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Los cerebros de todos los mamíferos exhiben la conectividad igual, hallazgos del estudio

Los investigadores en la universidad de Tel Aviv, llevada por profesor Yaniv Assaf de la escuela de la neurobiología, bioquímica y biofísica y la escuela de Sagol de la neurología y profesor Yossi Yovel de la escuela de la zoología, de la escuela de Sagol de la neurología, y del museo de Steinhardt de la historia natural, conducto un estudio primero-de-su-bueno diseñado para investigar conectividad del cerebro en 130 especies mamíferas. Los resultados intrigantes, conjeturas dispersas de la contradicción, revelaron que los niveles de la conectividad del cerebro son iguales en todos los mamíferos, incluyendo seres humanos.

Descubrimos esa conectividad del cerebro -- a saber la eficiencia de la transmisión informativa a través de la red neuronal -- no depende de la talla o de la estructura de ningún cerebro específico. Es decir los cerebros de todos los mamíferos, de ratones minúsculos a través de seres humanos a los toros y a los amarraderos grandes, exhiben conectividad igual, y viajes de la información con la misma eficiencia dentro de ellos. También encontramos que el cerebro preserva este equilibrio vía un mecanismo especial de la remuneración: cuando la conectividad entre los hemisferios es alta, la conectividad dentro de cada hemisferio es relativamente inferior, y vice versa.”

Profesor Yaniv Assaf, escuela de la neurobiología, universidad de Tel Aviv

Los participantes incluyeron a investigadores del instituto veterinario de Kimron en Beit Dagan, la escuela de informática en el TAU y la facultad del remedio del Technion. El papel fue publicado en neurología de la naturaleza el 8 de junio.

La “conectividad del cerebro es una característica central, crítica al funcionamiento del cerebro,” profesor Assaf explica. “Muchos científicos han asumido que la conectividad en el cerebro humano es importante más alta comparada a otros animales, como explicación posible para el funcionamiento superior “del animal humano. “” Por otra parte, según profesor Yovel, “sabemos que las características dominantes están conservadas en el proceso evolutivo. Así, por ejemplo, todos los mamíferos tienen cuatro limbos. En este proyecto deseábamos explorar la posibilidad que la conectividad del cerebro puede ser una característica dominante de esta clase -- mantenido en todos los mamíferos sin importar su talla o estructura del cerebro. Con este fin utilizamos las herramientas avanzadas de la investigación.”

El proyecto comenzó con las exploraciones avanzadas de la difusión MRI de los cerebros de cerca de 130 mamíferos, cada uno que representaba una diversa especie. (Todos los cerebros fueron quitados de animales muertos, y no se euthanized ningunos animales con el propósito de este estudio.) Los cerebros, obtenidos del instituto veterinario de Kimron, representaron una gama muy amplia de mamíferos -- de los palos minúsculos que pesan 10 gramos a los amarraderos cuyo peso puede alcanzar centenares de kilogramos. Puesto que los cerebros de cerca de 100 de estos mamíferos nunca MRI-habían sido explorados antes, el proyecto generó una novela y global - base de datos única. Los cerebros de 32 seres humanos vivos también fueron explorados de la misma manera. La tecnología única, que descubre la materia blanca en el cerebro, permitió a los investigadores reconstruir la red neuronal: las neuronas y sus axones (fibras de nervio) con que se transfiere la información, y las sinapsis (uniones) donde se encuentran.

El reto siguiente comparaba las exploraciones de diversos tipos de animales, cuyos cerebros varían grandemente de tamaño y/o estructuran. Con este fin los investigadores emplearon las herramientas de la teoría de red, un brazo de las matemáticas que les permitió crear y aplicar un indicador uniforme de la conductividad del cerebro: el número de sinopsis que un mensaje debe cruzar para conseguir a partir de una situación a otra en la red neuronal.

“El cerebro de un mamífero consiste en dos hemisferios conectados el uno al otro por un equipo de las fibras de los nervios (axones) esa información de la transferencia,” profesor Assaf explica. “Para cada cerebro que exploramos, nosotros midió cuatro indicadores de la conectividad: conectividad en cada hemisferio (conexiones intrahemispheric), conectividad entre los dos hemisferios (interhemispheric), y conectividad total. Descubrimos que la conectividad total del cerebro sigue siendo lo mismo para todos los mamíferos, grande o pequeño, incluyendo seres humanos. Es decir la información viaja a partir de una situación a otra con el mismo número de sinapsis. Debe ser dicho, sin embargo, que diversos cerebros utilizan diversas estrategias para preservar esta dimensión igual de conectividad total: algunos exhiben conectividad interhemispheric fuerte y una conectividad más débil dentro de los hemisferios, mientras que otros visualizan el contrario.”

Profesor Yovel describe otro descubrimiento interesante. “Lo encontramos que las variaciones en la remuneración de la conectividad caracterizan no sólo diversa especie pero también a diversos individuos dentro de la misma especie,” decimos. “Es decir los cerebros de algunas ratas, palos, o seres humanos exhiben la conectividad interhemispheric más alta a expensas de conectividad dentro de los hemisferios, y la otra manera alrededor -- comparado a otras de la misma especie. Sería fascinadora presumir cómo diversos tipos de conectividad del cerebro pueden afectar a diversas funciones cognoscitivas o a capacidades humanas tales como deportes, música o matemáticas. Tales preguntas serán dirigidas en nuestra investigación futura.”

“Nuestro estudio reveló una ley universal: La protección de la conectividad del cerebro,” profesor Assaf concluye. “Esta ley denota que la eficiencia de la transmisión informativa en la red neuronal del cerebro es igual en todos los mamíferos, incluyendo seres humanos. También descubrimos un mecanismo de la remuneración que equilibra la conectividad en cada cerebro mamífero. Este mecanismo se asegura de que la alta conectividad en un área específica del cerebro, manifestada posiblemente con un cierto talento especial (e.g los deportes o música) sea contradicha siempre por conectividad relativamente inferior en otra parte del cerebro. En los proyectos futuros investigaremos cómo el cerebro compensa la conectividad aumentada asociada a capacidades y a procesos de aprendizaje específicos.”

Source:
Journal reference:

Assaf, Y., et al. (2020) Conservation of brain connectivity and wiring across the mammalian class. Nature Neuroscience. doi.org/10.1038/s41593-020-0641-7.