Una red modular redundante apoya la comunicación cerebral adecuada

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Recuerde un número de teléfono o las instrucciones que acaba de recitar, y su cerebro se comunicará activamente en muchas regiones. Se cree que la memoria de trabajo depende de las interacciones entre estas regiones, pero la forma en que estas áreas del cerebro interactúan y representan correctamente la memoria sigue siendo un misterio.

En el Baylor College of Medicine, el Dr. Nuo Li, profesor asistente de neurociencia y académico de McNair, y sus colegas investigaron la naturaleza de la comunicación entre las regiones del cerebro involucradas en la memoria de trabajo y encontraron evidencia de que una organización de red modular es fundamental para la actividad neuronal persistente. .

Cómo se comunican las regiones del cerebro

Li y sus colegas pudieron ver que cada hemisferio del cerebro tiene una representación separada de un recuerdo. Sin embargo, los hemisferios están estrechamente coordinados momento a momento, lo que da como resultado información muy coherente entre ellos durante la memoria de trabajo.

En su estudio, los investigadores involucraron a los ratones en un comportamiento simple que requeriría que almacenaran información específica. Fueron entrenados para retrasar una acción instruida durante unos segundos. Este retraso de tiempo les dio a los investigadores la oportunidad de observar la actividad cerebral durante el proceso de memoria.

“Vimos muchas neuronas dispararse simultáneamente desde ambos hemisferios de la corteza de forma coordinada. Si la actividad aumentó en una región, la otra región siguió de cerca. Presumimos que las interacciones entre los hemisferios cerebrales son las responsables de esta memoria ”, dijo Li.

Li y sus colegas registraron la actividad en cada hemisferio, mostrando que cada uno hacía su propia copia de información durante el proceso de memoria. Entonces, ¿cómo se comunican los dos hemisferios?

Li explicó que mediante el uso de optogenética pudieron corromper información en un solo hemisferio, afectando a miles de neuronas durante el período de memoria. Lo que encontraron fue inesperado.

“Cuando interrumpimos un hemisferio, el otro área cortó la comunicación, básicamente evitando que la corrupción se propague y afecte la actividad en otras regiones”, dijo Li. “Esto es similar a las redes modernas como las redes eléctricas. Están conectados para permitir el flujo de electricidad, pero también monitorean fallas, cerrando las conexiones cuando es necesario para que toda la red eléctrica no falle ”.

En colaboración con el Dr. Shaul Druckmann y Ph.D. Byungwoo Kang, estudiante de la Universidad de Stanford, los investigadores desarrollaron análisis teóricos y simulaciones de redes de este proceso, lo que demuestra que esta organización modular en el cerebro es fundamental para la solidez de la actividad neuronal persistente. Esta robustez podría ser la responsable de que el cerebro pueda soportar determinadas lesiones, protegiendo la función cognitiva de las distracciones.

“Comprender la organización modular redundante del cerebro será importante para diseñar estrategias de reparación y modulación neuronal que sean compatibles con el procesamiento natural de la información del cerebro”, dijo Li.

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