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domingo, 10 de marzo de 2013

Influencia de las redes sociales sobre los circuitos neurales...en macacos

En 2011 Jerome Sallet, R. B. Mars, M. P. Noonan, J. L. Andersson, J. X. O' Reilly, S. Jbabdi, P. L. Croxson, M. Jenkinson, K. L. Miller y M. F. S. Rushworth publicaron un artículo sobre cómo la extensión o el tamaño de la red social de un macaco influye sobre la densidad de sustancia gris cerebral y el apareamiento funcional en algunos circuitos neurales. Entre las regiones cerebrales implicadas, sobresalen el surco temporal superior y la corteza prefrontal rostral del mono. Veamos un poco más en detalle el trabajo de estos investigadores.

Introducción
La evolución de los cerebros primates parece estar asociada con las demandas de vivir en un entorno social complejo (Dunbar & Shultz, 2007). Incluso, algunas regiones cerebrales son más grandes en personas en contacto regular con un gran número de familiares, amigos y colegas (Bickart et al., 2011). Sin embargo, la dirección de causa y efecto que subyace a este fenómeno es desconocido.

En este estudio, Sallet et al. aprovechan la asignación pseudo-randomizada de animales individuales a grupos sociales en una colonia de investigación.

Objetivo
Sallet et al. se propusieron demostrar que la variación en los entornos sociales de macacos rhesus jóvenes adultos cambia la estructura y función de un circuito neural distribuido, centrado en el surco temporal superior-porción media (STS-medio), la corteza cingulada anterior (CCA) y la corteza prefrontal rostral (CPFr).

Método
Sallet et al. realizaron un análisis morfométrico basado en la deformación de las imágenes de resonancia magnética de la estructura cerebral de 23 monos adultos jóvenes (4,33 ± 0,52 años de edad; 14 de sexo masculino). Los animales fueron ubicados en grupos de entre uno y siete individuos. Sallet et al. consideraron al número de compañeros de vivienda de cada mono como la medida del tamaño de la red social.

Según Sallet et al., la organización de monos en grupos dependió de factores que fueron independientes de sus características sociales (o sea, dependió de factores como los requerimientos de los programas de investigación neurocientífica o consideraciones veterinarias). En cualquier caso, explican Sallet et al., la asignación a grupos no se basó en las características sociales de los animales, ni tampoco debido a que los animales menos sociables fueran puestos juntos en grupos pequeños.

La constitución de los grupos estudiados fue definida 0,53 ± 0,81 años después de la llegada de los animales a las instalaciones. En todos los casos los animales estuvieron en el grupo específico por 1,22 ± 0,6 años previo al escaneo en resonancia magnética (RM).

La variable dependiente [sobre la cual se enfocaron los investigadores o sobre la cual esperaban encontrar algún cambio o efecto] fue el determinante de la matriz jacobiana, un valor escalar que representa la cantidad que cada voxel en el cerebro de un individuo necesitaría para ser expandido o comprimido para ajustarse al cerebro promedio del grupo. 

Fig. Explicación sobre la variable dependiente que utilizaron los investigadores en este estudio (determinante jacobiano).
Con este método, afirman Sallet et al., ya se ha estudiado previamente la plasticidad [cambio] cerebral.

Resultados y discusión
-----------> Estructura cerebral
Sallet et al. encontraron correlaciones lineales positivas entre el tamaño de la red social y los determinantes jacobianos en varias regiones, principalmente en el STS-medio, el giro temporal inferior adyacente, el giro temporal superior rostral y el polo temporal (Ver figura 1 en el artículo original). Los investigadores reportaron que no encontraron ninguna correlación negativa. Según los investigadores, la densidad de sustancia gris incrementó en 5,42% ± 2,73 por cada miembro de la red social.

Sallet et al. también encontraron una correlación entre la red social y los determinantes jacobianos en la amígdala, así como también en clusters (o grupos de activación) en la CPFr en el surco principal rostral, en el límite entre la CPF dorsolateral y el polo frontal. En cambio, los investigadores no observaron una correlación significativa en la corteza premotora ventral, el lobulillo parietal inferior o el surco intraparietal anterior, lateral y ventral, áreas que han sido descritas tanto en humanos como en macacos como parte del sistema de neuronas espejo (Frith, 2007).

Para estudiar si el aumento en la sustancia gris en una red de áreas cerebrales relacionadas con la cognición social dan paso a un comportamiento social más exitoso, Sallet et al. estudiaron la correlación entre la variación en las mismas estructuras cerebrales y el rango social (controlando por el tamaño de la red social). El rango social es un índice de éxito en los entornos sociales, que en los macacos está correlacionado con el acceso a recursos valiosos (Schülke et al., 2010). Para tal análisis, entonces, Sallet et al. seleccionaron 11 macacos machos y les asignaron un índice cardinal de dominancia social sobre la base de observaciones de relaciones agonistas, en relación con los otros miembros de sus grupos sociales.

En dicho análisis, Sallet et al. observaron que la sustancia gris de la CPFr -en una región junto al área donde el efecto de red social fue observado en la misma corteza (ver dos párrafos arriba)- incrementó a medida que aumentaba la dominancia social (figura 2 en el artículo original). La densidad promedio de la sustancia gris incrementaba en 0,31% ± 0,14 cada vez que el estatus de dominancia relativa se incrementaba en 1%. Adicionalmente, áreas pequeñas de la corteza temporal inferior y la CPFr mostraban un efecto de conjunción; es decir, aun después de tener en cuenta la edad, el peso y el tamaño de la red social, el tamaño aumentado de la corteza temporal inferior y la CPFr se correlacionaba con un rango social mayor.

-----------> Actividad cerebral
Finalmente, Sallet et al. investigaron si el tamaño de la red social afectaba también a la actividad cerebral. Para tal fin, los investigadores evaluaron si el apareamiento de actividad evaluado durante el resting state [literalmente "estado de reposo", se refiere a la RM funcional mientras el individuo "no está haciendo nada explícito"] de 21 de los mismos monos, se incrementaba a medida que incrementaba el tamaño de la red social. Para cada mono se posicionó un área "semilla" (o fuente) de interés en un cluster del STS.

Según lo esperado, Sallet et al. encontraron que el apareamiento funcional entre la actividad del STS-medio y la actividad dentro de una región de interés (de 2,5 mm x 2,5 mm x 1,5 mm) en la CPFr aumentó con el incremento en el tamaño de la red social. De manera similar -afirman Sallet et al.-, a medida que incrementó la dominancia también aumentó el apareamiento funcional entre las áreas temporales y frontales (temporal inferior y CPFr) que fueron identificadas en el análisis morfométrico de dominancia.

Los clusters (o grupos de activación) en el STS estuvieron en regiones que en monos responden a rostros y movimientos corporales presentados visualmente (como se ha mostrado en otros estudios). El giro temporal superior ha sido implicado en la codificación de la vocalización en macacos y en el mantenimiento de conocimiento semántico en humanos (en otros estudios). De acuerdo con tal evidencia, Sallet et al. afirman que el incremento en sustancia gris en dichas áreas podría reflejar la necesidad creciente de decodificar la significación de las expresiones faciales, gestos y vocalizaciones de un número mayor de individuos -o combinaciones de individuos- a medida que el tamaño de la red aumenta.

Por otro lado, en humanos, la CPFr, junto con el STS y la unión témporoparietal, está asociada con la "teoría de la mente" y la predicción del comportamiento explícito de otro individuo así como de sus intenciones. Sallet et al. explican que aunque no es claro que los macacos tengan una "teoría de la mente", sí pueden tomar decisiones basadas en inferencias acerca de lo que otros pueden ver (Flombaum & Santos, 2005), lo cual podría ser un precursor de la teoría de la mente.

Conclusiones
Sallet et al. concluyen que las redes sociales más grandes causan cambios en la corteza de -o adyacente a- las regiones donde la sustancia gris se correlaciona con la dominancia social, a saber, regiones temporales (como el surco temporal inferior) y frontales (como la corteza prefrontal rostral), en monos. Adicionalmente, estas mismas regiones muestran cambios en el apareamiento funcional como una función del tamaño de la red social.

Según los autores, los hallazgos ofrecen explicaciones de la evolución cerebral que enfatizan la presión ejercida por la complejidad del ambiente social.

Implicaciones de los resultados, según los autores:
- Los hallazgos concuerdan con sugerencias de que la complejidad de los entornos sociales, evolutivamente, puede haber tenido un mayor impacto sobre circuitos cerebrales específicos en vez de sobre el cerebro entero.
- Los cambios en las áreas cerebrales pueden ser parcialmente una consecuencia, y no sólo la causa, de los cambios en las interacciones sociales.
- Los resultados sugieren la posibilidad de que las diferencias individuales en los patrones de apareamiento inter-regional de la actividad cerebral humana medida en el estado de reposo sean una función de la variación en el tamaño de la red social.

Sallet, J., Mars, R.B., Noonan, M.P., Andersson, J. L., O' Reilly, J. X., Jbabdi, S.Croxson, P.L., Jenkinson, M., Miller K. L., & Rushworth, M. F. S. (2011). Social Network Size Affects Neural Circuits in Macaques. Sciences, 334 (6056), pp. 697-700.

Comentario
Bueno, este fue el artículo de hoy. Un artículo bastante complejo para explicar. De antemano pido disculpas si la presentación no resultó ser muy clara. No obstante, la idea de Sallet et al. sí es muy clara: los macacos que vivieron durante casi un año en un grupo con más miembros, mostraron un volumen de sustancia gris mayor en el surco temporal superior y la corteza prefrontal rostral, que los que vivieron en grupos con menos miembros; asimismo, los animales de grupos más grandes también mostraron mayor conectividad (apareamiento) funcional entre tales áreas. Adicionalmente, tales resultados fueron mayores en individuos con un mayor rango o estatus de dominancia social. Los investigadores explican que tales cambios pueden ser la consecuencia de vivir en un ambiente social complejo, ya que entre más individuos, mayor es la necesidad de decodificar la significación de expresiones faciales, gestos o vocalizaciones.

Sería interesante estudiar si estos cambios en la sustancia gris se mantienen en el tiempo o si, por el contrario, al cambiar las condiciones de la red social, también se ajustan tanto estructural como funcionalmente. Asimismo, sería muy interesante ver si existe un período de la vida del animal en que tales cambios ya no puedan darse. O, por ejemplo, conocer qué aspectos de tener una red social amplia son los que permiten este cambio cerebral: ¿interacciones específicas? ¿presenciar actividades de otros? ¿poder desarrollar un código de comunicación especial? ...


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