Avalanchas de la actividad cerebral a gran escala para estados de consciencia alterada

BOCACCIO H.; SÁNCHEZ S. M.; DE PINO G.; CASTRO M. N.; LAUFS H.; VILLARREAL M.; TAGLIAZUCCHI E.

La Plata

Congreso; 102 RAFA; 2017

Asociación Física Argentina

La complejidad de la dinámica cerebral medida por resonancia magnética funcional (fMRI) se puede explicar por analogía a los fenómenos críticos observados en sistemas físicos que presentan una transición de fase de segundo orden. Bajo esta hipótesis, los cambios asociados a distintos niveles de consciencia pueden ser comparados con los cambios cualitativos observados cuando el sistema se aleja de las transiciones de fase. En el régimen crítico, el sistema explora el mayor rango posible de estados meta-estables, que se corresponden precisamente con los patrones de actividad requeridos para desempeñar distintas funciones de manera integrada en el estado consciente. Por el contrario, lejos de la transición, las variables del sistema son más estables y cualquier perturbación decae rápidamente, lo cual es consistente con las propiedades de segregación espacial y de de-correlación temporal de la actividad, encontradas para estados mentales de consciencia alterada. En este trabajo se estudiaron las propiedades complejas de la actividad cerebral de distintos estados de consciencia, con el objetivo de analizar si la criticalidad en el cerebro emerge a medida que aumenta la demanda de procesamiento de información. Para estudiar la criticalidad en el cerebro definimos clusters de actividad para cada tiempo como el conjunto de regiones contiguas que co-activan. La distribución de tamaños de clusters define las avalanchas de actividad, la cual sigue una ley de potencia para sujetos controles despiertos en acuerdo con la propiedad de invarianza de escala asociada al régimen crítico. Se analizaron las distribuciones para estados de consciencia alterada, con el objetivo de poder observar si las avalanchas cambian su forma funcional mostrando cambios en el régimen en el que opera el cerebro para dichos estados. El objetivo general del trabajo es el estudio de las propiedades de criticalidad del cerebro como una posible técnica prometedora de evaluar niveles de consciencia de manera no-invasiva.