Tendencias Científicas
Estimular una zona del cerebro hace a los ratones más proclives a socializar. Imagen: Isaac Kauvar y Karl Deisseroth. Fuente: Universidad Stanford.
Un equipo de investigadores de la Universidad Stanford (California, EE.UU.) ha vinculado un circuito cerebral particular a la tendencia de los mamíferos a interactuar socialmente. Estimular este circuito -uno entre millones en el cerebro- aumenta instantáneamente el apetito de un ratón para llegar a conocer un ratón extraño, mientras que inhibirlo apaga su impulso para socializar con un desconocido.
Los nuevos resultados, publicados en la revista Cell, pueden arrojar luz sobre los trastornos psiquiátricos caracterizados por una interacción social deteriorada, como el autismo, la ansiedad social, la esquizofrenia y la depresión, señala el autor principal del estudio, Karl Deisseroth, profesor de bioingeniería y de psiquiatría y ciencias del comportamiento, en la nota de prensa de Stanford.
Los resultados también son importantes ya que ponen de manifiesto no sólo el papel de una u otra sustancia química del cerebro, como tienden a hacer los estudios farmacológicos, sino más bien los componentes específicos de los circuitos cerebrales implicados en un comportamiento complejo. Una combinación de técnicas de vanguardia desarrolladas en el laboratorio de Deisseroth ha permitido análisis sin precedentes de cómo la actividad del cerebro controla el comportamiento.
Deisseroth es un psiquiatra en ejercicio que atiende a pacientes con déficits sociales graves. "Las personas con autismo, por ejemplo, a menudo tienen una aversión absoluta a la interacción social", señala. Pueden encontrar la socialización -incluso el simple contacto visual- doloroso.
Deisseroth es pionero en una técnica de exploración cerebral, la optogenética, que consiste en introducir selectivamente moléculas receptoras de luz en las superficies de células nerviosas concretas del cerebro de un animal vivo, y luego, colocar con cuidado, cerca del circuito en cuestión, la punta de una fibra óptica larga y ultra-delgada (conectada a un diodo láser en el otro extremo) para que las células fotosensibles y los circuitos que componen puedan ser estimulados o inhibidos pulsando un interruptor de luz, mientras el animal queda libre para moverse en su jaula.
Los nuevos resultados, publicados en la revista Cell, pueden arrojar luz sobre los trastornos psiquiátricos caracterizados por una interacción social deteriorada, como el autismo, la ansiedad social, la esquizofrenia y la depresión, señala el autor principal del estudio, Karl Deisseroth, profesor de bioingeniería y de psiquiatría y ciencias del comportamiento, en la nota de prensa de Stanford.
Los resultados también son importantes ya que ponen de manifiesto no sólo el papel de una u otra sustancia química del cerebro, como tienden a hacer los estudios farmacológicos, sino más bien los componentes específicos de los circuitos cerebrales implicados en un comportamiento complejo. Una combinación de técnicas de vanguardia desarrolladas en el laboratorio de Deisseroth ha permitido análisis sin precedentes de cómo la actividad del cerebro controla el comportamiento.
Deisseroth es un psiquiatra en ejercicio que atiende a pacientes con déficits sociales graves. "Las personas con autismo, por ejemplo, a menudo tienen una aversión absoluta a la interacción social", señala. Pueden encontrar la socialización -incluso el simple contacto visual- doloroso.
Deisseroth es pionero en una técnica de exploración cerebral, la optogenética, que consiste en introducir selectivamente moléculas receptoras de luz en las superficies de células nerviosas concretas del cerebro de un animal vivo, y luego, colocar con cuidado, cerca del circuito en cuestión, la punta de una fibra óptica larga y ultra-delgada (conectada a un diodo láser en el otro extremo) para que las células fotosensibles y los circuitos que componen puedan ser estimulados o inhibidos pulsando un interruptor de luz, mientras el animal queda libre para moverse en su jaula.
En tiempo real
Utilizando la optogenética y otros métodos que él y sus colegas han inventado, Deisseroth y sus colaboradores fueron capaces tanto de manipular como de controlar en tiempo real la actividad de grupos específicos de células nerviosas, y los tractos de fibras que las conectan, en el cerebro de ratones, mientras los animales eran expuestos ya fuera a murinos recién llegados o a objetos inanimados en varios ambientes de laboratorio.
Las respuestas de comportamiento de los ratones fueron capturadas en vídeo y comparadas con la actividad de los circuitos cerebrales registrada simultáneamente.
En algunos casos, los investigadores observaron actividad en varios centros del cerebro y los tractos de fibras nerviosas que los conectan a medida que los ratones se examinaban o ignoraban entre sí. Otros experimentos incluyeron la estimulación o la inhibición de los impulsos dentro de esos circuitos para ver cómo dichas manipulaciones afectaban el comportamiento social de los ratones.
Para evitar confundir las interacciones sociales simples con el apareamiento y las conductas relacionadas con la agresión, los investigadores restringieron sus experimentos a pares de ratones hembra.
Los científicos primero examinaron la relación entre las interacciones sociales de los ratones y una región del tronco del cerebro llamada área tegmental ventral, VTA. La VTA es un nodo clave en los circuitos de recompensa del cerebro, que produce sensaciones de placer en respuesta al éxito de actividades que aumentan la supervivencia como comer, aparearse o encontrar un refugio caliente en un ambiente frío.
La VTA transmite señales a otros centros del cerebro a través de tractos de fibras que segregan sustancias químicas, incluyendo una llamada dopamina, en puntos de contacto que lindan con las células nerviosas dentro de estos centros lejanos. Cuando la dopamina llega a los receptores de las células nerviosas, se puede desencadenar la actividad de señalización en ellos.
Una actividad anormal en la VTA se ha relacionado con el abuso de drogas y la depresión, por ejemplo. Pero se sabe mucho menos sobre el papel de este centro cerebral en el comportamiento social, y no había sido posible previamente observar o controlar su actividad durante sus conexiones durante el comportamiento social.
Deisseroth y sus colegas utilizaron ratones cuyas neuronas de la VTA secretoras de dopamina, o dopaminérgicas, habían sido sometidas a bioingeniería para expresar proteínas de control optogenético que podían desencadenar o inhibir la señalización de las células en respuesta a la luz. Observaron que el aumento de la actividad en estas células aumentaba la inclinación de un ratón hacia la interacción social. Cuando un recién llegado se introducía en su jaula, iba, lo veía, y lo olfateaba. La inhibición de las células dopaminérgicas de la VTA tuvo el efecto contrario: El anfitrión perdía gran parte de su interés en el invitado.
Sólo afecta a la interacción social
Por otro lado, este tipo de manipulaciones de las células dopaminérgicas de la VTA no tuvieron efecto sobre la inclinación de los ratones hacia explorar nuevos objetos (una pelota de golf, por ejemplo) colocados en sus jaulas. Tampoco cambiaba su propensión general a moverse. El efecto parece ser específico sobre la interacción social.
Utilizando la optogenética y otros métodos que él y sus colegas han inventado, Deisseroth y sus colaboradores fueron capaces tanto de manipular como de controlar en tiempo real la actividad de grupos específicos de células nerviosas, y los tractos de fibras que las conectan, en el cerebro de ratones, mientras los animales eran expuestos ya fuera a murinos recién llegados o a objetos inanimados en varios ambientes de laboratorio.
Las respuestas de comportamiento de los ratones fueron capturadas en vídeo y comparadas con la actividad de los circuitos cerebrales registrada simultáneamente.
En algunos casos, los investigadores observaron actividad en varios centros del cerebro y los tractos de fibras nerviosas que los conectan a medida que los ratones se examinaban o ignoraban entre sí. Otros experimentos incluyeron la estimulación o la inhibición de los impulsos dentro de esos circuitos para ver cómo dichas manipulaciones afectaban el comportamiento social de los ratones.
Para evitar confundir las interacciones sociales simples con el apareamiento y las conductas relacionadas con la agresión, los investigadores restringieron sus experimentos a pares de ratones hembra.
Los científicos primero examinaron la relación entre las interacciones sociales de los ratones y una región del tronco del cerebro llamada área tegmental ventral, VTA. La VTA es un nodo clave en los circuitos de recompensa del cerebro, que produce sensaciones de placer en respuesta al éxito de actividades que aumentan la supervivencia como comer, aparearse o encontrar un refugio caliente en un ambiente frío.
La VTA transmite señales a otros centros del cerebro a través de tractos de fibras que segregan sustancias químicas, incluyendo una llamada dopamina, en puntos de contacto que lindan con las células nerviosas dentro de estos centros lejanos. Cuando la dopamina llega a los receptores de las células nerviosas, se puede desencadenar la actividad de señalización en ellos.
Una actividad anormal en la VTA se ha relacionado con el abuso de drogas y la depresión, por ejemplo. Pero se sabe mucho menos sobre el papel de este centro cerebral en el comportamiento social, y no había sido posible previamente observar o controlar su actividad durante sus conexiones durante el comportamiento social.
Deisseroth y sus colegas utilizaron ratones cuyas neuronas de la VTA secretoras de dopamina, o dopaminérgicas, habían sido sometidas a bioingeniería para expresar proteínas de control optogenético que podían desencadenar o inhibir la señalización de las células en respuesta a la luz. Observaron que el aumento de la actividad en estas células aumentaba la inclinación de un ratón hacia la interacción social. Cuando un recién llegado se introducía en su jaula, iba, lo veía, y lo olfateaba. La inhibición de las células dopaminérgicas de la VTA tuvo el efecto contrario: El anfitrión perdía gran parte de su interés en el invitado.
Sólo afecta a la interacción social
Por otro lado, este tipo de manipulaciones de las células dopaminérgicas de la VTA no tuvieron efecto sobre la inclinación de los ratones hacia explorar nuevos objetos (una pelota de golf, por ejemplo) colocados en sus jaulas. Tampoco cambiaba su propensión general a moverse. El efecto parece ser específico sobre la interacción social.
Referencia bibliográfica:
Lisa A. Gunaydin, Logan Grosenick, Joel C. Finkelstein, Isaac V. Kauvar, Lief E. Fenno, Avishek Adhikari, Stephan Lammel, Julie J. Mirzabekov, Raag D. Airan, Kelly A. Zalocusky, Kay M. Tye, Polina Anikeeva, Robert C. Malenka, Karl Deisseroth. Natural Neural Projection Dynamics Underlying Social Behavior. Cell (2014). DOI: 10.1016/j.cell.2014.05.017.
Lisa A. Gunaydin, Logan Grosenick, Joel C. Finkelstein, Isaac V. Kauvar, Lief E. Fenno, Avishek Adhikari, Stephan Lammel, Julie J. Mirzabekov, Raag D. Airan, Kelly A. Zalocusky, Kay M. Tye, Polina Anikeeva, Robert C. Malenka, Karl Deisseroth. Natural Neural Projection Dynamics Underlying Social Behavior. Cell (2014). DOI: 10.1016/j.cell.2014.05.017.
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