Integrador y orquestador de comunidades dan forma a la señalización espontánea en el cerebro humano

Área de la Ciencia:

• Neurociencia
• Ciencia Cognitiva
• Biología de Sistemas

Sus antecedentes:

• La cognición humana depende de la dinámica cerebral intrínseca.
• Los modelos teóricos proponen una organización jerárquica del cerebro con sistemas orquestadores e integradores.
• La presencia de este marco en la actividad cerebral en estado de reposo sigue sin explorarse.

Objetivo del estudio:

• Probar cuantitativamente el marco de orquestación-integración en la actividad cerebral intrínseca.
• Investigar la relación entre esta organización cerebral y la inteligencia humana.
• Aplicar un marco de modelado novedoso derivado de las matemáticas financieras a la neurociencia.

Principales métodos:

• Se utilizaron datos de imágenes de resonancia magnética funcional (fMRI) en estado de reposo de 7T de 173 adultos sanos.
• Se aplicó un proceso fraccionario multivariado de Ornstein-Uhlenbeck para modelar las fluctuaciones cerebrales espontáneas.
• Se derivaron índices de influencia direccional para identificar sistemas cerebrales orquestadores e integradores.

Principales resultados:

• Se identificó una organización bipartita estable de la actividad cerebral en orquestadores e integradores.
• Los orquestadores subcorticales incluyeron el tálamo anterior, el putamen y el caudado.
• Los orquestadores corticales comprendieron redes atencionales y sensoriales, mientras que las redes cognitivas de orden superior actuaron como integradores.
• Este eje de integración-orquestación se correlacionó con las puntuaciones de inteligencia.

Conclusiones:

• La actividad cerebral intrínseca exhibe una organización de integración-orquestación incluso sin tareas cognitivas.
• Este marco es relevante para comprender las diferencias individuales en la inteligencia.
• El enfoque de modelado fraccionario proporciona una herramienta para estudiar trastornos cerebrales caracterizados por una dinámica de red alterada.