no se entienden en humanos”, dijo Kuceyeski, quien dirige el Laboratorio de Conectividad Computacional en el Departamento de Radiología.enfermedades, necesitamos entender cómo interactúan la estructura y la función del cerebro ".

Para comenzar a desentrañar este misterio, el primer autor Zijin Gu, estudiante de doctorado en el campo de la ingeniería eléctrica e informática con sede en el campus de Ithaca de Cornell y miembro del Laboratorio de Conectividad Computacional, analizó datos de 941 adultos jóvenes y sanos que participaron en elProyecto del Conectoma Humano. El Proyecto del Conectoma Humano es un esfuerzo masivo dirigido por los Institutos Nacionales de Salud para mapear todas las vías involucradas en la función del cerebro humano.

Gu usó datos de imágenes de resonancia magnética MRI para examinar el "cableado" del cerebro, o haces de axones mielinizados, que transmiten señales eléctricas. Luego lo comparó con los datos de MRI funcionales en estado de reposo, que detectan patrones de actividad cerebral y pueden arrojarinformación sobre cómo las diferentes regiones del cerebro están trabajando juntas cuando una persona está sentada en el escáner de resonancia magnética. Usando estas herramientas, Gu demostró que la relación entre el cableado cerebral también conocida como conectividad estructural y la coactivación cerebral también conocida como conectividad funcional variaba en diferentespartes del cerebro.

Descubrió que la conectividad estructural y funcional estaban más estrechamente alineadas en las partes del cerebro involucradas en el procesamiento de la información visual y las áreas subcorticales del cerebro involucradas en actividades como la memoria y la emoción. Pero había menos alineación entre la estructura y la función del cerebroen el sistema límbico del cerebro, que controla cosas como el hambre y la respuesta de lucha o huida, y el cerebelo, que coordina el movimiento.

El grado de alineación entre la estructura física del cerebro en estas regiones y su actividad varió entre los individuos y fue más similar entre las personas relacionadas en el estudio, como hermanos o gemelos. Específicamente, una estrecha alineación entre el cableado estructural y la actividad funcionalde las áreas subcorticales y el cerebelo parecían tener un fuerte componente genético con similitudes cercanas entre las personas que estaban relacionadas.

El grado de conectividad en diferentes regiones del cerebro también se asoció con la edad, el sexo y el desempeño de las personas en las pruebas cognitivas.

“Los hombres tienden a tener un mayor acoplamiento de conectividad estructural-conectividad funcional en las redes de atención y límbicas, mientras que las mujeres tenían un mayor acoplamiento de conectividad estructural-conectividad funcional en las redes subcorticales”, dijo Gu.

Estas diferencias sexuales pueden ayudar a explicar por qué los hombres y las mujeres a menudo experimentan síntomas distintos con afecciones cerebrales como el autismo o el TDAH, explicó Kuceyeski. "Si hay diferencias sexuales en la alineación estructural y funcional en el cerebro, eso puede darnos pistas sobre por quéel comportamiento o los síntomas varían entre hombres y mujeres con algún desarrollo cerebral atípico ”, dijo.

El equipo, que también incluyó a Keith Jamison '04, M.Eng. '06, investigador asociado en el Laboratorio de Conectividad Computacional, y Mert Sabuncu, profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática en la Facultad de Ingeniería y en radiología en WeillCornell Medicine, planea analizar a continuación datos sobre niños, adolescentes y adultos mayores participantes en el Proyecto Conectoma Humano para aprender más sobre la relación entre la estructura y función del cerebro a lo largo de la vida.

También planean "construir un modelo cerebral en una caja" utilizando modelos matemáticos y aprendizaje automático para recrear algunos de los patrones que han detallado en este estudio.

“Este estudio es realmente un primer paso para comprender la alineación estructural y funcional del cerebro humano”, dijo Kuceyeski. “Podemos usar esta información para tratar de identificar los cambios que ocurren como resultado de una enfermedad cerebral, lo que podría ayudar a guiarel desarrollo de nuevas terapias ”.

Referencia : Gu Z, Jamison KW, Sabuncu MR, Kuceyeski A. Heredabilidad y variabilidad interindividual del acoplamiento estructura-función regional. Nat Commun . 2021; 12 1: 4894. Doi: 10.1038 / s41467-021-25184-4

Este artículo se ha vuelto a publicar a partir de lo siguiente materiales . Nota: el material puede haber sido editado por su extensión y contenido. Para obtener más información, comuníquese con la fuente citada.


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