Connectomics: Desde la Interacción Neural a la Interacción Social

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    Primera Jornada Connectomics

    Segunda Jornada Connectomics

    Segunda Jornada Connectomics

El siglo XXI es la era de las redes; sociales, políticas, profesionales, financieras, de transporte, etc. Todas estas redes, desde las moléculas que componen las proteínas sintetizadas por el ADN hasta los vínculos sociales que unen a un grupo de personas, son sistemas complejos. Estos sistemas poseen varias propiedades, las más relevantes son:

  1. Patrones de conectividad altamente estructurados
  2. Organización que se extiende a través de múltiples escalas temporales y espaciales
  3. Tanto dinámicas lineales como no-lineales
  4. La capacidad de interactuar con el medio sin, necesariamente, perder su organización y autonomía
  5. Resiliencia ante cambios de estado interna y/o externamente generados
  6. La capacidad de auto-organizarse

 

Red social de Facebook

Modelo de red del ADN

Red neuronal obtenida a través de CLARITY

 

 

 

 

 

 

Avances científicos recientes han permitido entender importantes aspectos sobre estas redes en múltiples disciplinas que van desde las ciencias sociales, pasando por la biología y la ingeniería. Recientemente, la Neurociencia, de la mano del desarrollo de métodos innovadores para capear la conductividad cerebral, ha comenzado a aplicar la Teoría de Redes a nivel cuantitativo para poder entender las propiedades del sistema nervioso.

Tractografía del Cerebro Humano

Así, por primera vez en la historia de la ciencia, tenemos la posibilidad de adquirir y analizar datos provenientes de todo el cerebro tanto de modelos animales humano como no-humanos. Es más, estos datos cerebrales pueden ser analizados y modelados en conjunto con datos del comportamiento, la cognición, la genética y otros, por medio de la utilización de técnicas teóricas y matemáticas. La implementación de estos nuevos desarrollos ha posibilitado una nueva imagen acerca del sistema nervioso, una imagen donde la función colectiva y coordinada del operar del sistema cerebro-cuerpo en el mundo facilita las condiciones apropiadas para la emergencia de los fenómenos cognitivo: la acción en masa de la actividad neural, en el tiempo, da paso a la emergencia de patrones y procesos dinámicos los que son modulados por medio de las conexiones estructurales, funcionales y/o anatómicas. En el tiempo, la conectividad puede ser pensada como un andamiaje que facilita el operar del sistema cerebro-cuerpo de manera flexible y robusta en el mundo.

¿Qué es Connectomics?

Para poder tener seguir avanzando nuestro entendimiento sobre el operar del sistema cerebro-cuerpo en el mundo, formular modelos que describen mecanismos dinámicos de los procesos que se llevan a cabo en las redes es de suma importancia. Connectomics es una subdisciplina científica que busca proveer una descripción comprehensiva de los elementos y conexiones que forman parte de una red. Su nombre deriva del estudio de los genes (Genetics) debido a que hay muchos paralelos entre el constructo del “Genoma” y el “Conectoma”.

Proponemos tres dimensiones que se deben considerar al momento de trabajar en Connectomics en el contexto de la mente humana:

  1. La cognición y la conducta están inevitablemente vinculadas a la extensa, finita y relativamente estable conectividad física que delimita y define al sistema cerebro-cuerpo y los otros objetos del mundo (conectividad estructural)
  2. La cognición y la conducta son el resultado de los cambios de estado interno de la red en su totalidad o de sus componentes en interacción con los cambios de estado externo (conectividad funcional)
  3. Los resultados derivados de Connectomics corresponden a modelos no una replica del fenómeno. Por lo tanto, son una descripción densa por medio de la maximización de la información que permite la compresión de datos complejos

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Lecturas sugeridas:

  1. Sporns, O. (2013). The human connectome: origins and challenges. Neuroimage, 80, 53-61.
  2. Bullmore, E., & Sporns, O. (2009). Complex brain networks: graph theoretical analysis of structural and functional systems. Nature Reviews Neuroscience, 10(3), 186-198.
  3. Sporns, O., Tononi, G., & Kötter, R. (2005). The human connectome: a structural description of the human brain. PLoS computational biology, 1(4), e42.
  4. Sporns, O. (2010). Networks of the Brain. MIT press.