Comprender la velocidad de la comunicación cerebral
A menudo se pensaba que la velocidad de la información trasmitida de una región a otra del cerebro se estabilizaba durante la primera etapa de la adolescencia. En un nuevo estudio, publicado en la revista Nature Neuroscience y realizado por investigadores de Mayo Clinic y colegas de los Países Bajos, se descubrió que la velocidad de trasmisión continúa aumentando hasta la primera etapa de la adultez.
Debido a que en la parte final de la adolescencia y el principio de la adultez pueden presentarse problemas, como ansiedad, depresión y trastornos bipolares, entender mejor el desarrollo del cerebro puede ayudar a los médicos a ofrecer tratamientos para estos trastornos.
“La comprensión fundamental de la trayectoria del desarrollo del circuito cerebral puede ayudar a identificar períodos sensibles del desarrollo en los que los médicos podrían ofrecer terapias a sus pacientes”, dice la Dra. Dora Hermes, ingeniera biomédica de Mayo Clinic y autora principal del estudio.
El sistema estructural de las vías neurales del cerebro o el sistema nervioso, llamado conectoma humano, se desarrolla a medida que las personas crecen. Pero aún no se ha descrito en detalle la manera en la que los cambios estructurales afectan la velocidad de la señalización neuronal.
“Al igual que el tiempo de traslado de un camión dependerá de la estructura de la carretera, la velocidad de trasmisión de las señales de un área del cerebro a otra depende de la estructura de las vías neurales”, explica la Dra. Hermes. “El conectoma humano madura durante el desarrollo y el envejecimiento y puede verse afectado por enfermedades. Todos estos procesos pueden afectar la velocidad con la que la información fluye en el cerebro”. En el estudio, la Dra. Hermes y sus colegas estimularon pares de electrodos con un pulso eléctrico breve para medir el tiempo que les lleva a las señales viajar de una región cerebral a otra en 74 participantes de entre 4 y 51 años. Se realizaron mediciones intracraneales en una pequeña población de pacientes a quienes se les habían implantado electrodos para controlar la epilepsia en el Centro Médico Universitario de Utrecht, en los Países Bajos.
Los retrasos en la respuesta de las regiones conectadas del cerebro mostraron que las velocidades de trasmisión en el cerebro humano aumentan durante la infancia e incluso hasta la primera etapa de la adultez. Alrededor de los 30 a 40 años se produce un estancamiento.
Los datos recopilados por el equipo indican que la velocidades de trasmisión en adultos fueron casi dos veces más rápidas comparadas con las halladas normalmente en niños. Las velocidades de trasmisión también fueron, por lo general, más rápidas en sujetos de 30 o 40 años comparados con adolescentes.
La velocidad de trasmisión del cerebro se mide en milisegundos, una unidad de tiempo equivalente a una milésima de segundo. Por ejemplo, los investigadores determinaron que la velocidad neuronal de un paciente de 4 años es de 45 milisegundos, es decir, que ese es el tiempo necesario para que una señal viaje desde la región frontal hasta la región parietal del cerebro. En un paciente de 38 años la misma trayectoria se midió en 20 milisegundos. A los fines de comparación, un parpadeo dura entre 100 y 400 milisegundos.
Los investigadores están trabajando para describir la conectividad impulsada por la estimulación eléctrica en el cerebro humano. Uno de los pasos siguientes es comprender mejor cómo cambia la velocidad de trasmisión con la presencia de enfermedades neurológicas. Están trabajando junto a neurocirujanos y neurólogos pediátricos para descubrir de qué forma las enfermedades modifican las velocidades de trasmisión comparado con lo que se consideraría el rango normal para un determinado grupo etario.
Esta investigación cuenta con el apoyo del Instituto Nacional de la Salud Mental de los Institutos Nacionales de la Salud (NIH, por sus siglas en inglés) (R01MH122258). Los autores no informaron revelaciones pertinentes. La lista completa de autores y afiliaciones figura en el artículo de la investigación.
Fuente: Mayo Clinic