Cómo se mide la velocidad de la comunicación cerebral y por qué aumenta incluso en la adultez, según un estudio de Mayo Clinic

El conectoma humano es la estructura de las vías neurales del cerebro o el sistema nervioso, y se desarrolla a medida que las personas crecen. Se trata, esencialmente, de la información que se transmite entre una región cerebral y otra.

Si bien se creía que durante la primera etapa de la adolescencia se estabilizaba la velocidad de estos procesos, un nuevo estudio descubrió que, por el contrario, sigue aumentando hasta la adultez.

El trabajo, que estuvo a cargo de expertos de Mayo Clinic de EEUU y del Centro Médico Universitario de Utrecht, en Países Bajos, fue publicado en la revista Nature y contó con el apoyo del Instituto Nacional de la Salud Mental de los Institutos Nacionales de la Salud (NIH, por sus siglas en inglés).

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 neurológicos.

La comprensión fundamental de la trayectoria del circuito cerebral puede ayudar a identificar períodos sensibles del desarrollo en los que los médicos podrían ofrecer terapias a sus pacientes.

Cabe recordar que hasta el momento no se ha descripto 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.

El conectoma humano madura durante el desarrollo y el envejecimiento y puede verse afectado por enfermedades. Todos estos procesos pueden influir en la velocidad con la que la información fluye en el cerebro.

Para llegar a estas conclusiones, los científicos trabajaron con 74 participantes de entre 4 y 51 años. En los procedimientos, estimularon pares de electrodos -conductores de electricidad- con un pulso eléctrico breve para medir el tiempo que les llevaba a las señales viajar de una región cerebral a otra.

En tanto, 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.

Los retrasos en la respuesta de las regiones conectadas mostraron que las velocidades de transmisión en el cerebro humano aumentan durante la infancia e incluso hasta la primera etapa de la adultez. Asimismo, cerca de los 30 y 40 años se produce un estancamiento.

Los datos recopilados por el equipo indicaron que la velocidades de transmisión en adultos fueron casi dos veces más rápidas, comparadas con las halladas normalmente en niños; al tiempo que fueron más veloces en sujetos de 30 o 40 años en relación a los adolescentes.

“El desarrollo de una comunicación rápida entre las regiones del cerebro humano es esencial para la función cognitiva. La velocidad de la transmisión neuronal es fundamental para la organización temporal de la actividad neuronal (...) Nuestros datos indican que las velocidades de transmisión todavía están madurando durante la adolescencia y la adultez temprana. Muchas psicopatologías, como la esquizofrenia, los trastornos de ansiedad, la depresión y los trastornos bipolares, pueden surgir durante estos períodos lo que enfatiza la importancia potencial de nuestros hallazgos para estas enfermedades”, se destaca en el estudio.

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 lapso necesario para que una señal viaje desde la región frontal hasta la región parietal. En una persona de 38 años, la misma trayectoria se midió en 20 milisegundos.

Actualmente, se está trabajando para describir la conectividad impulsada por la estimulación eléctrica en el cerebro humano. En ese tono, uno de los pasos siguientes es comprender mejor cómo cambia la velocidad de trasmisión con la presencia de enfermedades neurológicas.

Con este objetivo, ya hay investigaciones iniciadas junto a neurocirujanos y neurólogos pediátricos para descubrir de qué forma las patologías modifican las velocidades de transmisión, comparado con lo que se consideraría “el rango normal” para un determinado grupo etario.

* La doctora Dora Hermes es ingeniera biomédica de Mayo Clinic y autora principal del estudio.

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