Simulando la lesión de las redes cerebrales

‘Frontiers in Human Neuroscience’ publica un estudio en el que se explora el efecto sistemático de las lesiones en los nodos de una serie de redes cerebrales.

Irimia, A. & Van Horn, J. D. (2014). Systematic network lesioning reveals the core white matter scaffold of the human brain. doi: 10.3389/fnhum.2014.00051

Los autores sostienen que esta clase de conocimientos puede ayudar a personalizar los tratamientos para individuos que presenten neurotraumas.

Los análisis se basan en una serie de propiedades básicas de las redes del cerebro humano. Por un lado, la integración expresa la capacidad de una determinada red para las interacciones globales. Por otro lado, la segregación expresa los cambios en la fuerza de las interacciones a medida que aumenta la distancia entre los nodos que definen una determinada red.

También entra en escena el famoso ‘Rich Club’, es decir, la existencia de una serie de nodos en el cerebro mucho más densamente conectados que los demás. Los autores se proponen averiguar si las lesiones en estos nodos resultan particularmente relevantes.

http://aiidi.blogspot.com.es/2014/03/rich-club.html

Los análisis se basan en datos obtenidos en un grupo de algo más de cien individuos. Me sorprendió que usasen tractografía determinista para identificar las redes que conectan las 81 regiones de interés que se usan como marco de referencia. Además, las matrices de conectividad para cada individuo se ponderan según su número total de fibras, una práctica que puede discutirse.

Las medidas de las redes que se consideran son:

1.- El grado del nodo es el número de ángulos conectados a un nodo.

2.- La longitud característica (characteristic path lenght) corresponde al promedio global de entradas en la matriz de distancias. Esta medida valora el nivel de integración de la red.

3.- La eficiencia local (local efficiency) corresponde al promedio de las entradas inversas de la matriz de conectividad según los vecinos de un determinado nodo. Esta medida valora el nivel de segregación de la red.

El siguiente paso consiste en simular la lesión de nodos para observar el efecto sobre las redes. Los resultados señalaron a las siguientes regiones como esenciales para modificar el comportamiento de las redes: la ínsula, el lóbulo temporal y el lóbulo parietal.

Un resultado particularmente interesante es que las redes cerebrales se ven a) menos afectadas en su nivel de integración por lesiones en la corteza frontopolar y b) más afectadas cuando se lesionan el lóbulo temporal superior y las áreas parietales mediales. Es una bonita explicación de por qué los pacientes con lesiones frontales se recuperan bastante bien.

Las redes cerebrales se ven particularmente afectadas cuando se lesionan las conexiones entre el giro post-central, el cuneo y el precuneo. El cerebro parece más sensible a daños que influyen sobre regiones destinadas al procesamiento de información sensorial y más resistente a daños en regiones destinadas a las funciones superiores (como la zona fronto-polar).

Los autores consideran que la corteza puede dividirse en tres grandes áreas que presentan propiedades de integración distinguibles: corteza temporo-parietal (procesamiento sensorial no-visual), corteza fronto-temporal (funciones ejecutivas) y corteza occipital (procesamiento visual).

Esta clase de trabajos nos están llevando a los científicos a considerar que comprender el modo de funcionamiento del cerebro exigirá pensar más en redes que conectan regiones que en regiones en concreto. De todos modos, por los análisis de esa naturaleza que estamos haciendo en nuestro grupo de investigación, tengo la seria sospecha de que las diferencias individuales van a jugar un extraordinario papel en nuestra comprensión de esa clase de fenómenos. Considero que esta visión es consistente con eso de la personalización del tratamiento de los individuos neurotraumatizados.