Mecanismos biofísicos de la función y disfunción de la red neuronal por defecto

Área de la Ciencia:

• Neurociencia
• Neurociencia Computacional
• Neurociencia de Sistemas

Sus antecedentes:

• La red neuronal por defecto (DMN) es crucial para la cognición interna, pero su supresión por estímulos externos es poco comprendida a nivel celular.
• Las alteraciones en la DMN están relacionadas con diversos trastornos cerebrales, a menudo asociados con desequilibrios en la excitación e inhibición neuronal.

Objetivo del estudio:

• Elucidar los mecanismos celulares subyacentes a la supresión de la DMN por estímulos salientes.
• Investigar cómo las alteraciones en el equilibrio excitatorio-inhibitorio neuronal afectan la función y la robustez de la DMN.
• Modelar el vínculo entre las alteraciones a nivel celular y la dinámica de redes a gran escala en el cerebro.

Principales métodos:

• Modelado computacional de todo el cerebro que incorpora la biofísica neuronal.
• Integración de la conectómica del cerebro de ratón derivada de trazadores retrógrados direccionales.
• Análisis sistemático de todo el cerebro y exploración del espacio de parámetros de la dinámica de redes.

Principales resultados:

• La estimulación de la ínsula suprime eficazmente la actividad de la DMN, mientras que la estimulación de la corteza cingulada muestra efectos antagónicos.
• La integridad de la DMN es robusta en una amplia gama de equilibrio excitatorio-inhibitorio y modulación colinérgica.
• Se identificaron distintos modos de fallo de la función de la DMN, incluida la pérdida de respuesta y la fragmentación de la red, con centros cerebrales específicos que muestran una vulnerabilidad diferencial.

Conclusiones:

• El estudio proporciona un marco mecanicista que vincula el equilibrio celular excitatorio-inhibitorio con la robustez y vulnerabilidad de la DMN.
• Los hallazgos resaltan el papel crítico de la ínsula en la supresión de la DMN e identifican puntos vulnerables como el córtex retrosplenial como puntos vulnerables.
• El modelo ofrece información sobre los patrones heterogéneos de disfunción de la DMN observados en trastornos cerebrales y sugiere posibles dianas terapéuticas.