Dinámica neuronal del circuito motor: un estudio de resonancia magnética funcional

• Autores: Karla Batista García-Ramó, Rafael Rodríguez, Maylén Carballo Barreda
• Localización: Revista Científica de Ingeniería Electrónica, Automática y Comunicaciones, ISSN-e 0258-5944, ISSN 1815-5928, Vol. 33, Nº. 2, 2012, págs. 9-16
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Neuronal dynamic of motor circuitry: a functional magnetic resonance imaging study
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• Resumen
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    La modelación de redes neuronales que describan la interacción funcional del circuito cerebral formado por los ganglios basales (GB), el tálamo y la corteza está limitada por las simplificaciones necesarias para reproducir sus propiedades biológicas. Este trabajo tiene como objetivo general modelar el circuito GB-tálamo-corteza para la selección de un programa motor, sobre la base del patrón de conectividad funcional obtenido por imágenes de resonancia magnética nuclear funcional (RMNf). Se incluyeron cinco poblaciones neuronales y dos circuitos paralelos en competencia. La determinación de los pesos de las conexiones entre las poblaciones neuronales a partir de imágenes de RMNf, contribuyó a una formulación más realista del modelo, permitiendo describir la participación de los GB en la selección de una acción en estado normal y en la enfermedad de Parkinson (EP). La simulación permitió demostrar que ante una pérdida de dopamina superior al 40%, el circuito GB-tálamo-cortical no es capaz de seleccionar entre dos programas motores; y además reflejó la capacidad de adaptación del sistema para compensar el trastorno funcional del circuito motor en la EP, coincidente con estudios clínicos y experimentales.

  • English

    Formulation of models describing the functional interaction of brain circuitry comprising basal ganglia, thalamus and cortex is limited by simplifications necessary to replicate its biological properties. The main objective of present work is to simulate the basal ganglia-thalamus-cortex circuitry interaction in motor program selection, supported by functional connectivity pattern obtained by functional magnetic resonance imaging (fMRI). The model included five neuronal populations and two parallel competitive circuitries. Determination of connections weights between neural populations by RMNf, contributed to a more realistic formulation of the model and allowed to describe the participation of basal ganglia in motor program selection and the changes in Parkinson disease. The simulation allowed demonstrating that a dopamine depletion upper to 40% leads to a loss of action selection ability. Also the modeled network reflected the system adaptation ability to compensate dysfunction in Parkinson disease, coincident with experimental and clinical studies.