84 - LM Zieher - Febrero 2014

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Organización de las redes cerebrales

84 - LM Zieher - Febrero

Psicofarmacología 14:84, Febrero 2014 Organización de las redes cerebrales Prof. Dr. Luis María Zieher Ex Profesor Regular Titular y Director del Curso de Médico Especialista en Farmacología, 1 a Cátedra de Farmacología, Facultad de Medicina, UBA. Investigador Principal del CONICET. Director de la Maestría en Psiconeurofarmacología, Universidad Favaloro. Presidente del Comité Independiente de Ética para ensayos en Farmacología Clínica, FEFYM. Organization of Brain Networks Fecha de recepción: 16 de diciembre de 2013 Fecha de aceptación: 17 de enero de 2014 Resumen El procesamiento de información por el cerebro se basa en sistemas de redes (networks) que poseen propiedades estructurales y funcionales derivadas de su extrema complejidad. Al tratarse de sistemas complejos con propiedades dinámicas no lineares, las redes se auto organizan permanentemente para adecuarse tanto a los procesamientos rápidos, como en el caso de las funciones cognitivas o ejecutivas, como a las más lentas, derivadas de la capacidad de generar cambios plásticos para adaptarse a las situaciones cambiantes de los entornos externos e internos. El estudio de la conectividad en el SNC se ha sistematizado por teorías de gráficas, modelos simples de un sistema, basados en conjuntos de nodos y márgenes o bordes que poseen propiedades de pequeño mundo (ni azarística, ni regular) de modo tal que el conectoma se organiza en los pequeños volúmenes relativos del cerebro permitiendo una alta eficiencia a bajo costo dada la corta distancia entre nodos centrales que procesan gran cantidad de información. Las proyecciones largas entre regiones distantes del SNC si bien eficaces en las funciones integradoras son costosas en estructura y metabolismo, y por ello vulnerables tanto en el desarrollo como en patologías, como la enfrmedad de Alzheimer, la esquizofrenia, la epilepsia, el ADHD la esclerosis múltiple, etc. Se conceptualiza al conectoma como fenotipo intermedio o endofenotipo con características heredables modificables en las distintas etapas de la vida, desde el desarrollo pre y perinatal hasta el envejecimiento. Palabras clave Procesamiento – Conectoma – Redes – Endofenotipo – Fenotipo intermedio – Neurodesarrollo. Abstract The processing of information by the brain is based on systems of networks that have both structural and functional properties, given their extreme complexity. Because they consist in complex systems with nonlinear dynamic properties, the networks organize themselves permanently to adjust either to quick processings, as is the case with cognitive or executive functions, and to the slowest processings which result from the capability of generating plastic changes to adapt to the changing contexts of the external and internal environments. The study of connectivity in the CNS has been systematized by graphics theories, which consist in simple models of a system based on sets of nodes and margins or borders that have properties of a small-world network (neither at random nor regular), so that the connectome is organized in the small relative volumes of the brain, enabling a high efficiency at a low cost, given the short distance between central nodes that process a large amount of information. Although the long projections between the regions that are far from the CNS are efficacious in the integrative functions, they are costly in structure and metabolism, and, therefore, vulnerable both in development as well as in pathologies such as Alzheimer’s Disease, schizophrenia, epilepsy and ADHD in multiple sclerosis, etc. The author conceptualizes the connectome as an intermediate phenotype or endophenotype with modifying inheritable characteristics in the different stages of life, from the pre- and perinatal development until ageing. Keywords Processing – Connectome – Networks – Endophenotype – Intermediate phenotype – Neurodevelopment. Zieher, Luis María. “Organización de las redes cerebrales”. Psicofarmacología 2014;84:7-10. Puede consultar otros artículos publicados por los autores en la revista Psicofarmacología en sciens.com.ar Las redes cerebrales proveen las bases fisiológicas del procesamiento de información y de las representaciones mentales. Los sistemas de redes comparten cierta similitud dentro de su extrema complejidad, la que es dinámica, ya que se autoorganizan eternamente, por procesos de plasticidad que incluyen la formación de nuevas neuronas (demostrada en bulbo olfatorio y en el giro dentado del hipocampo, donde se producen unas 1.500 nuevas neuronas por día en el humano), la neuritogénesis y la remodelación de las conexiones mediante múltiples mecanismos que actúan con parámetros temporales rápidos y lentos cuyo resultado final es la remodelación del cerebro. Para comprender, en sentido amplio, la organización de las redes cerebrales, debemos conceptualizar que estas responden a las llamadas “dinámicas de enjambre” o inteligencia de enjambres (swarm intelligence) en las que (Moriello, artículo de divulgación) se busca caracterizar a: • Sistemas distribuidos • Descentralizados • Autoorganizados • Capaces de reaccionar ante situaciones variables del entorno y adaptarse a este, pero también con capacidad de modificarlo. Cuando la cantidad de elementos es baja, el conjunto se comporta de modo caótico ya que hay escasos individuos y EDITORIAL SCIENS // 7

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