Modelo computacional del circuito motor basado en estudios de Resonancia Magnética Nuclear funcional

Número: 
Autores/Authors: 
Karla Batista García Ramó, Rafael Rodríguez Rojas, Maylén Carballo Barreda
Palabras Claves / Key words: 
modelo computacional, resonancia magnética nuclear funcional, ganglios basales, conectividad funcional, computational model, functional nuclear magnetic resonance imaging, basal ganglia, functional connectivity
Resumen: 
Los ganglios basales constituyen una compleja red de núcleos subcorticales implicados en el control motor, en la integración sensorimotora y en los procesos cognitivos. Su funcionamiento e interacción con el resto de las estructuras cerebrales permanecen como una gran polémica. Este trabajo tuvo como objetivo modelar la interacción del circuito formado por los ganglios basales, el tálamo y la corteza para la selección de un programa motor, sobre la base del patrón de conectividad funcional obtenido por imágenes de resonancia magnética nuclear funcional. La determinación de los pesos de las conexiones entre las poblaciones neuronales a partir de imágenes de resonancia magnética nuclear funcional, contribuyó a una formulación más realista del modelo; y consecuentemente, a la obtención de resultados comparables con datos experimentales y clínicos, lo que permitió describir la participación de los ganglios basales en la selección de una acción en estado normal y en la enfermedad de Parkinson. La simulación posibilitó demostrar que ante una pérdida de dopamina superior al 40 %, el circuito ganglio basal-tálamo-cortical no es capaz de seleccionar entre dos programas motores y además, reveló la capacidad de adaptación del sistema para compensar el trastorno funcional del circuito motor en la enfermedad de Parkinson de modo coincidente con estudios clínicos y experimentales.
Abstract: 
The basal ganglia are a complex network of subcortical nuclei involved in motor control, sensorimotor integration, and cognitive processes. Their functioning and interaction with other cerebral structures remains as a subject of debate. The aim of the present work was to simulate the basal ganglia-thalamus-cortex circuitry interaction in motor program selection, supported by functional connectivity pattern obtained by functional nuclear magnetic resonance imaging. Determination of connections weights between neural populations by functional magnetic resonance imaging, contributed to a more realistic formulation of the model; and consequently to obtain similar results to clinical and experimental data. The network allowed to describe the participation of the basal ganglia in motor program selection and the changes in Parkinson disease. The simulation allowed to demonstrate that dopamine depletion above to 40 % leads to a loss of action selection capability, and to reflect the system adaptation ability to compensate dysfunction in Parkinson disease, coincident with experimental and clinical studies.
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