The Brain

La revista ‘Science‘ publica dos sugerentes artículos sobre la organización del cerebro. Se supone que para alcanzar esa organización se siguen reglas geométricas de naturaleza jerárquica.
A través del análisis de 406 gemelos, el artículo de Chen et al. (2012) se dirige a identificar un atlas de la superficie de la corteza cerebral basado por completo en correlaciones genéticas. A partir de esas correlaciones identifican 12 agrupaciones ‘naturales‘ (véase la figura) expresadas por igual en ambos hemisferios.
 
 
El siguiente paso consiste en explorar la proximidad genética entre esas agrupaciones, lo que produce una estructura jerárquica. En la parte más alta se identifica la división básica antero-posterior entre las cortezas sensorial y motora. También se aprecia una división frontal vs no frontal, así como grupos para los clásicos lóbulos. Los autores sostienen que “sus resultados sugieren que las regiones específicamente humanas no son genéticamente distintas a las regiones más primarias“.
Por tanto, esa investigación revela una segregación estructural, organizada jerárquicamente y bajo un poderoso control genético, de la corteza cerebral. Las divisiones corticales encajan en una superestructura común interrelacionada en una organización arborescente. La organización jerárquica de la corteza cerebral puede convertirse en la regla que unifica desde los niveles moleculares al nivel de los sistemas más complejos.
Por otro lado, el artículo de Weeden et al. (2012) se centra en la materia blanca del cerebro. Se sostiene que las fibras se organizan en rejillas rectilíneas. Las rejillas tridimensionales de tractos de materia blanca siguen los tres ejes principales durante el desarrollo ontogenético del cerebro, es decir, longitudinal, medio-lateral y dorso-ventral. Al cruzarse se identifican algo así como ‘hojas bidimensionales‘ (véase figura).
 
La estructura en forma de rejilla restringe y simplifica la búsqueda de la ruta correcta por parte de los axones. La conectividad se orienta, por tanto, de un modo similar a cómo los carriles de una autovía ordenan a los vehículos que transitan por ella. Si esta idea es correcta, entonces “la navegación se reduce de un problema en 3D a una simple cuestión de cuándo abandonar la autovía“.
Esa estructura en rejilla puede corresponder a una conectividad por defecto para facilitar la adaptación cuando el sistema se complica. Los autores concluyen lanzando un mensaje para quienes investigan en neuro-imagen: “la estructura en rejilla sugiere un marco de referencia simple y un sistema de coordenadas natural para describir la estructura del cerebro, sus rutas y su conectividad“.
La visión compartida por ambos estudios, según Karl Zilles y Katrin Amunts es que el cerebro constituye “una estructura espacial altamente diferenciada a nivel regional, pero organizada geométrica y jerárquicamente“. Por tanto, concluyen estos autores, “métodos matemáticos como la geometría diferencial o el agrupamiento jerárquico pueden ayudarnos a comprender los principios que subyacen a distintos fenotipos llevándonos, así, a un modelo realista sobre el cerebro“.
Puede que esta clase de resultados sean relativamente coherentes con las descripciones que los psicólogos han desarrollado durante los últimos 100 años usando métodos de agrupación de variables de naturaleza puramente conductual. Se han medido esos ‘fenotipos‘ señalados por Zilles y Amunts observando una sustancial variabilidad. El análisis de las relaciones simultáneas entre esas diferencias fenotípicas, mediante técnicas de agrupación como el análisis factorial, ha producido, generalmente, una estructura jerárquica, en la que algunas agrupaciones son más generales que otras.
Si existe esa correspondencia, y puede ser mucho suponer, conviene admitirlo, entonces podemos estar llegando al mismo punto por distintas rutas, desde abajo y desde arriba (o, más anatómicamente, desde dentro y desde fuera). Sea así o no, vivimos unas fascinante época (científica) que conviene apreciar como merece.
REFERENCIAS
Chi-Hua Chen et al. Hierarchical Genetic Organization of Human Cortical Surface Area. Science 335, 1634 (2012); DOI: 10.1126/science.1215330
Van J. Wedeen et al. The Geometric Structure of the Brain Fiber Pathways. Science 335, 1628 (2012); DOI: 10.1126/science.1215280
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