Febrero 2017

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Así calculan las neuronas el éxito o el fracaso de las decisiones

[Agencia SINC] Cada vez que vas a hacer una elección, tu cerebro trata de predecir sus consecuencias. Para ello calcula matemáticamente sus expectativas y después las compara con el resultado real. De esa forma, aprende de sus propias elecciones. Una nueva investigación premiada por la revista Science utiliza la optogenética para entender cómo funciona este complejo proceso. La técnica será útil para nuevas terapias contra las adicciones.

Si no me voy a casa ahora, mañana trabajaré con una resaca horriblepero esto se está animando, creo que voy a pedir la última copa”.

Independientemente de qué decisión tomemos ante esta disyuntiva de jueves por la noche, ambos pensamientos, el prudente y el eufórico, están motivados por experiencias previas, tanto dolorosas como placenteras, que hemos vivido en situaciones similares. Gracias a ellas el cerebro aprende qué expectativas podemos tener y escoge el camino a seguir.

Esa toma de decisiones está conducida por la dopamina, un neurotransmisor que ha sido conocido durante mucho tiempo como ‘la hormona del placer’, aunque los últimos estudios científicos la señalan, de modo más preciso, como hormona de la motivación.

Según el autor, en lo referente a la generación de dopamina, los cerebros de los ratones y los humanos son muy parecidos. / Jeremiah Cohen
Según el autor, en lo referente a la generación de dopamina, los cerebros de los ratones y los humanos son muy parecidos. / Jeremiah Cohen

Las neuronas que generan la dopamina en el cerebro trabajan para que nos decantemos por una u otra opción según la recompensa que esperamos recibir.

Las neuronas que generan la dopamina en el cerebro trabajan para que nos decantemos por una u otra opción según la recompensa que esperamos recibir. Comparar esas predicciones con la realidad es un aspecto clave en los procesos de aprendizaje, pero no se sabe demasiado sobre cómo estas neuronas realizan los cálculos que empujan la balanza de uno u otro lado

La octogenia inhibe la búsqueda compulsiva de cocaína en las ratas

Uno de los mayores retos para la rehabilitación de un paciente con adicción a la cocaína es superar la imperiosa necesidad de salir en busca de su droga. Científicos de la Universidad de California y del Instituto Nacional para el Abuso de la Droga de Baltimore (EE UU) han descubierto que la razón por la que los adictos buscan cocaína de manera compulsiva, a pesar de las consecuencias negativas que esto pueda acarrearles, es una reducción de la actividad de la corteza prelímbica, localizada en el córtex prefrontal.

El estudio, publicado hoy en Nature, también destaca que la causa de que estas neuronas se apaguen es el consumo de la droga de manera continuada. Antonello Bonci, autor principal del trabajo, explica a SINC que “al encender estas neuronas de nuevo, somos capaces de prevenir el comportamiento compulsivo propio de la adicción que lleva a los cocainómanos a buscar droga”. La técnica que Bonci y sus colegas utilizaron para estimular el cerebro es llamada optogenética, que utiliza luz para modificar genéticamente las neuronas. Para llegar a estas conclusiones, los investigadores utilizaron ratas con comportamientos compulsivos en la búsqueda de cocaína.

Durante varias semanas se entrenó a los roedores para que presionaran dos palancas si querían conseguir una dosis. Una vez habían aprendido, se les sometió a varias sesiones en las que, cuando presionaban las palancas, recibían, además de la droga, un choque eléctrico ligeramente doloroso en las patas. Un 30 % de las ratas persistió en su comportamiento a pesar de los dolorosos shocks.

La causa del comportamiento compulsivo, según los investigadores, es la reducida actividad de la corteza prefrontal que presentaba este grupo resistente a las descargas. “Este experimento es el primero en establecer una relación causa-efecto entre déficits en la corteza y la adicción a la cocaína” explica Bonci.

Encender las neuronas para reducir el impulso: Tras estas observaciones, los animales fueron sometidos a un tratamiento optogenético para reactivar las neuronas de la corteza prelímbica. Al aplicar esta técnica, los animales dejaron de buscar cocaína de manera compulsiva. De la misma forma, cuando se inhibió la actividad de la corteza de animales sensibles a los shocks eléctricos, comenzaron a buscar cocaína obsesivamente.

Estas observaciones abren las puertas a nuevas terapias para la rehabilitación de los pacientes. “Hay técnicas de estimulación cerebral no invasivas que ya se usan y que podrían considerarse como terapias contra la adicción. Un ejemplo es la estimulación magnética transcraneal, que se usa en depresiones y tiene muy pocos efectos secundarios” explica Bonci.

Sin embargo, la técnica solamente inhibe la búsqueda de cocaína en las ratas cuando previamente han sido expuestas al estímulo doloroso. Los investigadores sugieren en el estudio que la estimulación neuronal podría ser eficaz para el tratamiento de los adictos si se asocia su comportamiento a recompensas.

Una nueva investigación liderada por Neir Eshel, de la Universidad de Stanford (EE UU), ha logrado describir la manera en la que las neuronas calculan las consecuencias de las decisiones y los comparan con los resultados reales.

La optogenética como técnica de apoyo: Entre las distintas técnicas que han utilizado para realizar la investigación se encuentra la optogenética. Consiste en la aplicación de una proteína fotosensible en las neuronas que se quieren estudiar, lo que permite controlar su comportamiento mediante la aplicación de luz. La optogenética ya se ha utilizado en estudios con ratones para probar terapias contra la drogadicción. Los ratones, precisamente, han sido los sujetos del estudio del equipo de Eshel.

Les presentábamos varios olores, como plátano, menta y otros; y a cada uno le asignábamos o bien una recompensa (agua), o nada, o un castigo que consistía en un golpe de aire en la cara”, explica Eshel. “La cantidad de agua variaba, así modulábamos el nivel de gratificación de cada recompensa”, continúa.

Mediante optogenética, los investigadores controlaron tanto a las neuronas que generan la dopamina como a las neuronas productoras de GABA, otro neurotransmisor que se relaciona con la ansiedad. Por ejemplo, jugaron a incrementar de forma artificial las expectativas de los roedores ante una recompensa concreta, y monitorizaron su reacción ante las decepciones cuando habían generado mucha expectación por una recompensa que luego no era tal.

La dopamina pierde el título de hormona del placer

La revista Neuron publica un artículo de investigadores de la Universitat Jaume I (UJI) de Castellón que revisa la teoría dominante sobre la dopamina. El artículo plantea una revisión del paradigma basada en datos de diversas investigaciones, incluidas las realizadas durante las últimas dos décadas por la institución en colaboración con la Universidad de Connecticut en EE UU sobre el papel de la dopamina en la conducta motivada en animales.

Existe la creencia popular, y también científica, de que la dopamina regula el placer y la recompensa, que cuando consigues algo que te satisface liberas dopamina, pero las últimas investigaciones demuestran que este neurotransmisor actúa de forma previa, es el que nos mueve a actuar, se libera para conseguir algo, ya sea evitar un mal o alcanzar un bien”, explica Mercè Correa, coautora del artículo.

La investigadora afirma que ha llegado un momento en el que los datos pesan tanto que se plantea un cambio en la teoría dominante. Los estudios realizados en los últimos años demuestran que se libera dopamina tanto por sensaciones placenteras como por estrés, dolor o pérdidas. Los resultados podrán ser aplicados tanto en patologías relacionadas con la falta de motivación y la fatiga mental, como en aquellas en las que existe una motivación y perseverancia excesiva, como las adicciones.

Está tan implicada en lo negativo como en lo positivo, pero se han sesgado mucho las investigaciones para solo incidir en lo positivo”, señala Correa. En concreto, en los estudios realizados con roedores se ha demostrado que un animal con unos niveles normales de dopamina se esfuerza para conseguir una recompensa más valiosa a pesar de poder acceder sin ningún trabajo a una menos valiosa.

Sin embargo, si se reducen los niveles de dopamina, el animal toma únicamente el alimento o la recompensa que no le supone esfuerzo y renuncia a alcanzar otra más valiosa. En el caso de la adicción, la dopamina está elevada durante el esfuerzo anticipado que un animal tiene que hacer hasta conseguir la droga. “No está regulando lo que el animal siente cuando toma la droga, si no que está provocando que persevere hasta conseguirla”, indica la investigadora.

El nivel de dopamina varía en cada individuo, por lo que hay personas más perseverantes que otras para alcanzar una meta. “La dopamina lleva a mantener el nivel de actividad para conseguir lo que se persigue, por lo que en principio es positiva, sin embargo, siempre dependerá de los estímulos que se busquen. Es válido tanto si el objetivo es 'ser bueno en los estudios' como si el fin es 'consumo de drogas de abuso', vale para la motivación normal y para la patológica”, apunta Correa.

Los elevados niveles de dopamina también explicarían la conducta de los denominados buscadores de sensaciones. “Lo que la dopamina regula no es que lo vivido les produzca más placer, sino que están más motivados para actuar. La producción de dopamina se ha confundido durante mucho tiempo con la satisfacción, pensando que provoca que estas personas sientan más, cuando lo que hace es que sean más activos”, indica.

Aplicación para la depresión y la adicción: Conocer cuáles son los parámetros neurobiológicos que hacen que las personas se motiven por algo es importante para muchas facetas de la vida, tanto en la educación, en el trabajo o en la salud. Ante esta nueva perspectiva, la dopamina se presenta como un neurotransmisor básico para hacer frente a síntomas como la anergia, es decir, la falta de energía que se presenta en patologías como la depresión.

La gente deprimida no tiene ganas de hacer nada, cualquier esfuerzo lo ve como una montaña, y eso es porque en la depresión hay niveles bajos de dopamina y, por tanto, falta motivación”, subraya Correa. La falta de energía y motivación está también relacionada con otros síndromes que presentan fatiga mental como el párkinson, la esclerosis múltiple o la fibromialgia, entre otros.

En el caso opuesto, en los desajustes al alza, la dopamina podría estar implicada en problemas de conductas adictivas, que llevan a una actitud de perseverancia compulsiva. En este sentido, Correa indica que los antagonistas dopaminérgicos que se han aplicado hasta ahora en problemas de adicciones probablemente no han funcionado porque no se ha hecho un planteamiento adecuado del tratamiento al partir de una comprensión errónea del funcionamiento de la dopamina y es que “ahora sabemos que no está regulando las emociones, como establecía la creencia general, sino la motivación para satisfacerlas”.

Activando esas neuronas de forma simultánea en ambos lados del cerebro somos capaces de controlar el comportamiento de los animales”, explica Eshel. Gracias a sus experimentos, comprobaron que el nivel de activación de las neuronas GABA influye en la cantidad de recompensa esperada, mientras que las neuronas dopaminérgicas realizan los cálculos que comparan las expectativas frente a la realidad.

¿Aplicación en humanos?: “No quiero especular demasiado sobre la aplicación potencial en humanos pero, en lo referente a la generación de dopamina, los cerebros de los ratones y los humanos son muy parecidos”, asegura Eshel por correo electrónico.

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Actualmente se está probando un fármaco que influye en las neuronas GABA cuyo objetivo es ayudar a frenar la adicción al tabaco.

Su hallazgo podría servir para eliminar adicciones. Según explica el investigador, actualmente se está probando un fármaco que influye en las neuronas GABA cuyo objetivo es ayudar a frenar la adicción al tabaco.

Pero la investigación de Eshel podría tener más aplicaciones. Su trabajo consiste en encontrar biomarcadores en los procesos de motivación –que suelen incluir errores de predicción–, para categorizar pacientes, prever recaídas o pautar tratamientos.

La adicción es solo una de las muchas enfermedades neuropsiquiátricas donde los errores de predicción de la dopamina desempeñan su papel. Influyen también en la depresión, los TOC o el párkinson”, añade.

Una investigación premiada. El doctor Neir Eshel ha sido galardonado con el premio para jóvenes científicos de Science & Science Lab de este este año por el resultado de esta investigación, plasmada en el artículo Trial and Error que se publica en el último número de la revista Science.

 

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