La comunicación cerebral entre distintas especies de mamíferos presenta diferencias clave que nos ayudan a entender mejor los mecanismos que subyacen a funciones cognitivas complejas. En este sentido, un reciente estudio buscó comparar la transmisión de información en el cerebro de ratones, macacos y humanos, revelando patrones significativos en la forma en que cada especie procesa la información. Pero, ¿por qué se eligieron precisamente estos mamíferos para el análisis? ¿Qué técnicas permitieron obtener estos datos?
Los mamíferos: Un grupo particular
Los mamíferos son una clase de animales vertebrados que poseen varias características distintivas. Entre ellas, encontramos la existencia de glándulas mamarias que les permiten alimentar a sus crías con leche y su capacidad para regular la temperatura corporal, además de poseer un cerebro altamente desarrollado en comparación con otros grupos de animales.
Asimismo, los mamíferos tienen una variedad de adaptaciones que les permiten habitar una amplia gama de entornos, desde ambientes acuáticos hasta terrestres. Consecuentemente, este grupo incluye animales tan diversos como los humanos, elefantes, delfines, murciélagos, perros, gatos y muchos otros.
Ratones, macacos y humanos: ¡Todos mamíferos!
Entendemos que la comunicación en el cerebro es aquella transmisión de información a través de conexiones de materia blanca. En este sentido, el artículo de referencia tuvo por objetivo profundizar en cómo la comunicación en el cerebro ha evolucionado en diferentes especies de mamíferos para lograr funciones cada vez más complejas. Particularmente, como ya mencionamos, los investigadores estudiaron las vías de transmisión de información en el cerebro de ratones machos, macacos y humanos.
¿Qué tienen de particular estos tres grupos de mamíferos?
En general, los ratones y los macacos son dos especies de mamíferos que se utilizan con frecuencia como modelos animales en la investigación biomédica. Esto, debido a su similitud con los humanos en términos de anatomía, fisiología y comportamiento. Por lo tanto, dichos animales son útiles para estudiar procesos biológicos y enfermedades humanas.
Además, representan diferentes niveles de complejidad cerebral en comparación con los humanos. Lo que permite a los investigadores comparar cómo la comunicación cerebral ha evolucionado en estas especies. Los humanos, por otro lado, son la especie más avanzada en términos de cognición y comportamiento.
En conjunto, estos tres animales proporcionan una visión general al campo de estudio. Además, son de gran interés para los investigadores que buscan comprender cómo la comunicación cerebral ha evolucionado para permitir funciones cognitivas complejas, como por ejemplo las funciones ejecutivas.
Métodos y técnicas utilizadas: ¿Por qué estas y no otras?
En la investigación se utilizaron datos de resonancia magnética funcional (functional Magnetic Resonance Imaging, fMRI, en inglés) y de resonancia magnética de difusión (Difusion Magnetic Resonance Imaging, dMRI, en inglés) para mapear la conectividad estructural y funcional en los cerebros de estas especies.
- La fMRI se empleó debido a su capacidad para proporcionar información detallada sobre la actividad cerebral en reposo. Permite, además, mapear la actividad neuronal al detectar cambios en el flujo sanguíneo y la oxigenación en el cerebro. Así, al estudiar la conectividad funcional a través de la fMRI, los investigadores fueron capaces de identificar patrones de actividad sincronizada entre diferentes regiones cerebrales, lo que es fundamental para comprender cómo se transmite la información en el cerebro.
- La dMRI, por otro lado, se utilizó en el estudio para mapear la conectividad estructural del cerebro. La misma, constituye una técnica de imagen que permite medir la difusión del agua en los tejidos cerebrales, lo que a su vez proporciona información sobre la organización de las fibras nerviosas y sus diferentes conexiones. En esta línea, al estudiar la conectividad estructural, se logran identificar las vías de transmisión de información entre diferentes regiones cerebrales.
Transmisión de información cerebral inter-especie: Diferencias
Los investigadores encontraron que la comunicación cerebral en las tres especies estudiadas se basa en la transmisión de información a través de vías paralelas y selectivas. Sin embargo, la comunicación paralela es más prominente en los cerebros humanos que en los cerebros de ratones machos y macacos.
La comunicación paralela en el cerebro hace referencia a un proceso mediante el cual diferentes regiones cerebrales transmiten información simultáneamente a través de múltiples vías o rutas, en lugar de depender de una única conexión. En ese sentido, se sugiere que dicha comunicación es una característica evolutiva importante. La cual ha surgido en los cerebros de mamíferos superiores, y está relacionada con la complejidad cognitiva.
Regiones unimodales y transmodales en la transmisión cerebral
En este contexto, es importante señalar que la comunicación paralela mejora la eficiencia y la robustez en el procesamiento de información, ya que facilita la integración de diferentes sistemas cerebrales, como las áreas sensoriales (unimodales) y las áreas de integración cognitiva (transmodales). Este tipo de comunicación es especialmente notable en las regiones transmodales del cerebro humano.
Por otro lado, la comunicación selectiva predomina en las regiones unimodales, que están especializadas en el procesamiento sensorial. Estos hallazgos sugieren que la comunicación paralela es un factor clave para comprender la evolución del cerebro y el desarrollo de funciones cognitivas superiores.
¿Qué tan fiable son estos resultados?
Finalmente, se compararon los resultados del estudio con los de otros cinco estudios independientes que utilizaron diferentes conjuntos de datos y métodos de análisis. En general, encontraron una alta consistencia entre los resultados de las diferentes investigaciones, lo que sugiere que los patrones de comunicación cerebral identificados son robustos y replicables en diferentes contextos y estados fisiológicos.
Referencia bibliográfica
- Griffa, A., Mach, M., Dedelley, J., Gutierrez-Barragan, D., Gozzi, A., Allali, G., Grandjean, J., Van De Ville, D. y Amico, E. (2023). Evidence for increased parallel information transmission in human brain networks compared to macaques and male mice. Nature Communications, 14(1). https://doi.org/10.1038/s41467-023-43971-z