Durante la adolescencia continúa el gran desarrollo de los circuitos neuronales

El cerebro humano está organizado en circuitos que se desarrollan desde la infancia hasta la edad adulta.

Estos circuitos neuronales sirven para apoyar la función ejecutiva, es decir, los comportamientos críticos como el Autocontrol, la toma de decisiones y el pensamiento complejo, y se encuentran anclados por vías neuronales en la materia blanca del cerebro que coordinan la actividad cerebral necesaria para la cognición.

Investigadores de la Universidad de Pensilvania y del Hospital de Niños de Filadelfia en EEUU, aplicaron herramientas de la ciencia de redes para identificar cómo se desarrollan las conexiones anatómicas en el cerebro para apoyar la actividad neuronal subyacente en estas áreas clave.

El autor principal del estudio, Dr. Theodore Satterthwaite, MD, afirmó «Al registrar el desarrollo del cerebro en la infancia y la adolescencia, podemos comprender mejor cómo el cerebro apoya la función ejecutiva y el Autocontrol tanto en niños sanos como en aquellos con diferentes experiencias de salud mental. Dado que las anormalidades en el desarrollo de la conectividad cerebral y los déficits en la función ejecutiva a menudo están relacionados con la aparición de enfermedades mentales durante la juventud, nuestros hallazgos pueden ayudar a identificar biomarcadores del desarrollo cerebral que predicen resultados cognitivos y clínicos más adelante en la vida».

Para este estudio, los investigadores mapearon el acoplamiento “Estructura – Función”, el grado en que el patrón de conexiones anatómicas de una región cerebral apoya la actividad neuronal sincronizada. Esto podría considerarse como una carretera, donde las conexiones anatómicas son el camino y las conexiones funcionales son el tráfico que fluye a lo largo de esos caminos. Los investigadores mapearon y analizaron datos de neuroimagen multimodales de 727 participantes de 8 a 23 años, y surgieron tres hallazgos importantes.

El equipo descubrió que la variabilidad regional en el acoplamiento Estructura – Función estaba inversamente relacionada con la complejidad de la función de la que es responsable un área cerebral determinada. Se encontró un acoplamiento de Estructura -Función más alto en partes del cerebro que están especializadas para procesar información sensorial simple, como el sistema visual. Por el contrario, hubo un menor acoplamiento de Estructura -Función en partes complejas del cerebro que son responsables de la función ejecutiva y el Autocontrol, que requieren un procesamiento más abstracto y flexible.

Los resultados mostraron que el acoplamiento Estructura – Función también se alineó con los patrones conocidos de expansión cerebral en el transcurso de la evolución de los primates. Trabajos previos comparando cerebros humanos, simios y monos han demostrado que áreas sensoriales como el sistema visual están altamente conservadas en especies de primates y no se han expandido mucho durante la evolución reciente. En contraste, las áreas de asociación del cerebro, como la corteza prefrontal, se han expandido dramáticamente en el transcurso de la evolución de los primates. Esta expansión puede haber permitido la aparición de habilidades cognitivas humanas singularmente complejas. El equipo descubrió que las áreas del cerebro que se expandieron rápidamente durante la evolución tenían un acoplamiento de Estructura – Función más bajo, mientras que las áreas sensoriales simples que se han conservado en la evolución reciente tenían un acoplamiento de función-estructura más alto.

También encontraron que el acoplamiento Estructura – Función aumentó durante la infancia y la adolescencia en regiones cerebrales frontales complejas. Estas son las mismas regiones que tienden a tener un acoplamiento de Base – Estructura de base más bajo, se expanden en comparación con los monos y son responsables del Autocontrol. El desarrollo prolongado del acoplamiento Estructura – Función en estas regiones puede permitir una mejor función ejecutiva y Autocontrol que se desarrolla en la edad adulta. De hecho, el equipo descubrió que un mayor acoplamiento de Estructura y Función en la corteza prefrontal lateral, un área cerebral compleja que desempeña funciones importantes en el Autocontrol, se asoció con una mejor función ejecutiva.

El investigador, Dr. Graham Baum (PhD), explicó «Estos resultados sugieren que las funciones ejecutivas como el control de impulsos, que pueden ser particularmente desafiantes para niños y adolescentes, dependen en parte del desarrollo prolongado del acoplamiento Estructura – Función en áreas cerebrales complejas como la corteza prefrontal, y esto tiene implicaciones importantes para comprender cómo los circuitos cerebrales se especializan durante el desarrollo para apoyar un comportamiento orientado a objetivos flexible y apropiado».

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