Investigadores franceses han identificado a un grupo específico de neuronas que reconocen situaciones peligrosas y nos permiten adaptar nuestro comportamiento para evitar riesgos. Los resultados se publican en la revista Neuron.
Los seres vivos somos capaces de integrar y de identificar las informaciones sensoriales que nos interesan, como los olores, sonidos y la luz, con la finalidad de regular nuestra respuesta ante estos estímulos del entorno en situaciones de peligro.
Esta capacidad del cerebro de reconocer informaciones específicas se denomina “discriminación contextual”. Lo que han conseguido estos investigadores, según se explica en un comunicado del Instituto Nacional de Salud de Francia (Inserm), es no sólo descubrir qué neuronas están implicadas en estos procesos, sino también que están situadas en la corteza prefrontal media del cerebro.
La corteza prefrontal o córtex prefrontal es la parte anterior de los lóbulos frontales del cerebro, y se ubica frente a las áreas motora y premotora. Esta región cerebral está involucrada, entre otras funciones, en los procesos de toma de decisiones y en la adecuación del comportamiento social adecuado en cada momento.
Para conseguir este resultado, los investigadores han recurrido a la optogenética, una combinación de métodos genéticos y ópticos para, mediante la luz, controlar eventos específicos de células de tejidos vivos, sin alterar su funcionamiento biológico.
En este caso concreto, la optogenética ha permitido a los investigadores activar o inhibir poblaciones de neuronas con la finalidad de determinar su implicación en un comportamiento específico. Para ello, introdujeron en los neuronas de los ratones proteínas sensibles a la luz. De esta forma, consiguieron descubrir las que están implicadas en la discriminación contextual, así como su relación causal con este proceso.
Ratones de laboratorio
Se valieron de ratones de laboratorio para evaluar los circuitos neuronales implicados en la discriminación contextual. Colocaron a los roedores en un entorno con diferentes estímulos sensoriales como luz, olor y sonido, en el cual recibían asiduamente leves descargas eléctricas para que percibieran ese entorno como adverso.
En otro momento del experimento, los ratones fueron situados en el mismo entorno, pero sin los estímulos sensoriales de olor, sonido y luz, haciéndoles creer así que estaban en un entorno apacible.
Durante el experimento, la actividad de las neuronas de la corteza prefrontal media de los ratones estuvo sometida a permanente observación y a manipulación optogenética, lo que permitió a los investigadores identificar a la población de neuronas que se activaba durante la discriminación contextual.
De esta forma pudieron constatar que la actividad neuronal de esta zona específica del cerebro es básica para la discriminación contextual y para alertarnos de un peligro. También observaron que esta población de neuronas envía señales al tronco cerebral, la zona del cerebro implicada directamente en la regulación motora de los comportamientos emocionales.
El resultado es importante porque hasta ahora se desconocía cuáles eran los circuitos neuronales implicados en las situaciones de peligro. Sólo se sabía que el proceso de discriminación contextual procedía del hipocampo.
Los seres vivos somos capaces de integrar y de identificar las informaciones sensoriales que nos interesan, como los olores, sonidos y la luz, con la finalidad de regular nuestra respuesta ante estos estímulos del entorno en situaciones de peligro.
Esta capacidad del cerebro de reconocer informaciones específicas se denomina “discriminación contextual”. Lo que han conseguido estos investigadores, según se explica en un comunicado del Instituto Nacional de Salud de Francia (Inserm), es no sólo descubrir qué neuronas están implicadas en estos procesos, sino también que están situadas en la corteza prefrontal media del cerebro.
La corteza prefrontal o córtex prefrontal es la parte anterior de los lóbulos frontales del cerebro, y se ubica frente a las áreas motora y premotora. Esta región cerebral está involucrada, entre otras funciones, en los procesos de toma de decisiones y en la adecuación del comportamiento social adecuado en cada momento.
Para conseguir este resultado, los investigadores han recurrido a la optogenética, una combinación de métodos genéticos y ópticos para, mediante la luz, controlar eventos específicos de células de tejidos vivos, sin alterar su funcionamiento biológico.
En este caso concreto, la optogenética ha permitido a los investigadores activar o inhibir poblaciones de neuronas con la finalidad de determinar su implicación en un comportamiento específico. Para ello, introdujeron en los neuronas de los ratones proteínas sensibles a la luz. De esta forma, consiguieron descubrir las que están implicadas en la discriminación contextual, así como su relación causal con este proceso.
Ratones de laboratorio
Se valieron de ratones de laboratorio para evaluar los circuitos neuronales implicados en la discriminación contextual. Colocaron a los roedores en un entorno con diferentes estímulos sensoriales como luz, olor y sonido, en el cual recibían asiduamente leves descargas eléctricas para que percibieran ese entorno como adverso.
En otro momento del experimento, los ratones fueron situados en el mismo entorno, pero sin los estímulos sensoriales de olor, sonido y luz, haciéndoles creer así que estaban en un entorno apacible.
Durante el experimento, la actividad de las neuronas de la corteza prefrontal media de los ratones estuvo sometida a permanente observación y a manipulación optogenética, lo que permitió a los investigadores identificar a la población de neuronas que se activaba durante la discriminación contextual.
De esta forma pudieron constatar que la actividad neuronal de esta zona específica del cerebro es básica para la discriminación contextual y para alertarnos de un peligro. También observaron que esta población de neuronas envía señales al tronco cerebral, la zona del cerebro implicada directamente en la regulación motora de los comportamientos emocionales.
El resultado es importante porque hasta ahora se desconocía cuáles eran los circuitos neuronales implicados en las situaciones de peligro. Sólo se sabía que el proceso de discriminación contextual procedía del hipocampo.
Ayuda al estrés postraumático
Los datos anatómicos y psicológicos obtenidos en esta investigación indican que una estructura llamada córtex prefrontal media dorsal, situada en la parte frontal del cráneo, recibe los influjos neuronales del hipocampo, explican los autores en su artículo.
Añaden que la corteza prefrontal media dorsal del cerebro es activada durante los momentos de incertidumbre, por lo que se convierte en un candidato ideal para desarrollar la discriminación contextual.
Este resultado ayudará, particularmente, a personas aquejadas de estrés postraumático, según los investigadores.
El trastorno por estrés postraumático o TEPT se caracteriza por la aparición de síntomas específicos tras la exposición a un acontecimiento estresante, extremadamente traumático, que involucra un daño físico, o una amenaza grave o catastrófica para una persona.
En las personas, el TEPT está asociado a una generalización contextual, lo contrario a una discriminación contextual: las personas afectadas no son capaces de integrar y de identificar las informaciones sensoriales emanadas del entorno, y pierden por ello la capacidad de reaccionar ante un peligro. Ahora conocemos los circuitos neuronales que están implicados en esta anomalía.
Los datos anatómicos y psicológicos obtenidos en esta investigación indican que una estructura llamada córtex prefrontal media dorsal, situada en la parte frontal del cráneo, recibe los influjos neuronales del hipocampo, explican los autores en su artículo.
Añaden que la corteza prefrontal media dorsal del cerebro es activada durante los momentos de incertidumbre, por lo que se convierte en un candidato ideal para desarrollar la discriminación contextual.
Este resultado ayudará, particularmente, a personas aquejadas de estrés postraumático, según los investigadores.
El trastorno por estrés postraumático o TEPT se caracteriza por la aparición de síntomas específicos tras la exposición a un acontecimiento estresante, extremadamente traumático, que involucra un daño físico, o una amenaza grave o catastrófica para una persona.
En las personas, el TEPT está asociado a una generalización contextual, lo contrario a una discriminación contextual: las personas afectadas no son capaces de integrar y de identificar las informaciones sensoriales emanadas del entorno, y pierden por ello la capacidad de reaccionar ante un peligro. Ahora conocemos los circuitos neuronales que están implicados en esta anomalía.
Referencia
Prefrontal-Periaqueductal Gray-Projecting Neurons Mediate Context Fear Discrimination. Neuron, Volume 97, Issue 4, p898–910.e6. DOI: https://doi.org/10.1016/j.neuron.2017.12.044
Prefrontal-Periaqueductal Gray-Projecting Neurons Mediate Context Fear Discrimination. Neuron, Volume 97, Issue 4, p898–910.e6. DOI: https://doi.org/10.1016/j.neuron.2017.12.044