Dinámica cerebral regional asociada con características específicas de cada individuo.

Las personas pueden pensar, comportarse y actuar de manera muy diferente. Se sabe que estas diferencias observadas son el resultado de interacciones complejas entre la genética, los procesos neurobiológicos y las experiencias de la vida.

Comprender las causas subyacentes diferencias individuales En el comportamiento, la cognición y la salud mental son un objetivo clave de muchos estudios de psicología y ciencias del comportamiento. Un enfoque para explorar estos factores implica examinar patrones de actividad cerebral que surgen espontáneamente cuando los individuos están despiertos pero no realizando una tarea.

Investigaciones anteriores destinadas a descubrir patrones de actividad cerebral específicas de un individuo se han centrado principalmente en las fluctuaciones neuronales que indican comunicación o conexiones entre regiones cerebrales distantes. Por el contrario, muy pocos estudios se han centrado en la dinámica neuronal intrarregional (es decir, las fluctuaciones que se producen en regiones individuales del cerebro a lo largo del tiempo).

Investigadores de la Universidad Normal de Beijing, la Academia China de Ciencias y otros institutos llevaron a cabo recientemente un estudio destinado a descubrir dinámicas neuronales interregionales que pueden capturar aspectos del comportamiento o la cognición únicos de cada individuo.

su papel, publicado en La naturaleza es el comportamiento humano.Identificar patrones específicos de actividad cerebral interregional que predicen las tendencias de uso de sustancias y otros que predicen la capacidad cognitiva general.

“La actividad cerebral espontánea es fundamental para comprender las bases neuronales de las diferencias interindividuales, lo que hace que su caracterización sea el foco de los estudios de asociación de todo el cerebro”, escribieron en el artículo Xiaohan Tian, ​​​​Yingjie Peng y sus colegas.

“Si bien los patrones de acoplamiento intrarregionales se han estudiado ampliamente, la dinámica intrarregional permanece en gran medida inexplorada. Al analizar datos de cuatro cohortes de neuroimagen, extrajimos ~5000 características de series temporales de señales hemodinámicas en estado de reposo en 271 regiones del cerebro, proporcionando un conjunto caracterizado compuesto”.

Extracción de códigos de barras neuronales de más de 30.000 cerebros

Como parte de su investigación, Tian, ​​​​Peng y sus colegas analizaron escáneres cerebrales de cuatro conjuntos de datos grandes y disponibles públicamente, que se recopilaron cuando los individuos estaban despiertos pero no en estado de reposo. En conjunto, analizaron escáneres cerebrales de 30.148 personas de entre 8 y 82 años.

Dividieron el cerebro en 271 regiones y luego utilizaron herramientas de extracción de características para describir cómo la actividad de cada región cambió con el tiempo. Al final, pudieron identificar características que son estables en el cerebro de cada individuo, a las que llaman “códigos de barras neuronales”.

“Identificamos un subconjunto confiable que sirve como un ‘código de barras’ específico de un individuo, capturando dimensiones dinámicas multidimensionales que reflejan consistentemente la variación interindividual entre conjuntos de datos”. El autor escribió. “Estos códigos de barras muestran autocorrelaciones no lineales con características de uso de sustancias en regiones unimodales y co-conexiones aleatorias a aleatorias en redes comunes. Es importante destacar que estas asociaciones cerebro-comportamiento se generalizan a lo largo de las etapas de la vida y las poblaciones, mostrando variaciones y cogniciones específicas de la edad del uso de sustancias que exhiben patrones consistentes en todos los grupos de edad”.

Curiosamente, los investigadores han descubierto que las señales cerebrales predicen las tendencias de uso de sustancias siguiendo patrones no lineales específicos en las regiones del cerebro que procesan las señales sensoriales. Además, se ha descubierto que las señales lentas y que cambian lentamente en las regiones del cerebro que apoyan la toma de decisiones, el razonamiento y la memoria están asociadas con una mejor capacidad mental general.

‘Códigos de barras’ neuronales, vínculos entre comportamiento y cognición

Un trabajo reciente de estos investigadores muestra que los patrones de actividad dentro de los individuos regiones del cerebro Puede ser un indicador de tendencias y características del comportamiento humano. En el futuro, otros neurocientíficos y científicos del comportamiento podrán aprovechar los hallazgos del equipo y realizar otros estudios utilizando métodos similares.

Estos esfuerzos pueden proporcionar conocimientos valiosos y generalizables sobre las bases biológicas de las capacidades, rasgos y comportamientos cognitivos específicos de cada individuo. Esta idea puede resultar particularmente útil para evaluar la vulnerabilidad humana. salud mental Diseñar intervenciones dirigidas a cambiar patrones de conducta desordenados o inútiles.

“Este trabajo avanza en estudios de asociación generalizables y a gran escala en todo el cerebro al resaltar el potencial de la dinámica intrarregional”, escribieron los autores.

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