Científicos descubren señales en forma de espiral que organizan la actividad cerebral

Las espirales son unos de los diseños preferidos del universo, desde galaxias y huracanes hasta caracoles y conos de pino. Y ahora algo aún más pequeño: señales en forma de espiral detectadas en el cerebro humano.

Crédito: MysteryPlanet.com.ar.

La investigación, publicada en Nature Human Behaviour, indica que estas espirales ubicuas, que son señales cerebrales observadas en la corteza durante los estados de reposo y cognitivos, ayudan a organizar la actividad cerebral y el procesamiento cognitivo.

El autor principal, el profesor asociado Pulin Gong de la Universidad de Sídney, dijo que el descubrimiento podría abrir nuevas vías para comprender cómo funciona el cerebro humano y tener el potencial de producir avances en poderosas máquinas informáticas inspiradas en su intrincado funcionamiento.

«Nuestro estudio sugiere que obtener información sobre cómo se relacionan las espirales con el procesamiento cognitivo podría mejorar significativamente nuestra comprensión de la dinámica y las funciones del cerebro», dijo Gong. «Estos patrones en espiral exhiben dinámicas complejas, moviéndose a través de la superficie del cerebro mientras giran alrededor de puntos centrales conocidos como singularidades de fase».

«Al igual que los vórtices actúan en la turbulencia, las espirales participan en interacciones intrincadas, desempeñando un papel crucial en la organización de las actividades complejas», añadió. «Las complejas interacciones entre múltiples espirales coexistentes podrían permitir que los cálculos neuronales se realicen de manera distribuida y paralela, lo que lleva a una notable eficiencia computacional».

El estudiante de doctorado Yiben Xu, autor principal de la investigación de la Facultad de Física de la universidad australiana, apuntó que la ubicación de las espirales en la corteza podría permitirles conectar la actividad en diferentes secciones o redes del cerebro, actuando como un puente de comunicación. Muchas de las espirales son lo suficientemente grandes como para cubrir varias redes.

La corteza cerebral es la capa más externa del órgano que es responsable de muchas funciones cognitivas complejas, que incluyen la percepción, la memoria, la atención, el lenguaje y la conciencia.

«Una característica clave de estas espirales cerebrales es que a menudo emergen en los límites que separan diferentes redes funcionales en el cerebro», explicó Xu. «A través de su movimiento de rotación, coordinan efectivamente el flujo de actividad entre estas redes».

La espiral es un patrón que se repite frecuentemente en el código de la naturaleza. Más info AQUÍ.

«En nuestra investigación, observamos que estas espirales cerebrales que interactúan permiten una reconfiguración flexible de la actividad cerebral durante varias tareas que involucran el procesamiento del lenguaje natural y la memoria de trabajo, lo que logran al cambiar sus direcciones de rotación».

Los científicos recopilaron sus hallazgos a partir de escáneres cerebrales de resonancia magnética funcional (fMRI) de 100 adultos jóvenes, que analizaron adaptando métodos utilizados para comprender patrones de onda complejos en turbulencia.

Dibujo que muestra espirales en el sentido de las agujas del reloj y en el sentido contrario a las agujas del reloj en la actividad cerebral. Crédito: Xu et al.

La neurociencia se ha centrado tradicionalmente en las interacciones entre las neuronas para comprender el funcionamiento del cerebro. Hay un área creciente de la ciencia que analiza procesos más grandes dentro de él para ayudarnos a comprender sus misterios.

«Al desentrañar los misterios de la actividad cerebral y hallar los mecanismos que rigen su coordinación, nos estamos acercando a desbloquear todo el potencial de la comprensión de la cognición y la función cerebral», concluyó Gong.

Fuente: Sídney. Edición: MP.