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Neurocientíficos del MIT usaron luz para controlar la actividad de neuronas implicadas en el comportamiento compulsivo. Imagen: McGovern Institute for Brain Research and Sputnik Animation. Fuente: MIT.
Mediante la activación de un circuito cerebral que controla el comportamiento compulsivo, un equipo de neurocientíficos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) ha demostrado que se puede bloquear la conducta compulsiva, al menos en ratones.
Según publica el MIT, estos resultados podrían ayudar a los investigadores a desarrollar nuevos tratamientos para enfermedades como el trastorno obsesivo-compulsivo (TOC) o el síndrome de Tourette, que se caracterizan por la tendencia a conductas repetitivas, denominadas compulsiones; y por múltiples tics físicos y vocales, respectivamente.
Para tratar estos trastornos, generalmente se suministra a los pacientes ansiolíticos o antidepresivos; psicoterapia conductual o una combinación de terapia y medicamentos. Para aquéllos que no responden a estos métodos, una alternativa es la estimulación cerebral profunda ( DBS, por sus siglas en inglés), que consiste en implantar un aparato médico que envía impulsos eléctricos a puntos específicos del cerebro.
Controlar la actividad neuronal con rayos
Para su estudio, el equipo del MIT utilizó la llamada optogenética, esto es, una combinación de genética y métodos ópticos que permite controlar la actividad de las neuronas con luz.
Esta técnica aún no está preparada para su aplicación en pacientes humanos, pero investigaciones como ésta podrían ayudar a los científicos a identificar patrones de actividad cerebral que indiquen el inicio de la conducta compulsiva, lo que permitiría ajustar temporalmente la aplicación de la DBS.
De esta forma, se podría estimular el cerebro de manera discontinua y matizada, explica Ann Graybiel, profesora del MIT, miembro del McGovern Institute for Brain Research del MIT y autora principal de la investigación, que ha aparecido publicada en Science. El autor principal del artículo ha sido Eric Burguière, un ex investigador del laboratorio de Graybiel que actualmente trabaja en el Brain and Spine Institute de París.
Primero provocaron la compulsión
En estudios previos, Graybiel ya había analizado la manera de acabar con hábitos corrientes, pero en el presente trabajo se centró en un modelo de ratón específicamente desarrollado para experimentar con el bloqueo de los comportamientos compulsivos.
A estos animales se les sustrajo un gen particular conocido como SAPAP3, que codifica para una proteína que se encuentra en las sinapsis de las neuronas del cuerpo estriado, una región del cerebro relacionada con los comportamientos adictivo y repetitivo, así como con otras funciones más corrientes, como la toma de decisiones, la planificación o la respuesta a la recompensa.
De hecho, en relación con la recompensa, científicos de la UNED y de la Universidad de Arizona (EEUU), tras revisar decenas de estudios sobre el comportamiento compulsivo, han concluido que bajo este tipo de conductas compulsivas subyace la búsqueda de un beneficio.
Pero volvamos al MIT. Graybiel y su equipo entrenaron a los ratones con el gen SAPAP3 eliminado (y a otros ratones comunes) para que se comportaran compulsivamente en un momento determinado, lo que les permitió tratar de interrumpir su compulsión posteriormente.
Para conseguir que los animales presentasen una compulsión, los científicos aplicaron una estrategia clásica de condicionamiento, que consiste en hacer relacionar un evento neutro (en este caso, un sonido) con un estímulo que provoca el comportamiento deseado. En el experimento, una gota de agua caída en el hocico de los ratones fue el desencadenante del comportamiento compulsivo.
Tras cientos de ensayos, los ratones genéticamente modificados y los otros ratones desarrollaron un comportamiento compulsivo de aseo al escuchar un sonido concreto, que se producía un segundo antes de que les cayera en el hocico una gota de agua.
Sin embargo, a partir de cierto punto, los comportamientos de ambos grupos de ratones se diferenciaron: los animales que mantenían su gen SAPAP3 esperaban hasta que cayese la gota antes de empezar a acicalarse compulsivamente. Por tanto, comenzaron a seguir un comportamiento conocido como “optimización”, porque evita esfuerzos innecesarios.
La “otpimización”, en cambio, no se dio en ningún momento en los ratones que carecían del gen mencionado, lo que sugiere que la capacidad de éstos para suprimir el comportamiento compulsivo había quedado anulada.
Según publica el MIT, estos resultados podrían ayudar a los investigadores a desarrollar nuevos tratamientos para enfermedades como el trastorno obsesivo-compulsivo (TOC) o el síndrome de Tourette, que se caracterizan por la tendencia a conductas repetitivas, denominadas compulsiones; y por múltiples tics físicos y vocales, respectivamente.
Para tratar estos trastornos, generalmente se suministra a los pacientes ansiolíticos o antidepresivos; psicoterapia conductual o una combinación de terapia y medicamentos. Para aquéllos que no responden a estos métodos, una alternativa es la estimulación cerebral profunda ( DBS, por sus siglas en inglés), que consiste en implantar un aparato médico que envía impulsos eléctricos a puntos específicos del cerebro.
Controlar la actividad neuronal con rayos
Para su estudio, el equipo del MIT utilizó la llamada optogenética, esto es, una combinación de genética y métodos ópticos que permite controlar la actividad de las neuronas con luz.
Esta técnica aún no está preparada para su aplicación en pacientes humanos, pero investigaciones como ésta podrían ayudar a los científicos a identificar patrones de actividad cerebral que indiquen el inicio de la conducta compulsiva, lo que permitiría ajustar temporalmente la aplicación de la DBS.
De esta forma, se podría estimular el cerebro de manera discontinua y matizada, explica Ann Graybiel, profesora del MIT, miembro del McGovern Institute for Brain Research del MIT y autora principal de la investigación, que ha aparecido publicada en Science. El autor principal del artículo ha sido Eric Burguière, un ex investigador del laboratorio de Graybiel que actualmente trabaja en el Brain and Spine Institute de París.
Primero provocaron la compulsión
En estudios previos, Graybiel ya había analizado la manera de acabar con hábitos corrientes, pero en el presente trabajo se centró en un modelo de ratón específicamente desarrollado para experimentar con el bloqueo de los comportamientos compulsivos.
A estos animales se les sustrajo un gen particular conocido como SAPAP3, que codifica para una proteína que se encuentra en las sinapsis de las neuronas del cuerpo estriado, una región del cerebro relacionada con los comportamientos adictivo y repetitivo, así como con otras funciones más corrientes, como la toma de decisiones, la planificación o la respuesta a la recompensa.
De hecho, en relación con la recompensa, científicos de la UNED y de la Universidad de Arizona (EEUU), tras revisar decenas de estudios sobre el comportamiento compulsivo, han concluido que bajo este tipo de conductas compulsivas subyace la búsqueda de un beneficio.
Pero volvamos al MIT. Graybiel y su equipo entrenaron a los ratones con el gen SAPAP3 eliminado (y a otros ratones comunes) para que se comportaran compulsivamente en un momento determinado, lo que les permitió tratar de interrumpir su compulsión posteriormente.
Para conseguir que los animales presentasen una compulsión, los científicos aplicaron una estrategia clásica de condicionamiento, que consiste en hacer relacionar un evento neutro (en este caso, un sonido) con un estímulo que provoca el comportamiento deseado. En el experimento, una gota de agua caída en el hocico de los ratones fue el desencadenante del comportamiento compulsivo.
Tras cientos de ensayos, los ratones genéticamente modificados y los otros ratones desarrollaron un comportamiento compulsivo de aseo al escuchar un sonido concreto, que se producía un segundo antes de que les cayera en el hocico una gota de agua.
Sin embargo, a partir de cierto punto, los comportamientos de ambos grupos de ratones se diferenciaron: los animales que mantenían su gen SAPAP3 esperaban hasta que cayese la gota antes de empezar a acicalarse compulsivamente. Por tanto, comenzaron a seguir un comportamiento conocido como “optimización”, porque evita esfuerzos innecesarios.
La “otpimización”, en cambio, no se dio en ningún momento en los ratones que carecían del gen mencionado, lo que sugiere que la capacidad de éstos para suprimir el comportamiento compulsivo había quedado anulada.
Buscando con luz el origen cerebral del problema
Este hecho hizo que los investigadores sospecharan que la comunicación fallida entre el cuerpo estriado, relacionado con los hábitos y el neocórtex, que es la base de funciones superiores que nos permiten anular los comportamientos más simples, podría ser la responsable de la conducta compulsiva de los ratones. Esta comunicación había quedado anulada como consecuencia de la eliminación del gen SAPAP3.
Para probar su idea, utilizaron la optogenética, que les permitió controlar la actividad de las neuronas con luz, gracias a unas células específicamente diseñadas para expresar proteínas fotosensibles.
Cuando los investigadores estimularon las células corticales sensibles a la luz que envían mensajes al cuerpo estriado, al mismo tiempo que se producía el sonido, los ratones genéticamente modificados detuvieron su conducta compulsiva de aseo casi completamente. Sin embargo, la mantuvieron cuando les caía la gota de agua.
¿Por qué funciona?
Los investigadores sugieren que este efecto se produjo gracias a las señales enviadas desde las neuronas corticales a un pequeño grupo de neuronas inhibitorias presentes en el cuerpo estriado. Estas señales, explican, en concreto habrían silenciado la actividad de las células del cuerpo estriado, acabando con el comportamiento compulsivo.
"A través de la activación de esta vía, se podría provocar la inhibición de esta conducta disfuncional", afima Burguière. Otros expertos han señalado que el hallazgo abre una vía a un universo de nuevas posibilidades, basadas en la identificación de esta diana celular y de circuitos neuronales, como medio de posibles intervenciones futuras.
Esto representa un gran paso adelante, aseguran, tanto en cuanto a la delimitación de las bases cerebrales de la conducta compulsiva y patológica, como en cuanto a que proporciona posibles nuevos enfoques del tratamiento del TOC.
Graybiel y Burguière buscan ahora marcadores de actividad cerebral que puedan revelar cuándo una conducta compulsiva está a punto de producirse, para ayudar a guiar el desarrollo de tratamientos de estimulación cerebral profunda para estos pacientes.
La optogenética también puede curar las adicciones
Un comportamiento compulsivo especialmente nocivo es el de las adicciones. En este terreno, también se ha experimentado con la optogenética como medio de tratamiento.
Recientemente, investigadores de los National Institutes of Health (NIH) y del Ernest Gallo Clinic and Research Center de la Universidad de San Francisco (UCSF), en Estados Unidos, demostraron que se puede eliminar el comportamiento adictivo de ratas o, por el contrario, hacer que ratas no adictas se vuelvan buscadoras compulsivas de cocaína, usando sólo la luz.
Ya se sabía que la actividad neuronal de una determinada región del cerebro está tan mermada en los adictos compulsivos a la cocaína, que estos se vuelven incapaces de controlar sus impulsos.
Lo que hicieron estos científicos fue hacer incidir luz láser en el área prelímbica de la corteza prefrontal de ratas adictas a esta droga. El resultado fue sorprendente: la actividad neuronal se reactivó en la región, con la consecuente desaparición de la adicción.
Este hecho hizo que los investigadores sospecharan que la comunicación fallida entre el cuerpo estriado, relacionado con los hábitos y el neocórtex, que es la base de funciones superiores que nos permiten anular los comportamientos más simples, podría ser la responsable de la conducta compulsiva de los ratones. Esta comunicación había quedado anulada como consecuencia de la eliminación del gen SAPAP3.
Para probar su idea, utilizaron la optogenética, que les permitió controlar la actividad de las neuronas con luz, gracias a unas células específicamente diseñadas para expresar proteínas fotosensibles.
Cuando los investigadores estimularon las células corticales sensibles a la luz que envían mensajes al cuerpo estriado, al mismo tiempo que se producía el sonido, los ratones genéticamente modificados detuvieron su conducta compulsiva de aseo casi completamente. Sin embargo, la mantuvieron cuando les caía la gota de agua.
¿Por qué funciona?
Los investigadores sugieren que este efecto se produjo gracias a las señales enviadas desde las neuronas corticales a un pequeño grupo de neuronas inhibitorias presentes en el cuerpo estriado. Estas señales, explican, en concreto habrían silenciado la actividad de las células del cuerpo estriado, acabando con el comportamiento compulsivo.
"A través de la activación de esta vía, se podría provocar la inhibición de esta conducta disfuncional", afima Burguière. Otros expertos han señalado que el hallazgo abre una vía a un universo de nuevas posibilidades, basadas en la identificación de esta diana celular y de circuitos neuronales, como medio de posibles intervenciones futuras.
Esto representa un gran paso adelante, aseguran, tanto en cuanto a la delimitación de las bases cerebrales de la conducta compulsiva y patológica, como en cuanto a que proporciona posibles nuevos enfoques del tratamiento del TOC.
Graybiel y Burguière buscan ahora marcadores de actividad cerebral que puedan revelar cuándo una conducta compulsiva está a punto de producirse, para ayudar a guiar el desarrollo de tratamientos de estimulación cerebral profunda para estos pacientes.
La optogenética también puede curar las adicciones
Un comportamiento compulsivo especialmente nocivo es el de las adicciones. En este terreno, también se ha experimentado con la optogenética como medio de tratamiento.
Recientemente, investigadores de los National Institutes of Health (NIH) y del Ernest Gallo Clinic and Research Center de la Universidad de San Francisco (UCSF), en Estados Unidos, demostraron que se puede eliminar el comportamiento adictivo de ratas o, por el contrario, hacer que ratas no adictas se vuelvan buscadoras compulsivas de cocaína, usando sólo la luz.
Ya se sabía que la actividad neuronal de una determinada región del cerebro está tan mermada en los adictos compulsivos a la cocaína, que estos se vuelven incapaces de controlar sus impulsos.
Lo que hicieron estos científicos fue hacer incidir luz láser en el área prelímbica de la corteza prefrontal de ratas adictas a esta droga. El resultado fue sorprendente: la actividad neuronal se reactivó en la región, con la consecuente desaparición de la adicción.
Referencias bibliográficas:
E. Burguiere, P. Monteiro, G. Feng, A. M. Graybiel. Optogenetic Stimulation of Lateral Orbitofronto-Striatal Pathway Suppresses Compulsive Behaviors. Science (2013). DOI:10.1126/science.1232380.
Billy T. Chen, Hau-Jie Yau, Christina Hatch, Ikue Kusumoto-Yoshida, Saemi L. Cho, F. Woodward Hopf, Antonello Bonci. Rescuing cocaine-induced prefrontal cortex hypoactivity prevents compulsive cocaine seeking. Nature (2013). DOI: 10.1038/nature12024.
Peter R. Killeen y Ricardo Pellón. Adjunctive behaviors are operants. Learning & Behavior (2013). DOI: 10.3758/s13420-012-0095-1.
E. Burguiere, P. Monteiro, G. Feng, A. M. Graybiel. Optogenetic Stimulation of Lateral Orbitofronto-Striatal Pathway Suppresses Compulsive Behaviors. Science (2013). DOI:10.1126/science.1232380.
Billy T. Chen, Hau-Jie Yau, Christina Hatch, Ikue Kusumoto-Yoshida, Saemi L. Cho, F. Woodward Hopf, Antonello Bonci. Rescuing cocaine-induced prefrontal cortex hypoactivity prevents compulsive cocaine seeking. Nature (2013). DOI: 10.1038/nature12024.
Peter R. Killeen y Ricardo Pellón. Adjunctive behaviors are operants. Learning & Behavior (2013). DOI: 10.3758/s13420-012-0095-1.
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