Integración global de las redes cerebrales y capacidad de razonar

Puedo asegurarles que el análisis de las redes cerebrales tiene su aquel. Elegir las regiones (nodos) cuyas conexiones deseamos estudiar no es complejo. Basta optar por un esquema de parcelación estandarizado. Sin embargo, decidir cuáles se encuentran conectadas, y con qué intensidad, ya no es tan fácil. Las matrices de conectividad que se calculan para los individuos analizados pueden variar según el criterio usado para tomar esa decisión. Por ahora no hay un criterio claro (estandarizado), así que un informe puede rodar de revista en revista hasta encontrar evaluadores sensibles a ese hecho, es decir, revisores que eviten la tentación de aplicar su visión particular al respecto (les hablo por propia experiencia, naturalmente).

El caso es que se acaba de publicar un artículo en el que se ha observado que las diferencias individuales en razonamiento perceptivo se asocian a la integridad estructural de la red compuesta por una serie de regiones cerebrales.

La investigación se hizo con 99 niños, de entre 6 y 11 años de edad, que completaron tres escalas de la batería WISC-IV (Block Design BD, Picture Concepts PC, Matrix Reasoning MR). Las correlaciones entre esas escalas oscilaron entre .33 y .64. La puntuación media en razonamiento perceptivo se situó casi media desviación típica por encima de la media poblacional (106) y el rango fue suficientemente amplio (entre 73 y 139). Las puntuaciones usadas en los análisis son escalares (y, por tanto, no se entiende por qué en los cálculos posteriores se controla la variable edad).

Los autores subrayan que esta es la primera vez que se estudian las propiedades topológicas a nivel estructural de las redes cerebrales (y su relación con el rendimiento intelectual) en niños. Un estudio previo centrado en propiedades funcionales no encontró ninguna relación con las diferencias de inteligencia. Ergo, la cosa puede tener más que ver con el hardware (o eso sugieren).

Se aplica un análisis gráfico de redes a datos estructurales para contrastar la hipótesis de que el razonamiento perceptivo se asocia a la organización estructural de la red cerebral.

Las redes estructurales derivan de una representación matemática construida a partir de una serie de nodos (en este caso 90, tanto corticales como subcorticales) y sus conexiones (calculadas con tractografía determinista). Por tanto, las matrices se conectividad son de 90x90 para cada niño.

Las propiedades topológicas se cuantifican según el nivel de segregación de la red (grado en el que la red se puede descomponer en comunidades, clusters o módulos), su nivel de integración (nivel de comunicación óptima entre las comunidades segregadas; distancias más cortas entre nodos sugieren una comunicación más directa en la red y se calcula según la longitud característica –distancia media entre nodos) y el equilibrio entre ambas propiedades.

Una red se puede clasificar en regular (alto clustering y grandes longitudes características), aleatoria (bajo clustering y pequeñas longitudes características) o Small-World (alto clustering y pequeñas longitudes características). El nivel de Small-World se calcula como una ratio entre el clustering y la longitud característica.

Además, también se calculó el Rich Club, es decir, regiones especialmente conectadas entre sí. En este caso, las regiones identificadas fueron el precuneo, el  hipocampo, el putamen, el lingual cortex, la corteza occipital medial, la corteza orbito-frontal superior, la corteza temporal inferior y el occipital superior.

Los valores de red se correlacionaron con las diferencias de rendimiento intelectual que separaban a los niños.

El primer resultado es que la red estructural de los niños se ajustaba al criterio del Small-World, es decir, alto clustering y baja longitud característica.

En segundo lugar, se observó una correlación entre el razonamiento perceptivo y la eficiencia global de la red (r = .23, p = .03); la eficiencia local no presentó correlaciones significativas. La eficiencia global representa las propiedades de integración de la red, mientras que la local representa su segregación.

En tercer lugar, el Rich Club presentó correlación con el razonamiento perceptivo (r = .30, p = .003).

En suma, el resultado principal de esta investigación es la relación de las diferencias de rendimiento intelectual con la eficiencia global de la red estructural analizada:

“el rendimiento cognitivo no-verbal de los niños parece beneficiarse de una mayor integridad (una comunicación más óptima entre regiones distribuidas por el cerebro) dentro de la estructura global del cerebro”.

Por cierto, no se observaron diferencias de sexo (“la organización Small-World del cerebro con altos niveles de segregación e integración es independiente de la variable sexo”) y las relaciones positivas de la eficiencia global con el razonamiento perceptivo fue más intensa en niños de menor edad.

Aunque interesante, es esta una investigación forzada a relacionar variables de conveniencia. Es decir, se considera el razonamiento perceptivo porque es la medida psicológica de la que se dispone (aquí te pillo, aquí te mato). ¿Por qué no evaluar el razonamiento verbal, la memoria operativa (working memory) o la velocidad de procesamiento?

Sencillamente porque nadie tenía previsto que la integridad de las redes cerebrales pudiera relacionarse diferencialmente con distintos factores cognitivos, y que esas potenciales diferencias podrían resultar particularmente relevantes desde una perspectiva conceptual.

Seguiremos informando porque, en nuestro caso, sí tuvimos en cuenta la necesidad de usar una aproximación conceptual. Y los resultados que hemos encontrado son particularmente interesantes. O eso pensamos.