junio 15, 2024

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El examen de redes en el cerebro de un perro proporciona información adicional sobre la evolución de los mamíferos

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El examen de redes en el cerebro de un perro proporciona información adicional sobre la evolución de los mamíferos
El examen de redes en el cerebro de un perro proporciona información adicional sobre la evolución de los mamíferos

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Vistas seleccionadas de redes cerebrales funcionales superpuestas en el atlas cerebral estereotáctico 3D. Diferentes colores representan diferentes redes funcionales. A Izquierda, B Ventral, C Extracto de la región del giro cingulado, D Derecha, E Dorsal. Crédito: Estructura y función del cerebro. (2023). DOI: 10.1007/s00429-023-02625-y

Un estudio de las redes cerebrales caninas revela que, durante la evolución del cerebro de los mamíferos, la función de la corteza cingulada, una estructura bilateral ubicada en lo profundo de la corteza cerebral, fue asumida en parte por los lóbulos frontales laterales, que controlan la resolución de problemas, el cambio de tareas y el comportamiento dirigido a objetivos. El estudio se basa en un novedoso atlas cerebral de IRMf en estado de reposo canino, que puede ayudar en el análisis de enfermedades caracterizadas por una integración y comunicación disfuncionales entre las áreas del cerebro.

Los investigadores interesados ​​en cómo piensan los perros no solo pueden deducirlo de su comportamiento, sino que también pueden estudiar su actividad cerebral mediante resonancia magnética funcional (fMRI, por sus siglas en inglés) para identificar y ver qué áreas del cerebro están activas cuando el perro reacciona a estímulos externos. El método identifica los mecanismos cerebrales que influyen en el aprendizaje y la memoria de los perros, lo que da como resultado métodos superiores de entrenamiento canino, así como conocimientos sobre los hitos evolutivos que llevaron al desarrollo de la función del cerebro humano.

El Departamento de Etología de la Universidad Eötvös Loránd (ELTE) ha estado a la vanguardia del desarrollo de una metodología para las mediciones de resonancia magnética funcional canina desde 2006. La metodología de entrenamiento para perros de compañía fue desarrollada por Márta Gácsi, quien también hizo una contribución significativa a la introducción del entrenamiento canino. asistencia en Hungría. Adoptó muchos métodos a partir de ahí, complementándolos con un entrenamiento socialmente motivado basado en principios de entrenamiento rivales descubiertos a través de la investigación etológica.

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“En este enfoque, el alumno está muy motivado para aprender la tarea al observar el trabajo de un perro ya entrenado y desear los elogios recibidos por ello. A través del entrenamiento con fMRI, el perro entrenado puede (¡y está dispuesto a!) quedarse quieto en el escáner de resonancia magnética durante ocho minutos, a cambio de los mimos y las golosinas esperados”.

En los últimos años, la resonancia magnética funcional canina generalmente ha implicado hacer que los animales escuchen sonidos e investigar qué áreas del cerebro se activan durante el procesamiento cerebral de los sonidos.

Las señales de actividad cerebral generalmente se proyectan en un atlas anatómico para determinar qué región del cerebro está afectada.

Sin embargo, el problema es que las actividades funcionales son irregulares, no necesariamente siguiendo límites regulares definidos anatómicamente. Ciertas partes del cerebro generalmente están involucradas en el procesamiento conjunto de entradas específicas, es decir, actúan en sincronía, formando una red cerebral funcional. “Nos propusimos crear un atlas del cerebro canino que organice regiones anatómicas en redes funcionales, ilustrando qué regiones pertenecen a qué tipo de tarea y mostrando sus ubicaciones”, dijo Dora Szabo, primera autora del estudio publicado en Estructura y función del cerebro..

Nuevo atlas para investigadores del cerebro canino

Para crear el Functional Brain Atlas, se incluyeron en el estudio 33 perros familiares entrenados. Durante la grabación de resonancia magnética funcional, a los perros no se les dio otra tarea que permanecer quietos en el escáner. Esto se llama fMRI en estado de reposo, o fMRI-rs para abreviar, que examina la actividad cerebral sin que el sujeto se involucre en una tarea específica, concentrándose o pensando en nada en particular, en un “estado de reposo”. Los datos obtenidos de esta manera pueden revelar qué áreas del cerebro están vinculadas funcionalmente entre sí y cuáles están más estrechamente vinculadas, lo que permite a los investigadores estudiar las redes y conexiones cerebrales.

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La metodología original se mejoró aún más mediante la aplicación de la teoría de redes con la ayuda de Milan Janosov, especialista en redes y datos de la Universidad de Europa Central. Si bien las investigaciones anteriores solo podían describir redes basadas en modelos independientemente de los límites anatómicos, los nuevos atlas cerebrales de resonancia magnética canina que reflejan las regiones anatómicas con la resolución requerida permitieron a los investigadores estudiar la fuerza de las conexiones entre los miembros de la red o entre las redes, así como comparar las especies debidas. a la gran cantidad de perros medidos.

Cerebros dominados por diferentes áreas en perros y humanos

Según el estudio, las redes del lóbulo frontal lateral (frontoparietal) que controlan la resolución de problemas, el cambio de tareas y el comportamiento orientado a objetivos juegan un papel menor en los perros que en los humanos. En su lugar, la corteza cingulada, una estructura bilateral ubicada en lo profundo de la corteza cerebral, juega un papel central. Está involucrado en una serie de procesos de la vida, así como en el procesamiento de recompensas y la regulación de las emociones. La corteza cingulada de los perros es proporcionalmente más grande que la de los humanos.

Los efectos del envejecimiento

Los investigadores midieron perros de diferentes edades, siendo el mayor de 14 años. Como se mencionó anteriormente, los perros deben permanecer quietos para obtener medidas válidas.

“Los datos revelaron que los perros mayores eran ligeramente menos capaces de mantener su posición original. Sin embargo, esta diferencia era muy pequeña, ya que incluso en ellos el desplazamiento de la cabeza era inferior a 0,4 mm. En este aspecto, son similares a los humanos porque los perros mayores las personas también tienen más dificultades para permanecer quietas durante largos períodos de tiempo en comparación con las personas más jóvenes”, dijo Eniko Kubinyi, investigadora principal que estudia el envejecimiento cognitivo en perros.

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El estudio proporciona información sobre la evolución del cerebro humano, lo que sugiere que durante la evolución del cerebro de los mamíferos, el papel de la corteza cingulada fue asumido en parte por las regiones frontoparietales. Además, el novedoso atlas cerebral rs-fMRI puede ayudar en el estudio de condiciones en las que la integración y la comunicación entre áreas del cerebro están deterioradas, lo que resulta en una división disfuncional de tareas. El envejecimiento, la ansiedad y los trastornos psiquiátricos son algunos ejemplos de estas condiciones.

Más información:
Dóra Szabó et al, Los nodos centrales de las redes cerebrales funcionales caninas se concentran en la circunvolución cingulada, Estructura y función del cerebro. (2023). DOI: 10.1007/s00429-023-02625-y

Información del diario:
Estructura y función del cerebro.


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