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Jun 23, 2023

Primeros mapas completos del cerebro infantil rev.

Los investigadores han construido los primeros mapas funcionales completos y detallados del desarrollo del cerebro infantil a partir de miles de exploraciones por resonancia magnética, lo que proporciona una nueva herramienta para estudiar la neuroanatomía y

Los investigadores han construido los primeros mapas funcionales completos y detallados del desarrollo del cerebro infantil a partir de miles de exploraciones por resonancia magnética, lo que proporciona una nueva herramienta para estudiar la neuroanatomía y los trastornos del neurodesarrollo.

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Los científicos han construido un conjunto completo de mapas funcionales de las redes cerebrales infantiles, proporcionando detalles sin precedentes sobre el desarrollo del cerebro desde el nacimiento hasta los dos años.

Los mapas de parcelación de la corteza cerebral infantil, publicados hoy en eLife, ya han proporcionado información novedosa sobre cuándo se desarrollan diferentes funciones cerebrales durante la infancia y proporcionan referencias valiosas y disponibles públicamente para estudios tempranos del desarrollo cerebral.

La parcelación cortical es una forma de estudiar la función cerebral dividiendo la materia gris cortical en diferentes ubicaciones en "parcelas". Se toman exploraciones de imágenes por resonancia magnética funcional (fMRI) cuando el cerebro está en un estado inactivo de "reposo", junto con mediciones de la conectividad cerebral, para estudiar la función cerebral dentro de cada parcela.

Estudios anteriores han creado mapas de parcelación basados ​​en la conectividad de la resonancia magnética funcional en estado de reposo en cerebros adultos. Sin embargo, estos mapas no son adecuados para estudiar cerebros infantiles debido a diferencias significativas en la organización funcional del cerebro entre bebés y adultos.

"Crear mapas de parcelación cerebral específicos de los bebés ha sido un desafío, debido a las dificultades para adquirir imágenes cerebrales infantiles de alta resolución y procesar estas imágenes, que generalmente tienen un contraste bajo y que cambia rápidamente entre diferentes tejidos cerebrales durante este período de desarrollo", explica primero autor Fan Wang, ahora profesor asociado en la Universidad Xi'an Jiaotong, China. "Desarrollamos un método novedoso que captura patrones funcionales detallados de bebés individuales, para generar un conjunto completo de mapas de parcelación específicos e independientes de la edad que facilitarán la investigación de neuroimagen pediátrica".

Wang y sus colegas utilizaron 1.064 exploraciones de resonancia magnética funcional de alta resolución y 394 exploraciones de resonancia magnética estructural de bebés desde el nacimiento hasta los dos años de edad, recopiladas como parte del Consorcio del Proyecto Baby Connectome de la UNC/UMN.

Para capturar patrones detallados de transición brusca entre áreas del cerebro, el equipo combinó un método convencional de mapear los pliegues corticales (regiones del cerebro) en todos los individuos, con un algoritmo novedoso que superpone gradientes de conectividad funcional para cada región en el cerebro. exploraciones de cada bebé. Esto les permitió establecer conexiones más precisas y significativas entre áreas correspondientes de funcionalidad entre individuos, lo que resultó en una caracterización detallada de los límites funcionales del cerebro. Luego, esto se utilizó para generar mapas de parcelación funcional de grano fino específicos para bebés de edades comprendidas entre tres meses y dos años, así como mapas independientes de la edad.

La parcelación infantil independiente de la edad era muy similar a algunas áreas cerebrales previamente definidas en mapas de parcelación de adultos, con bordes de parcela que se ajustaban a los observados en cerebros adultos. Pero los mapas infantiles revelaron conocimientos novedosos sobre el desarrollo de la función cerebral.

En primer lugar, los resultados sugieren que una forma primitiva de redes funcionales cerebrales está presente a los tres meses de edad, cuando el sistema sensorial está más desarrollado que los sistemas de orden superior, como la cognición y el comportamiento. El equipo también identificó una tendencia no reportada anteriormente de fluctuaciones complejas en la actividad funcional y la organización de redes a lo largo de diferentes edades a medida que se desarrolla la función cerebral, que son muy diferentes a los patrones observados en el desarrollo temprano de la estructura cerebral. Estas fluctuaciones podrían reflejar diferentes hitos del comportamiento y la capacidad cognitiva que surgen en diferentes edades durante la infancia. Finalmente, hubo un aumento en la eficiencia local (la conexión de parcelas con parcelas vecinas) con la edad, lo que refleja una mayor madurez funcional.

"Nuestro método no sólo capturó importantes patrones gruesos descubiertos por métodos anteriores, sino que también reveló límites funcionales mucho más detallados con una resolución sin precedentes", dice el autor principal, Gang Li, profesor asociado de Radiología en la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill, EE. UU. “Los resultados sugieren que, aunque la conectividad funcional infantil podría no ser tan fuerte como en los adultos, es probable que las unidades básicas de organización estén presentes en el cerebro infantil, por lo que las unidades funcionales de los bebés podrían ser comparables en escala a las de los adultos. Estos mapas de parcelación cortical infantil son una plataforma poderosa para analizar grupos cada vez más grandes de bebés y datos de neuroimagen pediátrica de mayor resolución, lo que proporciona una mayor precisión para futuros estudios sobre el neurodesarrollo”.

“Vale la pena señalar que nuestro método implica promediar entre individuos. Esto inevitablemente introduce algunos errores de registro en la parcelación, especialmente en regiones con una gran variación topográfica entre temas. Este es un problema importante que existe en la mayoría de los métodos de parcelación a nivel de población; la solución final podría ser la parcelación individualizada, y estamos planeando trabajar en esto en el futuro cercano”. añade Li.

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10.7554/eLife.75401

Mapas de parcelación funcional de grano fino de la corteza cerebral infantil

1-ago-2023

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