¿Qué hace que una red cerebral sea eficiente para el cómputo? Un nuevo estudio sugiere que la respuesta podría estar en su patrón de cableado. Los investigadores simularon una red de 1.000 neuronas y descubrieron que la conectividad de mundo pequeño —donde la mayoría de las neuronas se conectan localmente pero algunas lo hacen globalmente— produce el repertorio más rico de grupos neuronales policrónicos (PNG), cascadas de disparo sincronizadas en el tiempo que se cree codifican información.
La investigación
Un equipo liderado por Lucas Carneiro y Armand Jiofack de Brasil y Francia realizó una simulación de diez horas de una red de neuronas Izhikevich interconectadas usando plasticidad dependiente del tiempo de disparo (STDP) y retrasos axonales variables. Alteraron sistemáticamente la topología de la red utilizando el modelo Watts-Strogatz, que permite un ajuste continuo desde una red regular en anillo hasta un gráfico aleatorio. Un algoritmo de detección de eventos fuera de línea identificó 1.545 PNG únicos en la red con parámetros óptimos de mundo pequeño.
El hallazgo clave: el coeficiente de agrupamiento —una medida de la conectividad local— predijo la cantidad de PNG. Una red en anillo (coeficiente de agrupamiento ~0,35) produjo alrededor de 850 PNG, mientras que un gráfico aleatorio (coeficiente de agrupamiento ~0,20) produjo menos de 50 —una reducción de más del 90%. El régimen de mundo pequeño, intercalado entre la regularidad y la aleatoriedad, maximizó la diversidad de PNG.
Los autores también introdujeron un método novedoso para identificar PNG utilizando gráficos de recurrencia (RP), que visualizan cuándo el estado de la red se repite en el tiempo. Mostraron que los PNG aparecen como líneas diagonales de pendiente unitaria en la matriz de recurrencia, lo que permite su detección sin necesidad de etiquetas anatómicas de neuronas individuales. El análisis de cuantificación de recurrencia arrojó un valor de determinismo (DET) de 0,65, lo que indica una fuerte reproducibilidad de la dinámica de la red.
Por qué es importante
Los grupos policrónicos han sido propuestos como un mecanismo fundamental para el cómputo neuronal —como 'palabras' neuronales que se combinan flexiblemente para representar pensamientos, recuerdos o decisiones. Que la topología de mundo pequeño optimice su aparición sugiere que el cableado de su propio cerebro podría estar sintonizado evolutivamente para esta propiedad exacta. Comprender estos requisitos estructurales podría informar cómo interpretamos las diferencias individuales en las capacidades cognitivas, y algún día podría guiar intervenciones para apoyar la salud cognitiva.
Qué puedes hacer
Aunque no puedes recablear directamente la topología de tu cerebro, puedes apoyar su capacidad para formar patrones neuronales eficientes. Participa en actividades que desafíen múltiples regiones cerebrales simultáneamente —como aprender un nuevo idioma, tocar un instrumento musical o resolver rompecabezas— lo que podría alentar a tu cerebro a mantener su conectividad de mundo pequeño. La estimulación mental regular mantiene activas las vías neuronales y puede promover el tipo de dinámica de red que sustenta el pensamiento flexible.
Fuente: arXiv q-bio.NC
¿Curioso sobre tu propio cerebro? Realiza nuestro test de CI adaptativo gratuito o prueba 306 niveles de entrenamiento cerebral.
