Em seres humanos e outros mamíferos, o córtex cerebral é responsável pelas funções cognitivas, sensoriais e motoras. Compreender a organização das redes neuronais no córtex deve fornecer insights sobre os cálculos que ele realiza. Uma publicação de estudo recentemente feita na revista de acesso aberto PLoS Biology mostra que a arquitetura global das redes corticais em primatas (com cérebros grandes) e roedores (com cérebros pequenos) é organizada por princípios comuns. Apesar das invariâncias gerais da rede, os cérebros de primatas têm conexões de longa distância muito mais fracas, o que poderia explicar por que grandes cérebros são mais suscetíveis a certas doenças mentais, como esquizofrenia e doença de Alzheimer.
 
Em trabalhos anteriores, Zoltán Toroczkai, da Universidade de Notre-Dame, EUA, Mária Ercsey-Ravasz, de Babes-Bolyai na Romênia e Henry Kennedy da Universidade de Lyon, França, e colegas combinaram um estudos de rastreamento em macacos, que visualizam conexões no cérebro, com a teoria de rede para mostrar que a estrutura de rede cortical nestes primatas é regida pela chamada regra de posicionamento exponencial (RPE).
 
A RPE descreve uma relação consistente entre distâncias e força de ligação. Consistente com os resultados de rastreio, a RPE prevê que há muito menos axônios de longo alcance (fibras nervosas que funcionam como linhas de transmissão do sistema nervoso) do que as curtas, o que pode ser quantificado por uma equação matemática. No nível das áreas corticais (tais como córtex visual ou córtex auditivo) examinados pelos estudos de rastreamento, isso significa o quão mais próximas duas áreas são umas com as outras, e que existem mais conexões entre elas.
 
Neste estudo, os investigadores compararam as características das redes corticais, no macaco – um mamífero com um grande córtex – com os do rato, com a seu córtex muito menor. Eles usaram dados detalhados de rastreamento para quantificar conexões entre áreas funcionais, e os que se formam a base para a análise. Apesar das diferenças substanciais no tamanho do córtex entre as espécies e outras aparentes diferenças na organização do córtex, eles descobriram que as características estatísticas fundamentais de todas as redes seguiu a RPE.
 
Com base nestes resultados, os pesquisadores acreditam que a RPE descreve um princípio de concepção eficaz, que permanece constante durante a evolução de cérebros de mamíferos de tamanhos diferentes. Eles apresentam argumentos matemáticos que suportam a aplicabilidade universal da RPE como um princípio que rege a conectividade cortical, bem como de assistência técnica experimental a partir de experimentos consolidando uma alta resolução em pequenas áreas do cérebro de macacos, ratos e lêmures-rato (um primata com uma muito cérebro pequeno).
 
Em seus resultados, os investigadores “sugerem que o RPE desempenha um papel fundamental em todos os mamíferos para otimizar o layout da rede cortical inter-areal permitindo que animais com cérebros maiores possam manter a eficiência de comunicação combinado com o aumento do número de neurônios”.
 
Como o RPE prevê, e os dados de rastreamento confirmam, conexões neuronais enfraquecem exponencialmente com a distância. Assumindo que a RPE pode ser aplicada a todos os cérebros de mamíferos, isto sugere que as ligações de longa distância podem ser bastante fracas no córtex humano, o que é aproximadamente cinco vezes maior do que em macacos. Se for verdade, dizem os pesquisadores, pode-se especular que o baixo peso de conexões de longo alcance humanos pode contribuir para um aumento da suscetibilidade a síndromes de desconexão, como têm sido propostos para a doença de Alzheimer e esquizofrenia”.