Autor Articles i estudis
15 Setembre 2019 a 12:00

Científics aconsegueixen predir les àrees cerebrals a estimular per forçar la transició d’un estat cerebral a un altre

upf gustavo deco

upf gustavo deco

Un problema fonamental en neurociència és com forçar la transició d’un estat cerebral a un altre. Per exemple, del somni a la vigília, o enfront d’estats cerebrals patològics, com és el cas de les malalties psiquiàtriques i d’alteració de la consciència. Com indiquen Gustavo Deco i Josephine Cruzat: “és viable forçar la transició d’un estat cerebral a un altre mitjançant l’estimulació externa, però, primer és indispensable comptar amb una caracterització quantitativa de la dinàmica real d’un estat cerebral”.

Aquest ha estat el punt de partida del treball que han publicat a la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) el 3 de setembre, del qual Gustavo Deco, professor d’investigació ICREA, director del Centre de Cognició i Cervell (CBC), del Grup de Recerca Neurociència Teòrica i Computacional al Departament de Tecnologies de la Informació i les Comunicacions (DTIC) de la UPF, i Josephine Cruzat, membre del seu equip d’investigadors en el CBC, són els primers autors. En el treball també hi col·laboren investigadors de diverses universitats estrangeres: Universitat de Melbourne (Austràlia), Universitat d’Oxford i Universitat de Manchester (Regne Unit), Universitat d’Aarhus (Dinamarca), Universitat del Minho de Braga (Portugal), Universitat Christian Albrechts de Kiel, Universitat Goethe de Frankfurt i Max Planck Institut de Tübingen (Alemanya).

La principal aportació de l’estudi publicat a PNAS,

és que proporciona una definició fefaent i robusta que caracteritza els estats cerebrals, i que, en combinació amb el model computacional del cervell humà complet, permet l’estudi sistemàtic sobre els efectes de l’estimulació cerebral en la transició d’un estat cerebral a un altre.

“La dinàmica subjacent d’un estat cerebral està caracteritzada com un conjunt de subestats metaestables, cadascun d’ells amb una probabilitat d’ocurrència i de transició entre subestats. Aquesta caracterització es pot incorporar a un model que simula l’activitat cerebral, i s’ajusta d’acord amb les dades empíriques obtingudes mitjançant ressonància magnètica funcional “ explica Gustavo Deco. El mètode desenvolupat pels investigadors, i els resultats obtinguts,  ofereixen noves i prometedores possibilitats de tractament per revertir estats cerebrals patològics com per exemple en trastorns psiquiàtrics o d’alteració de la consciència.

Per validar el mètode, els investigadors van utilitzar dades obtingudes mitjançant ressonància magnètica funcional de subjectes sans tant desperts, com adormits. Un cop incorporades les dades al model, es va procedir a estudiar els efectes de l’estimulació en les diferents àrees cerebrals. “L’estimulació externa sistemàtica in silico ens va permetre predir quines àrees cerebrals en ser estimulades permeten el trànsit d’un estat a un altre i viceversa. Així és com mitjançant l’aplicació de corrents vam aconseguir despertar el cervell adormit “, explica Cruzat.

Els resultats demostren la utilitat del model per descobrir a on estimular per tal de forçar la transició entre estats cerebrals. Aplicat a les malalties psiquiàtriques, aquest mètode pot afavorir la recuperació de la malaltia”, explica Deco.

Treball de referència:

Gustavo Deco, Josephine Cruzat, Joana Cabral, Enzo Tagliazucchi, Helmut Laufs, Nikos K. Logothetis, and Morten L. Kringelbach (2019) “Awakening: Predicting external stimulation to force transitions between different brain states“, Proceedings of the National Academy of Sciences, 3 de setembre, https://doi.org/10.1073/pnas.1905534116.

Switch to mobile version