Se trata de uno de los órganos más fascinantes y a la vez más misteriosos de nuestro cuerpo: el cerebro. Procesa las impresiones sensoriales, controla nuestro cuerpo, almacena información y da forma a nuestra conciencia. Cuál es el camino exacto que siguen los impulsos neuronales en la complejísima red dinámica de unos 100.000 millones de células nerviosas y cómo colaboran espacial y temporalmente las distintas áreas cerebrales es uno de los mayores misterios de la ciencia.
(rojo) Casi todos los procesos sensoriomotores y cognitivos dependen de la actividad de grandes redes en nuestro cerebro. Para intercambiar e integrar información, diferentes regiones cerebrales deben acoplarse dinámicamente entre sí. La existencia de tales acoplamientos se descubrió hace más de 30 años. Pero a día de hoy, todavía no está claro cuál es exactamente su significado funcional. “Una vez que hayamos descifrado los mecanismos en sujetos sanos, podremos comprender mejor los cuadros clínicos neurológicos y psiquiátricos en los que se altera la comunicación de las redes cerebrales”, afirmó el Prof. Dr. Andreas K. Engel, de Villingen-Schwenningen (D). Un consorcio de investigación interdisciplinar investiga la comunicación en las redes neuronales del cerebro en estrecha colaboración con la neurofisiología, la neurología, la psiquiatría, la neurociencia sistémica y la neurociencia computacional. Los métodos utilizados por los neurocientíficos de redes incluyen, por ejemplo, la electroencefalografía (EEG, electroencefalograma), la magnetoencefalografía (MEG), la resonancia magnética (RM) estructural y funcional, la estimulación magnética transcraneal multifocal (EMT) y la modelización informática de redes neuronales complejas.
Los resultados obtenidos hasta ahora a partir de cálculos de modelos, imágenes neurocientíficas y electrofisiología indican que los acoplamientos dinámicos de señales en el córtex desempeñan un papel clave en el desarrollo de la percepción, la atención, la memoria, el lenguaje, el pensamiento y la capacidad para resolver problemas. “A partir de la comparación de los datos sobre la dinámica de las señales neuronales en el cerebro sano y en el enfermo, también fue posible obtener indicios del papel que desempeña la dinámica alterada de la red en enfermedades como la esquizofrenia”, informó el experto.
La dinámica de redes como biomarcador del curso de las enfermedades psiquiátricas
En personas con síntomas iniciales o en riesgo de psicosis, los experimentos de MEG que miden la actividad cerebral han revelado déficits relacionados con la enfermedad en comparación con los controles sanos. Los cambios característicos de la actividad cerebral en el córtex auditivo primario son biomarcadores potenciales para predecir el curso clínico de trastornos psiquiátricos como la psicosis.
Al procesar las impresiones sensoriales, muchos procesos funcionan en paralelo. Los seres humanos son capaces de realizar varias tareas a la vez y pueden, por ejemplo, ordenar y escuchar la radio al mismo tiempo. En la vida cotidiana, el proceso de integración multisensorial es de gran importancia, ya que permite el intercambio de información entre los respectivos sistemas sensoriales implicados. En las enfermedades, el procesamiento simultáneo de las impresiones sensoriales puede estar alterado. Tomando como ejemplo el procesamiento de señales visuales y acústicas, los investigadores berlineses han utilizado mediciones EEG de la actividad cerebral para descubrir que la integración multisensorial puede ayudar a compensar los déficits de atención que existen en el procesamiento en canales sensoriales individuales en personas con esquizofrenia.
Influencia de la actividad neuromoduladora en las redes cerebrales
En un entorno cambiante, el comportamiento debe adaptarse constantemente de forma flexible. Esto es posible, entre otras cosas, gracias a la liberación de neuromoduladores de las zonas centrales subcorticales que controlan dinámicamente la excitabilidad neuronal en el resto del cerebro. Hasta ahora, ha sido difícil registrarlo de forma no invasiva. Investigaciones recientes apuntan ahora a una estrecha conexión entre la dilatación de la pupila y el efecto de las señales neuromoduladoras en los patrones de actividad de la corteza cerebral. “Los resultados de la investigación sobre el vínculo entre la neuromodulación, la dinámica cortical y el comportamiento proporcionan una base para comprender mejor cómo se adaptan los procesos cognitivos a un entorno en el que los estímulos cambian cada vez más rápido”, comentó Engel.
Otras actividades de investigación se dirigen a las diferentes dinámicas de red en el cerebro que se producen mientras se está despierto, dormido o bajo anestesia. La actividad eléctrica cerebral continua produce patrones de EEG reproducibles en la superficie del cuero cabelludo que reflejan los cambios en el estado de conciencia. El cambio en estos patrones del EEG es característico de diversas formas de reducción de la consciencia durante el sueño o bajo anestesia. Sin embargo, para captar con precisión estos cambios, lo más probable es que se necesiten modelos complejos de la actividad de todo el cerebro.
Fuente: «Wie das Gehirn funktioniert: neue Erkenntnisse zur Dynamik neuronaler Netze», Prof. Andreas K. Engel: Wie Bewusstsein entsteht, das Gehirn Entscheidungen vorbereitet und die Sinne zusammenwirken: neue Erkenntnisse zur Dynamik neuronaler Netzwerke, DGKN 2023.
InFo NEUROLOGIE & PSYCHIATRIE 2023; 21(5): 18
