El cerebro humano es el objeto más complejo que conocemos, pero la organización de las conexiones de los nervios es de las cosas más simples imaginables.
Basta con mirar la foto que ilustra esta historia para ver lo que es. Ellos revelan que, contrariamente a lo que pudiera pensarse, la arquitectura de las conexiones nerviosas en el cerebro no tiene nada que ver con una maraña de espaguetis incoherente – y todo lo relacionado con la malla muy bien organizado y estructurado, un tejido acabado dejando el telar. Este viernes en la revista Science, Van Wedeen de la Universidad de Harvard, y sus colegas publicar estas vistas espectaculares del cerebro (humanos y los primates diferentes) y explicar cómo se llegó a la sorprendente conclusión de que la arquitectura de los circuitos neuronales, que define el subyacente geometría del cerebro adulto, es un enrejado 3D simple, con todas las fibras proyectados por las neuronas entrecruzarem en ángulo recto con una de las tres dimensiones del espacio.
«Nuestro objetivo era trazar un mapa de la arquitectura de las fibras cerebrales», dice Wedeen un podcast en la página web del diario. «Teniendo en cuenta la conexión, en la que está pasando en su vecindario? Hemos encontrado que esta organización no puede ser más sencillo. «Las fibras forman superficies curvas donde los paquetes de fibras paralelas entre sí se intersectan en un ángulo recto con otros paquetes de fibras paralelas entre sí. Eso no es todo: el fenómeno no es sólo local, se extiende a todo el cerebro. Estas superficies bidimensionales no son independientes entre sí, están apilados uno encima de otro y están interconectados por paquetes de fibras perpendiculares a ellas, haciendo que el cerebro entero están interconectados de la misma manera: «Las diversas partes del cerebro son como piezas de un rompecabezas que encajan entre sí «, dice Weeden. «La estructura del cerebro es un todo unificado.» No es al azar, pero basado en reglas muy simples. «En el cerebro adulto,» dice Wedeen todavía «, las fibras se retuercen y se inclinó enormemente, pero la geometría del cerebro se sigue esencialmente descrito como un enrejado 3D.»
Se sabía que las conexiones nerviosas en ciertas partes del cerebro, como la médula espinal o del tronco cerebral (una de sus estructuras más «primitivas»), estaban bien organizados – que refleja, de hecho, los patrones básicos del desarrollo embrionario. Pero el resto del cerebro – la corteza y, en particular, su capa exterior, responsable de las funciones cognitivas superiores de los seres humanos – se ve tan doblada, con circunvoluciones muchos, parecía imposible que esta misma organización se impuso allí, por no mencionar el interconexiones a escala global. Pero no había duda de realizar estudios de lugar en los seres humanos mediante la inyección de, por ejemplo, los compuestos químicos para su siguiente pista en el tejido cerebral.
Ahora, los investigadores fueron capaces de superar obstáculos gracias a las técnicas más poderosas de visualización no invasiva del cerebro, junto con el análisis matemático sofisticado. Y el sistema subyacente, que regula el desarrollo del cerebro guiar el crecimiento de las fibras nerviosas y que se mantuvo oculta hasta ahora, surgió en toda su simplicidad elegante.
La técnica de visualización utilizado fue el DSI (imágenes de espectro de difusión), de modo que la resonancia magnética «Los mapas de las fibras [nerviosas] a través de los movimientos de las moléculas de agua en los tejidos», dice Wedeen. «Tras una serie de análisis matemático que nos permite inferir el patrón de las fibras nerviosas más probabilidades de haber producido este patrón de los flujos de agua.»
Los científicos examinaron cómo las fibras nerviosas se cruzan en varios puntos del cerebro para «desmantelar la estructura de los cruces.» Ellos encontraron que «en cada esquina, esta estructura es básicamente una red cúbica.» También se analizaron los cerebros de primates diferentes y voluntarios humanos, destacando el mismo tipo de sistema natural de «coordenadas espaciales» en todas estas especies.
«Creo que nadie sospechaba que el cerebro podría tener este tipo de patrón geométrico en todas partes», dice Wedeen. Por otra parte, esta forma de construcción del cerebro da sentido a la punto de vista evolutivo, haciendo posible la creciente complejidad del cerebro: «Es precisamente la sencillez de esta estructura que permite la integración de los cambios graduales cuadrados y la evolución al azar», dice el investigador .
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