La maduración de la sustancia blanca reconfigura la conectividad estructural en el cerebro humano en desarrollo tardío

Desde la infancia hasta la adolescencia tardía, el patrón macroscópico de las proyecciones axonales en el cerebro humano permanece en gran medida sin cambios mientras experimenta modificaciones funcionales drásticas que conducen al refinamiento de la red. Estas modificaciones funcionales son mediadas por un aumento en la mielinización y cambios en el diámetro axonal y la densidad sináptica, así como cambios en los mediadores neuroquímicos. Aquí exploramos la contribución de la maduración de la sustancia blanca al desarrollo de la conectividad entre las edades de 2 y 18 años utilizando tractografía de MRI de difusión de alto valor b y análisis de conectividad. Medimos los cambios en la eficacia de conexión como el inverso de la difusividad promedio a lo largo de un tracto de fibra. Observamos un refinamiento significativo en métricas específicas de la topología de la red, incluyendo un aumento significativo en la fuerza y eficiencia de los nodos junto con una disminución en la agrupación. Los módulos estructurales principales y los hubs estaban establecidos a los 2 años de edad, y continuaron fortaleciendo su perfil durante el desarrollo posterior. Al grabar la resonancia magnética funcional en estado de reposo de un subconjunto de sujetos, confirmamos una correlación positiva entre la conectividad estructural y funcional, y además observamos que esta relación se fortalecía con la edad. La integración continuamente creciente y la segregación decreciente de la conectividad estructural con la edad sugieren que el refinamiento de la red mediado por la maduración de la sustancia blanca promueve una mayor eficiencia global. Además, el fortalecimiento de la correlación entre la conectividad estructural y funcional con la edad sugiere que la conectividad de la sustancia blanca, en combinación con otros factores, como la modulación diferencial del diámetro axonal y el grosor de la mielina, que son parcialmente capturados por la difusividad promedio inversa, juegan un papel cada vez más importante en la creación de coherencia y sincronía en todo el cerebro.