Un nuevo modelo para entender el cerebro y su interacción con el entorno abre la puerta a diagnósticos y tratamientos más precisos

¿Cómo interactúa nuestro cerebro con nuestro cuerpo y cómo se ve condicionado su funcionamiento por las condiciones físicas y ambientales? A pesar de los importantes avances de la neurociencia, aún existen muchas incógnitas al respecto.  Ante este reto, un estudio reciente define un nuevo paradigma neurocientífico (el modelo sinérgico), que permite comprender mejor la complejidad de las interaccione entre cerebro, cuerpo y medio ambiente y abre el camino para poder integrar niveles diversos de las enfermedades cerebrales, hacer diagnósticos más precisos y sobre todo personalizados de diversas enfermedades cerebrales e identificar nuevos tratamientos más ajustados a las necesidades específicas de cada paciente. 

Como su nombre indica, el marco sinérgico se caracteriza por combinar las dinámicas de diferentes niveles del funcionamiento cerebral. Su combinación da lugar a un nuevo marco de análisis más preciso y rico para comprender las dinámicas cerebrales. Entre los enfoques que conjuga el marco sinérgico, cabe destacar el modelado semi-empírico de mecanismos biofísicos. El nuevo modelo considera el funcionamiento cerebral de forma holística y los mecanismos de orquestación de diferentes regiones a partir de modelos matemáticos y computacionales. Este modelo se conecta además con una perspectiva naturalista, que aborda la cognición y el comportamiento humano teniendo en cuenta cómo se ven condicionados por el entorno natural y ambiental.

Gustavo Deco: "Este nuevo enfoque teórico proporciona herramientas muy concretas y precisas como por ejemplo utilizar reducción de dimensionalidad para comprender la autoorganización de cualquier sistema macroscópico complejo, como el cerebro, que comprende muchos subsistemas que interactúan de forma no lineal"

El modelo sinérgico se expone detalladamente en el artículo A synergetic turn in cognitive neuroscience of brain diseases, publicado y destacado como Feature review recientemente en la revista Trends in Cognitive Sciences. El investigador principal del estudio y coautor del artículo es Gustavo Deco (UPF, ICREA), director del grupo de Neurociencia Computacional del Centre for Brain and Cognition (CBC) de la UPF.  El autor principal del artículo es Agustín Ibáñez, director del Instituto Latinoamericano de Salud Cerebral (BrainLat) de la Universidad Adolfo Ibáñez (UAI, Chile), también vinculado a muchos otros centros de investigación de las Universidades de California, San Andrés (Buenos Aires), Oxford y el Trinity College de Dublín. También es coautor del mismo Morten L. Kringelbach, director del Centre for Eudaimonia and Human Flourishing vinculado al Departamento de Psiquiatría de la Universidad de Oxford, y al centro Music in Brain de la Aarhus University.

Tal como exponen los investigadores, el nuevo paradigma sinérgico contribuye a esclarecer las complejas interacciones entre la estructura jerárquica del cerebro y sus funciones cognitivas, sobre las cuales aún existen numerosas incógnitas en el campo de la neurociencia. En este sentido, puede arrojar luz sobre los mecanismos neuronales específicos que subyacen a determinados procesos cognitivos. 

El nuevo modelo permitirá comprender mejor las enfermedades cerebrales

Para Agustín Ibáñez, “este modelo permite integrar múltiples datos aparentemente discrepantes en un modelo de baja dimisión que brinda una comprensión más relevante para la neurociencia cognitiva y las enfermedades cerebrales. A su vez, propone un marco sistémico específico para abordar desafíos críticos actuales de la comprensión de las enfermedades cerebrales”.

Para Gustavo Deco: “Este nuevo enfoque teórico proporciona herramientas muy concretas y precisas como por ejemplo utilizar reducción de dimensionalidad para comprender la autoorganización de cualquier sistema macroscópico complejo, como el cerebro, que comprende muchos subsistemas que interactúan de forma no lineal. La autoorganización de esta descripción múltiple de la dinámica compleja original depende de los parámetros de control externos, incluidos los flujos de energía dentro del sistema y el entorno externo. Otro eje relevante, es el análisis termodinámico que permite conceptualizar y analizar la orquestación jerárquica de la dinámica espacio temporal del cerebro. Eso permitirá una comprensión y un tratamiento más completos y productivos de las enfermedades cerebrales en beneficio de la neurología y la psiquiatría.”

Se podrán comprender mejor los rasgos específicos del cerebro de cada persona

Gracias al marco sinérgico, se podrá comprender y abordar mejor la diversidad y heterogeneidad de los rasgos cerebrales observables que caracterizan a cada persona (fenotipos). Esto permitirá tener una visión más completa y precisa de las causas de las enfermedades cerebrales en cada paciente concreto y abrirá la puerta a diseñar terapias y tratamientos más personalizados. Otra de las características fundamentales de este nuevo marco de análisis es que integra diferentes modelos de diagnóstico existentes hasta ahora en uno solo (por lo que es un modelo transdiagnóstico). Esto contribuye a superar los enfoques de investigación fragmentados que han predominado hasta ahora en el campo de la neurociencia y que dificultan la identificación de las causas de las enfermedades psiquiátricas o neurológicas, más allá de sus síntomas o manifestaciones patológicas. Con el nuevo paradigma sinérgico, es posible determinar los mecanismos subyacentes a cada enfermedad e incluso determinar mecanismos fisiopatológicos compartidos entre distintos trastornos psiquiátricos y neurológicos.

Se estudiará con más precisión cómo los factores ambientales condicionan la actividad cerebral

Finalmente, el nuevo paradigma incorpora los marcos naturalistas y analiza cómo los factores sociales y ambientales condicionan la actividad cerebral. A modo de ejemplo, entre los factores externos que pueden incidir sobre las dinámicas cerebrales, se encuentran los niveles de contaminación, la disponibilidad o no de espacios verdes, la densidad de los entornos urbanos, el nivel de desigualdad estructural, etc. Tomando en consideración estos factores ambientales, el modelo sinérgico contribuye a superar la falta de estrategias actuales en el campo de la neurociencia para analizar el funcionamiento del cerebro de forma global, especialmente para comprender las causas subyacentes de distintas enfermedades.

Artículo de referencia

Ibánez, A., Kringelbach, M.L., Deco, G., "A synergetic turn in cognitive neuroscience of brain diseases" (enero 2024). Trends in Cognitive Sciences, https://doi.org/10.1016/j.tics.2023.12.006