Neurociencia integradora

La neurociencia integradora es el estudio de la neurociencia que trabaja para unificar los datos de la organización funcional para comprender mejor las estructuras y los comportamientos complejos. ^[1] La relación entre la estructura y la función, y cómo las regiones y las funciones se conectan entre sí. Diferentes partes del cerebro realizan diferentes tareas, se interconectan para unirse y permitir un comportamiento complejo. ^[2] La neurociencia integradora trabaja para llenar los vacíos en el conocimiento que se pueden lograr en gran medida con el intercambio de datos, para crear comprensión de los sistemas, que actualmente se aplica a la neurociencia de simulación: modelado informático del cerebro que integra grupos funcionales. ^{[3] [1]}

Las raíces de la neurociencia integradora se originaron en la escuela de biología relacional de Rashevsky-Rosen ^[4], que caracteriza la organización funcional matemáticamente abstrayendo la estructura (es decir, la física y la química). Chauvet ^[5] la amplió aún más , introduciendo la integración jerárquica y funcional.

La integración jerárquica es estructural e implica una continuidad dinámica espaciotemporal en el espacio euclidiano para lograr una organización funcional, a saber:

Organización jerárquica + Integración jerárquica = Organización funcional

Sin embargo, la integración funcional es relacional y como tal requiere una topología que no se restrinja al espacio euclidiano, sino que ocupe espacios vectoriales ^[6]. Esto significa que para cualquier organización funcional dada, los métodos de análisis funcional permiten que una organización relacional sea mapeada por la integración funcional, a saber:

Organización funcional + Integración funcional = Organización relacional

Así, la integración jerárquica y funcional implica una "neurobiología de la semántica cognitiva", en la que la organización jerárquica se asocia con la neurobiología y la organización relacional con la semántica cognitiva . La organización relacional descarta la materia; "la función dicta la estructura", por lo que se implican aspectos materiales, mientras que en el reduccionismo el nexo causal entre estructura y dinámica implica una función que obvia la integración funcional porque la implicación causal en el cerebro de la integración jerárquica está ausente de la estructura.

Si se estudia la neurociencia integradora desde el punto de vista de la organización funcional de los niveles jerárquicos, se la define como implicación causal en el cerebro de la integración jerárquica. Si se la estudia desde el punto de vista de la organización relacional, se la define como implicación semántica en el cerebro de la integración funcional.

Su objetivo es presentar estudios de la organización funcional de sistemas cerebrales particulares en distintas escalas a través de la integración jerárquica que conduce a comportamientos típicos de la especie en estados normales y patológicos. Como tal, la neurociencia integradora apunta a una comprensión unificada de la función cerebral en distintas escalas.

La tesis de la continuidad de la mente de Spivey ^[7] extiende la neurociencia integradora al dominio de la psicología de la continuidad.

A medida que se van acumulando datos, estos terminan en sus respectivas especializaciones con muy poca superposición. ^[1] Con la creación de una base de datos integrada y estandarizada de datos de neurociencia, se obtienen modelos estáticos que de otro modo no serían posibles, por ejemplo, para comprender y tratar trastornos psiquiátricos. ^[8]

Proporciona un marco para vincular la gran diversidad de especializaciones dentro de la neurociencia contemporánea , incluyendo

• Neurociencia molecular : aspectos genéticos y celulares de la función cerebral
• Neuroanatomía: conexiones, redes, sistemas de neurotransmisores
• Neurociencia del comportamiento : las consecuencias evidentes de la actividad neuronal
• Neurociencia de sistemas : descripción de los sistemas sensoriales y motores
• Neurociencia del desarrollo : cambios estructurales y funcionales durante la maduración
• Neurociencia cognitiva : canales y etapas del procesamiento sensorial, incluida la memoria
• Neurociencia matemática : simulación cuantitativa y emulación de la función neuronal y cerebral
• Observaciones clínicas: evidencia que se puede obtener de la disfunción cerebral

Esta diversidad es inevitable, pero podría decirse que ha creado un vacío: se ha descuidado el papel primordial del sistema nervioso, que permite al animal sobrevivir y prosperar. La neurociencia integradora pretende llenar este vacío percibido.

La identificación de diferentes regiones cerebrales mediante métodos de correlación y causalidad se combina para generar un mapa general de la función y la ubicación del cerebro. El uso de diferentes datos recopilados a partir de distintos métodos se combina para crear una mejor comprensión interconectada e integradora del cerebro.

Relación entre los estados cerebrales y los estados conductuales. ^[9] Se observa a través de diferencias espaciales y temporales que señalan los lugares del cerebro afectados por una acción o estímulo y el momento de la respuesta. ^[10] Las herramientas utilizadas para esto incluyen fMRI y EEG, más información a continuación.

La resonancia magnética funcional (fMRI) mide la respuesta dependiente del oxígeno en la sangre (BOLD) , utilizando la resonancia magnética para observar las áreas oxigenadas en la sangre . Las áreas activas se asocian con un mayor flujo sanguíneo, presentando una relación de correlación. ^{[11] [12]} La localización espacial de fMRI permite obtener información precisa hasta los núcleos y las áreas de Brodmann . ^[13] Ciertas actividades como el sistema visual son tan rápidas que duran solo fracciones de segundo, mientras que otras funciones cerebrales pueden tardar días o meses, como la memoria. fMRI mide en el marco de segundos, lo que dificulta la medición de procesos extremadamente rápidos. ^[14]

La electroencefalografía (EEG) permite observar la actividad eléctrica del cerebro a lo largo del tiempo, y sólo puede medir las respuestas a los estímulos presentados, los estímulos que presenta el experimentador. Utiliza sensores de electrodos colocados en la superficie del cráneo para medir la activación neuronal sincrónica. No se puede determinar con certeza si la actividad es causada por los estímulos, sino sólo una correlación entre una función dada y un área del cerebro. La EEG mide cambios generales en regiones amplias, sin especificidad. ^[15]

La actividad cerebral es causada directamente por la estimulación de una región específica, como se ha demostrado mediante experimentación.

La estimulación magnética transcraneal (TMS ) utiliza una bobina magnética que libera una ráfaga de campo magnético que activa la actividad en un área específica del cerebro. Es útil para excitar un área específica de la corteza y registrar los potenciales evocados motores (MEP) que se producen como resultado. ^{[16] [17]} Proporciona ciertas relaciones causales, pero se limita a la corteza, lo que hace imposible llegar a más profundidad que la superficie del cerebro. ^[17]

Cuando los pacientes tienen lesiones naturales, es una oportunidad de observar cómo una lesión en una región determinada afecta la funcionalidad. O en la experimentación no humana, las lesiones se pueden crear eliminando secciones del cerebro. Estos métodos no son reversibles, a diferencia de las técnicas de estudio del cerebro, y no muestran con precisión qué sección del cerebro está incapacitada debido a la alteración de la homeostasis en el cerebro. Con una lesión permeada, el cerebro se ajusta químicamente y restaura la homeostasis ^[18]. Confiar en ocurrencias naturales tiene poco control sobre variables como la ubicación y el tamaño. Y en casos con daño en áreas múltiples, la diferenciación no es segura debido a la falta de datos masivos.

Mapeo de estimulación cortical , cirugía cerebral invasiva que explora áreas de la corteza para relacionar diferentes regiones con funciones. ^[19] Generalmente ocurre durante una cirugía cerebral abierta, en la que se insertan electrodos en áreas y se realizan observaciones. Este método está limitado por la cantidad de pacientes que se someten a una cirugía cerebral abierta y que consienten dicha experimentación, y por la zona del cerebro que se va a operar. También se realiza en ratones con un rango completo sobre el cerebro.

Desde la "década del cerebro" se ha producido una explosión de conocimientos sobre el cerebro y su aplicación en la mayoría de las áreas de la medicina. Con esta explosión, se reconoce cada vez más la necesidad de integrar datos de distintos estudios, modalidades y niveles de comprensión. El Proyecto Cerebro Humano ha proporcionado un ejemplo concreto del valor del intercambio de datos a gran escala .

Se ha reconocido la importancia de la integración a gran escala de la información cerebral para nuevos enfoques de la medicina. ^[20] En lugar de confiar principalmente en la información de los síntomas, en última instancia puede ser necesaria una combinación de información cerebral y genética para comprender qué tratamiento es el más adecuado para cada persona.

También se están realizando estudios sobre la empatía y las tendencias de comportamiento social para comprender mejor el papel que desempeña la empatía en la ciencia del comportamiento y cómo el cerebro responde a la empatía, la produce y la desarrolla con el tiempo. La combinación de estas unidades funcionales y el trabajo sobre el comportamiento social y el impacto permite comprender mejor los comportamientos complejos que crean la experiencia humana. ^[21]

• Revista de la Sociedad Internacional de Neuropsicología
• Revista de neurociencia integrativa Archivado el 3 de agosto de 2019 en Wayback Machine.