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La topología algebraica halla dos nuevas estructuras cerebrales

neural-cycles

El conectoma humano es la red de conexiones entre diferentes partes del cerebro. Estos vínculos están mapeadospor la materia blanca del cerebro.

La creencia tradicional sobre el cerebro es que la materia gris se involucra principalmente en el procesamiento y la cognición de la información. Por su parte, la materia blanca transmitiría informaciones entre diferentes partes del cerebro.

Pero el conectoma es más complejo de lo que se creía. El cerebro humano contiene alrededor de 1010 neuronas vinculadas mediante 1014 conexiones sinápticas. Mapear cómo se vinculan es una tarea compleja.

También se está demostrando que la materia blanca juega un papel mucho más importante en el aprendizaje y la coordinación de la actividad cerebral de lo que se pensaba . Pero se desconoce exactamente cómo este papel está relacionado con la estructura.

Los neurólogos se están familiarizando con la topología algebraica. La investigadora de la Universidad de Pensilvania (EEUU) Ann Sizemore y varios compañeros demuestran que están empezando a revolucionar el entendimiento del conectoma.

Los neurólogos saben que determinadas funciones cognitivas hacen uso de varios nodos neuronales distribuidos por el cerebro. Cómo están conectados por la materia blanca es una de las preguntas centrales de los proyectos del conectoma.

Los neurólogos analizan la materia blanca mediante el estudio de cómo se difunde el agua por toda su extensión. Gracias a una técnica conocida como imágenes de espectro de difusión, se pueden revelar senderos para esta difusión y por tanto la estructura de la materia blanca.

El equipo de Sizemore midió los cerebros de ocho adultos. Esto les permitió buscar las mismas estructuras en todos ellos. En particular, el equipo estudió los vínculos entre 83 regiones distintas del cerebro que se sabe que están involucradas en los sistemas cognitivos.

El análisis también reveló un importante grupo de estructuras topológicas: bucles cerrados llamados ciclos en los que un nodo se conecta con otro, que a su vez se conecta con otro y después otro, y así, hasta que el ciclo se completa cuando el nodo final se conecta con el primero.

Las hermandades tienden a existir dentro de partes específicas del cerebro, como la corteza y los ciclos abarcan distintas regiones y se vinculan con diferentes funciones. Otra importante diferencia entre las hermandades y los ciclos es su densidad.

Los ciclos crean cavidades en el conectoma en un amplio abanico de escalas. Y el trabajo del equipo de Sizemore demuestra que estas cavidades son importantes.

Fuente:

http://www.technologyreview.es/biomedicina/51586/una-misteriosa-rama-matematica-halla-dos-nuevas/

 

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