Uma rede modular redundante oferece suporte à comunicação cerebral adequada

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Lembre-se de um número de telefone ou instruções recém-recitadas e seu cérebro estará se comunicando ativamente em muitas regiões. Pensa-se que a memória de trabalho depende de interações entre essas regiões, mas como essas áreas do cérebro interagem e representam a memória de forma adequada permanece um mistério.

No Baylor College of Medicine, o Dr. Nuo Li, professor assistente de neurociência e um McNair Scholar, e seus colegas investigaram a natureza da comunicação entre as regiões do cérebro envolvidas na memória de trabalho e encontraram evidências de que uma organização de rede modular é crítica para a atividade neural persistente .

Como as regiões do cérebro se comunicam

Li e seus colegas puderam ver que cada hemisfério do cérebro tem uma representação separada de uma memória. No entanto, os hemisférios são fortemente coordenados a cada momento, resultando em informações altamente coerentes entre eles durante a memória de trabalho.

Em seu estudo, os pesquisadores envolveram os ratos em um comportamento simples que exigiria que eles armazenassem informações específicas. Eles foram treinados para atrasar uma ação instruída por alguns segundos. Esse atraso deu aos pesquisadores a chance de observar a atividade cerebral durante o processo de memória.

“Vimos muitos neurônios disparando simultaneamente de ambos os hemisférios do córtex de forma coordenada. Se a atividade aumentou em uma região, a outra região seguiu de perto. Nossa hipótese é que as interações entre os hemisférios cerebrais são as responsáveis ​​por essa memória ”, disse Li.

Li e seus colegas registraram a atividade em cada hemisfério, mostrando que cada um fez sua própria cópia das informações durante o processo de memória. Então, como os dois hemisférios estão se comunicando?

Li explicou que, com o uso da optogenética, eles foram capazes de corromper informações em um único hemisfério, afetando milhares de neurônios durante o período de memória. O que eles encontraram foi inesperado.

“Quando interrompemos um hemisfério, a outra área desligou a comunicação, basicamente evitando que a corrupção se propagasse e afetasse as atividades em outras regiões”, disse Li. “Isso é semelhante a redes modernas, como redes de eletricidade. Eles são conectados para permitir o fluxo de eletricidade, mas também para monitorar as falhas, desligando as conexões quando necessário para que toda a rede elétrica não falhe. ”

Em colaboração com o Dr. Shaul Druckmann e Ph.D. aluno Byungwoo Kang da Universidade de Stanford, os pesquisadores desenvolveram análises teóricas e simulações de rede desse processo, mostrando que essa organização modular no cérebro é crítica para a robustez da atividade neural persistente. Essa robustez pode ser responsável por o cérebro ser capaz de suportar certas lesões, protegendo a função cognitiva de distrações.

“Compreender a organização modular redundante do cérebro será importante para projetar modulação neural e estratégias de reparo que sejam compatíveis com o processamento natural de informações do cérebro”, disse Li.

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