Una mayor semejanza en una red compuesta por 36 conexiones entre regiones cerebrales predice un mayor parecido en una serie de factores psicológicos vinculados al rendimiento cognitivo. Así los demuestra una investigación pionera que se publica en la revista Human Brain Mapping y que ha sido dirigida desde la Universidad Autónoma de Madrid (UAM).
¿Las semejanzas que caracterizan a los individuos humanos en una extensa red de conexiones cerebrales se reflejan en su mayor parecido psicológico?
Para responder a esta pregunta un equipo internacional de científicos parceló el cerebro en 82 regiones y analizó sus más de 3 mil conexiones posibles. De este modo, se propusieron averiguar cuáles de estas conexiones permiten pronosticar una mayor semejanza entre los individuos según su rendimiento cognitivo.
Este rendimiento se valoró con instrumentos estandarizados que analizan formalmente los niveles de razonamiento abstracto, razonamiento verbal, razonamiento espacial, memoria operativa, control atencional y velocidad mental. Así, los análisis estadísticos permitieron identificar treinta y seis conexiones regionales clave (ver Video).
De acuerdo con los resultados, publicados en Human Brain Mapping, las regiones que componen esa red cerebral contribuyen a la captura de la información relevante (Stage 1, input), su integración (Stage 2), valoración (Stage 3) y preparación de la respuesta (Stage 4, output).
“Mediante una validación cruzada de los resultados observados pudo comprobarse la solidez de las regiones identificadas: a mayor similitud entre esas conexiones, tanto dentro de cada hemisferio cerebral como entre hemisferios, mayor semejanza en el rendimiento cognitivo”, detalla Roberto Colom, catedrático del departamento de Psicología Biológica y de la Salud de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), desde donde se lideró la investigación.
Según el investigador, “la sofisticada aproximación metodológica que fue aplicada, llamada Multivariate Distance Matrix Regression Analysis, ayudó a superar una serie de limitaciones que impedían relacionar sustantivamente las variaciones estructurales del cerebro con las diferencias de rendimiento cognitivo. Se trata de una técnica que permite explorar simultáneamente las semejanzas biológicas y psicológicas”.
De las regiones a las redes
Como parte de la investigación, un grupo de jóvenes completó una batería de 18 pruebas psicológicas. También se obtuvieron registros de resonancia magnética. Las imágenes de los cerebros de los jóvenes se dividieron en 82 regiones para estudiar, seguidamente, sus niveles de conectividad estructural.
El número total de conexiones (3.321) entre estas regiones pudo reducirse a 36, según su relevancia estadística para explicar las semejanzas psicológicas. Por tanto, los resultados subrayan que una abrumadora mayoría de esas conexiones no son relevantes para dar cuenta de las semejanzas en los factores cognitivos considerados.
Aún así, los investigadores subrayan que esas treinta y seis regiones se encuentran distribuidas por todo el cerebro, conectando zonas distantes, tanto dentro de cada hemisferio cerebral como entre hemisferios. “No hay ninguna región que sea necesaria y suficiente para comprender las diferencias de rendimiento cognitivo. Por el contrario, la clave para avanzar en nuestro estado de conocimientos pasa por comprender la naturaleza de las conexiones entre regiones extensamente distribuidas”, señala Colom.
“En una reciente investigación del equipo de mi colega de la Universidad de Harvard, el Dr. Emiliano Santarnecchi, se observó que los individuos con mayor rendimiento cognitivo se caracterizaban por poseer redes cerebrales más distribuidas, mientras que esas redes eran más locales en los individuos con un menor nivel cognitivo –detalla el investigador–. Los primeros soportaban mejor que los segundos el efecto negativo de, por ejemplo, las lesiones cerebrales, hecho que nos invita a los científicos a pensar en la existencia de mejores y peores redes en el cerebro humano, y si es así, en modos de mejorar la resistencia de los cerebros más susceptibles al deterioro biológico y cognitivo”.
En el trabajo también participaron científicos del Beckman Institute (Universidad de Illinois, EE UU).
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Referencia bibliográfica:
Ponsoda, V., Martínez, K., Pineda-Pardo, J. A., Abad, F. J., Olea, J., Román, F. J., Barbey, A. K., Colom, R.Structural brain connectivity and cognitive ability differences: A multivariate distance matrix regression analysis. Human Brain Mapping. DOI: 10.1002/hbm.23419
Imagen: Las regiones que componen la red cerebral estudiada contribuyen a la captura de la información relevante (Stage 1, input), su integración (Stage 2), valoración (Stage 3) y preparación de la respuesta (Stage 4, output). /UAM
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