Una red de atractores deformables organiza la dinámica cerebral humana en reposo

Área de la Ciencia:

• Neurociencia
• Teoría de Sistemas Dinámicos
• Ciencia Cognitiva

Sus antecedentes:

• La actividad cerebral intrínseca es compleja y sus principios organizativos no se comprenden completamente.
• Los modelos anteriores a menudo describen la dinámica cerebral como movimiento dentro de un espacio continuo.
• Las restricciones y las reglas que rigen la actividad neuronal espontánea siguen siendo esquivas.

Objetivo del estudio:

• Investigar los principios organizativos de la actividad cerebral humana espontánea durante el reposo.
• Modelar la estructura geométrica y dinámica de la dinámica cerebral intrínseca.
• Vincular esta dinámica a la función cognitiva y a las afecciones neurológicas.

Principales métodos:

• Se utilizaron conjuntos de datos de imágenes por resonancia magnética funcional (fMRI) a gran escala.
• Se aplicó un modelo dinámico latente para analizar los patrones de actividad cerebral.
• Se desarrolló un paisaje energético de dos parámetros para explicar la dinámica observada.

Principales resultados:

• Se identificó la actividad cerebral espontánea como estructurada por una red de atractores deformables.
• Se descubrieron dos regímenes de actividad reproducibles: baja coherencia (unimodal) y alta coherencia (bimodal/bistable).
• Se encontró que las transiciones entre regímenes resultan de la deformación continua de la red, no de la conmutación discreta de estados.

Conclusiones:

• La dinámica de la actividad cerebral en reposo se rige por un principio geométrico de una red de atractores deformables.
• Esta estructura de red explica las transiciones entre los estados cerebrales, la fluidez cognitiva y la coordinación de redes.
• Los parámetros de la red pueden diferenciar entre controles sanos y personas con deterioro cognitivo leve.