Demuestran que la actividad neuronal del cerebro se propaga a través de 'terremotos'

• Han conseguido elaborar un preciso mapa de interconexiones del cerebro
• Han analizado la propagación de la actividad neuronal por la red

Figura original del 'Human Connectome Project'

Dos investigadores de la Universidad de Granada han demostrado que en el cerebro se producen continuamente una especie de 'terremotos' de actividad de distintos tamaños. En las redes neuronales sanas la actividad llega a todas partes, sin sobresaturar el sistema, y respetando un balance entre 'avalanchas' pequeñas y grandes.

El  trabajo, que publica esta semana la revista Nature  Communications, podría ayudar a entender mejor la conexión entre  estructura y dinámica del cerebro, según ha informado la Universidad de Granada (UGR).

Los investigadores del Instituto Carlos I de Física Teórica y Computacional y del grupo de  investigación en Física Estadística y de los Sistemas Complejos de la  UGR, Paolo Moretti y Miguel Ángel Muñoz, describen en su estudio cómo la arquitectura de conexiones del cerebro humano controla la actividad neuronal. 

Es decir, han desvelado detalles del enmarañado tejido de las interconexiones del cerebro, que condiciona y afecta la actividad de las neuronas a nivel global e influencia en los procesos sensoriales y cognitivos. El catedrático de Física Teórica y Computacional de la UGR, Miguel Ángel Muñoz, explica esta actividad comparándola, por un lado, a un detallado atlas de carreteras, y por otro, a un mapa del tráfico en distintos y determinados momentos del día.

Un detallado mapa de conexiones  cerebrales

Los científicos granadinos han empleado el mapa de las conexiones  cerebrales más preciso elaborado hasta la fecha, llevado a cabo por el  profesor Sporns, de la Universidad de Indiana (Estados Unidos). 

Han usado como soporte la arquitectura de la red de interconexiones (la red de  carreteras) y  modelos matemático-computacionales relativamente sencillos para analizar  cómo la actividad neuronal se propaga por la red.

Los modelos analizados revelan la  presencia de avalanchas de actividad -ni exclusivamente pequeñas, ni  sistemáticamente grandes-, con propiedades "muy curiosas e  interesantes". Se parecen a los terremotos o episodios de actividad  sísmica que continuamente perturban la  superficie de la tierra, y que en un proceso de cascada desencadenan  avalanchas sísmicas de gran variabilidad.

“Si las avalanchas fuesen  demasiado breves, la información codificada en ellas no podría viajar de  una parte a otra del cerebro y no habría una coherencia suficiente para  las operaciones cognitivas. Por otro lado, si las avalanchas fuesen  siempre demasiado intensas, el cerebro estaría en un estado perpetuo de  terremoto devastador, o dicho con algo más de precisión, en un estado de  perpetua actividad epiléptica. Ambas posibilidades serían nefastas para  el correcto funcionamiento del cerebro y ambas se pueden relacionar con  patologías mentales”, apuntan los autores.

Moretti y Muñoz han demostrado que la arquitectura del cerebro a gran  escala -que tiene una estructura organizada en distintas capas en modo  jerárquico- es tal que hace que sea mucho más sencillo alcanzar este  estado de avalanchas críticas de lo que se pensaba hasta el momento.

Este trabajo ha sido financiado por la Junta de Andalucía mediante un Proyecto de Excelencia y está auspiciado por el Campus de Excelencia Internacional (CEI) Biotic de la UGR.