lunes, 1 de noviembre de 2010

Mapa de las conexiones a larga distancia del cerebro del mono macaco. Por Dharmendra S. Modha de IBM

La conectividad de las regiones del cerebro es una pieza básica para comprender su funcionamiento y en su caso simularlo. Dharmendra S. Modha de IBM anuncia la revisión exhaustiva de la base de datos de conexiones del cerebro del macaco CoCoMac y la creación de un mapa de conexiones. En su día realizó la mayor simulación neuronal equivalente al neocortex del cerebro de un gato. También realizó una aportación al desarrollo del Conectoma con el algoritmo Bluematter.
El conocimiento del funcionamiento de la neurona es fundamental para la emulación del cerebro. Existen varias simulaciones neuronales con neuronas más o menos complejas y con redes más o menos grandes. Sin embargo, el cerebro no está conectado casualmente y disponer de un mapa preciso de sus conexiones es esencial. El Conectoma es un camino prometedor. En paralelo, este estudio revisa los experimentos existentes.
CoCoMac (Collation of Connectivity data on the Macaque brain) es una base de datos que recoge los distintos estudios de conectividad realizados en el mono macaco. En el presente estudio, se refina  la base de datos y se propone un modelo de conectividad.
En el pasado, los investigadores han realizado más de 400 estudios durante 50 años en los que han identificado más de 6000 regiones cerebrales y más de 16.000 conexiones. Después de un análisis manual y matemático, los investigadores del presente estudio, han visto que con frecuencia dos regiones examinadas son en realidad la misma. Tras la revisión, el estudio establece 383 regiones en el cortex, tálamo y ganglios basales con 6.602 conexiones distintas entre los nodos. El cerebro (Br) se divide en cortex (Cx), diencephalon (DiE), y ganglios basales (BG), y el cortex en lóbulo temporal lobe (TL#2), lóbulo frontal (FL#2), lóbulo parietal (Pl#6), lóbulo occipital  (OC#2), insula (Insula), y cortex cingulado (CgG#2).
La red puede ahora ser estudiada como otras redes: Internet, redes sociales, red de carreteras, red eléctrica...
Tabla de conexiones por área
Las conexiones reflejadas se refieren a las de larga distancia entre áreas cerebrales siguiendo la materia blanca (axones mielinizados). Las de corta distancia se hallan dentro de la materia gris (cuerpos celulares, dendritas y axones cortos).
Uno de los hallazgos fundamentales es que el Cortex Prefrontal es un elemento topológicamente central como integrador y distribuidor de la información.
El otro hallazgo es que la red puede reducirse a una red central donde unos pocos elementos concentran la mayoría de las conexiones. Este estudio está realizado en el macaco y cabe preguntarse si es extrapolable a los humanos. Los estudios de neuroimagen funcional realizados en humanos parecen confirmar que hay una red de elementos centrales que están presentes en la mayoría de las funciones superiores.
En el futuro las áreas cerebrales podrán ser sustituidas por chips neuronales desarrollados a medida.
El estudio recoge todas las conexiones clásicas conocidas: AF: Fascículo arqueado, EmC: Cápsula Extrema, FOF: Fasciculo FrontoOccipital...

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