Las conexiones débiles del cerebro también cuentan

El grupo de Emiliano Santarnecchi publica un interesante estudio en ‘Human Brain Mapping’ en el que se pone patas arriba el supuesto de que las conexiones cerebrales deben ser intensas (potentes, fuertes) para ser relevantes.

Santarnecchi, E. et al. (2014). Efficiency of weak brain connections support general cognitive functioning. Human Brain Mapping. DOI 10.1002/hbm.22495

Sus resultados muestran que las diferencias de rendimiento intelectual se asocian a la eficiencia en la comunicación de redes cerebrales de larga distancia conectadas débilmente. Las principales regiones vinculadas por esas redes son el lóbulo prefrontal, el hipocampo, el temporal y el giro postcentral.

Este trabajo gira alrededor de la importancia de las conexiones de larga distancia (eficiencia global de la comunicación) y las locales (eficiencia del procesamiento regional). Los análisis habituales de redes (network analysis) combinan conexiones potentes y débiles en el cerebro, por lo que no puede explorarse la contribución de cada una de ellas.

Los autores se sirven de una base de datos pública (NKI-Rockland database) para comparar la conectividad funcional en reposo (resting state fMRI) de 37 individuos de alta inteligencia (CI = 122), 35 de nivel medio (CI = 107), y 26 de nivel bajo (CI = 88).

Dividen el cerebro en 90 regiones corticales y subcorticales para estudiar sus conexiones funcionales según su naturaleza débil, intermedia y potente. Consideran los datos de cada individuo en lugar de calcular promedios, y, por tanto, se estiman las propiedades de las redes para cada uno de esos individuos.

Se observa que las conexiones de larga distancia propenden a ser débiles, tanto dentro de cada hemisferio cerebral como con respecto a la comunicación entre hemisferios. Las puntuaciones en el test de inteligencia completado por los sujetos participantes (WASI, que incluye los tests de vocabulario, semejanzas, cubos y matrices) se relacionan positivamente con la eficacia promedio de la comunicación en las redes del cerebro, aunque de modo claramente más visible para las conexiones débiles de larga distancia. Es particularmente relevante la integración (interacciones globales), no la segregación (eficiencia local).

Me entretuve haciendo algunos cálculos con los resultados de los tests de inteligencia. Concretamente, hice un análisis de la matriz de correlaciones compuesta por los cuatro tests del WASI aplicando un análisis factorial para averiguar cuáles son sus pesos. Y este fue el resultado:

Vocabulario = 0.55

Semejanzas = 0.68

Matrices = 0.76
Cubos = 0.87

Por tanto, se observa una distancia sustancial entre vocabulario y cubos, algo que me recordó unos de nuestros trabajos de hace algunos años.

Colom, R., Jung, R. E., & Haier, R. J. (2006). Distributed brain sites for the g-factor of intelligence. NeuroImage, 31, 1359-1365.

Allí mostramos que el peso factorial de un test de inteligencia revelaba un sustrato neuroanatómico claramente diferencial: a mayor peso, mayor señal en el cerebro.

Opino que sería interesante averiguar qué sucede en el estudio de Santarnecchi cuando se va un poco más allá del CI y se trabaja con los tests considerando su peso factorial. El peso de cubos muestra que, para la muestra de participantes considerada, su resolución es más compleja cognitivamente que lo que sucede con vocabulario. Se aprecia una interesante graduación (vocabulario, semejanzas, matrices, cubos) que permitiría comprobar si las conexiones débiles de larga distancia son más relevantes para explicar las diferencias de rendimiento cuanto más cognitivamente complejo es el test de inteligencia. Si así fuese, la tesis de los autores ganaría bastante potencia.