Un equipo de neurobiólogos, dirigido por científicos del Instituto de Investigación de Patología Molecular (IMP) de Viena, ha identificado un novedoso circuito neuronal en el cerebro medio implicado en la memoria del miedo.
Descubrió que un neurotransmisor llamado dopamina, hasta ahora asociado con la recompensa y la motivación, desempeña también un papel crucial en la formación de la memoria después de sucesos desagradables. Los resultados se publican en la revista Nature Neuroscience.
Para cualquier organismo superior, es vital aprender del pasado para adaptar los comportamientos futuros. La formación de memorias de miedo es el principal recurso natural para la supervivencia y, sencillamente, para evitar experiencias desagradables.
Ese aprendizaje de experiencias pasadas nos ayuda a asociar los comportamientos defensivos apropiados con señales ambientales, como sonidos y olores que predicen las amenazas encontradas anteriormente, como peleas o envenenamientos. Los recuerdos de miedo procesados incorrectamente pueden conducir a una variedad de afecciones relacionadas con el miedo, como los trastornos de estrés postraumático.
Los animales y los humanos viven en entornos complejos y pasan por innumerables experiencias, muchas de ellas irrelevantes, y algunas de ellas importantes. En este contexto, el cerebro tiene que realizar una tarea difícil: necesita memorizar solo las asociaciones esenciales para un recuerdo posterior, mientras olvida el recuerdo innecesario.
Dopamina y miedo
Para observar la implementación neuronal de este proceso, Wulf Haubensak, neurocientífico y líder de grupo en el IMP, se preguntó si la dopamina podría desempeñar un papel importante en el aprendizaje asociativo del miedo.
La dopamina, también conocida como la hormona de la felicidad, tiene muchas funciones en el cerebro, entre ellas el comportamiento y la cognición, la actividad motora, la motivación y la recompensa, el humor, la atención, y el aprendizaje. Se libera después de eventos importantes, como obtener una recompensa, y por lo tanto puede actuar como una señal para memorizar tales experiencias.
Haubensak y su equipo se asociaron con el fisiólogo Volkmar Leßmann y sus colegas de la Universidad Otto-von-Guericke en Magdeburgo, para explorar estos procesos cerebrales en modelos animales.
El equipo instruyó a ratones de laboratorio para que aprendieran que una señal acústica concreta avisa de que van a recibir un leve impacto en la pata. Utilizando tecnología avanzada, los científicos pudieron rastrear y manipular subconjuntos específicos de neuronas en el cerebro durante la tarea de aprender a sentir miedo ante una amenaza.
En particular, encontraron un conjunto específico de neuronas en la sustancia gris central o sustancia gris periacueductal, que rodea el acueducto cerebral en el mesencéfalo. Su función esencial se basa en reducir el dolor excesivo, sobre todo en circunstancias especiales.
Esas neuronas se activan cuando el animal aprende a asociar la señal acústica con la experiencia desagradable (recibir un leve impacto en la pata), es decir, durante eventos subjetivamente importantes para el animal.
Cuando se activan, estas neuronas liberan dopamina e instruyen a la amígdala, un importante centro del cerebro encargado de hacernos sentir emociones, para asociar la señal acústica con el golpe en la pata y almacenar esta experiencia en la memoria sináptica a largo plazo.
En los experimentos, la inactivación temporal de esta conexión durante las tareas de memoria de miedo dio como resultado ratones que ya no eran capaces de recordar experiencias desagradables previas, mientras que la activación excesiva generaba recuerdos excesivos que normalmente se suprimirían.
Descubrió que un neurotransmisor llamado dopamina, hasta ahora asociado con la recompensa y la motivación, desempeña también un papel crucial en la formación de la memoria después de sucesos desagradables. Los resultados se publican en la revista Nature Neuroscience.
Para cualquier organismo superior, es vital aprender del pasado para adaptar los comportamientos futuros. La formación de memorias de miedo es el principal recurso natural para la supervivencia y, sencillamente, para evitar experiencias desagradables.
Ese aprendizaje de experiencias pasadas nos ayuda a asociar los comportamientos defensivos apropiados con señales ambientales, como sonidos y olores que predicen las amenazas encontradas anteriormente, como peleas o envenenamientos. Los recuerdos de miedo procesados incorrectamente pueden conducir a una variedad de afecciones relacionadas con el miedo, como los trastornos de estrés postraumático.
Los animales y los humanos viven en entornos complejos y pasan por innumerables experiencias, muchas de ellas irrelevantes, y algunas de ellas importantes. En este contexto, el cerebro tiene que realizar una tarea difícil: necesita memorizar solo las asociaciones esenciales para un recuerdo posterior, mientras olvida el recuerdo innecesario.
Dopamina y miedo
Para observar la implementación neuronal de este proceso, Wulf Haubensak, neurocientífico y líder de grupo en el IMP, se preguntó si la dopamina podría desempeñar un papel importante en el aprendizaje asociativo del miedo.
La dopamina, también conocida como la hormona de la felicidad, tiene muchas funciones en el cerebro, entre ellas el comportamiento y la cognición, la actividad motora, la motivación y la recompensa, el humor, la atención, y el aprendizaje. Se libera después de eventos importantes, como obtener una recompensa, y por lo tanto puede actuar como una señal para memorizar tales experiencias.
Haubensak y su equipo se asociaron con el fisiólogo Volkmar Leßmann y sus colegas de la Universidad Otto-von-Guericke en Magdeburgo, para explorar estos procesos cerebrales en modelos animales.
El equipo instruyó a ratones de laboratorio para que aprendieran que una señal acústica concreta avisa de que van a recibir un leve impacto en la pata. Utilizando tecnología avanzada, los científicos pudieron rastrear y manipular subconjuntos específicos de neuronas en el cerebro durante la tarea de aprender a sentir miedo ante una amenaza.
En particular, encontraron un conjunto específico de neuronas en la sustancia gris central o sustancia gris periacueductal, que rodea el acueducto cerebral en el mesencéfalo. Su función esencial se basa en reducir el dolor excesivo, sobre todo en circunstancias especiales.
Esas neuronas se activan cuando el animal aprende a asociar la señal acústica con la experiencia desagradable (recibir un leve impacto en la pata), es decir, durante eventos subjetivamente importantes para el animal.
Cuando se activan, estas neuronas liberan dopamina e instruyen a la amígdala, un importante centro del cerebro encargado de hacernos sentir emociones, para asociar la señal acústica con el golpe en la pata y almacenar esta experiencia en la memoria sináptica a largo plazo.
En los experimentos, la inactivación temporal de esta conexión durante las tareas de memoria de miedo dio como resultado ratones que ya no eran capaces de recordar experiencias desagradables previas, mientras que la activación excesiva generaba recuerdos excesivos que normalmente se suprimirían.
Vínculo inesperado
El descubrimiento del vínculo entre estas neuronas generadoras de dopamina en la sustancia gris central y en la amígdala, fue clave para conectar la dopamina con la capacidad de recordar el miedo ante una señal acústica.
"Este hallazgo agrega una perspectiva completamente diferente a las neuronas dopaminérgicas, consideradas hasta ahora como responsables únicamente de la recompensa y la motivación", explica Florian Grössl, primer autor de la publicación, en un comunicado.
Añade que "nuestro estudio muestra que (esas neuronas) dirigen la formación de la memoria del miedo y revela un nuevo circuito dopaminérgico entre la sustancia gris central y la amígdala cerebral, que es crucial para el procesamiento de la emoción: filtra las experiencias importantes y las almacena en la memoria asociativa".
En los humanos, las neuronas dopaminérgicas que se originan en la sustancia gris central están cableadas de una manera muy similar a la de los ratones. Están involucradas en el procesamiento del dolor y recientemente se ha demostrado que también juegan un papel en la formación de la memoria.
Tras el descubrimiento, Haubensak señala que sería importante investigar si la desregulación de las neuronas dopaminérgicas de la sustancia gris central podrían provocar trastornos psiquiátricos. También considera que proporciona una pista sobre los efectos secundarios observados en pacientes que son tratados con medicamentos que afectan a la dopamina, cuando padecen Parkinson o adicciones.
El descubrimiento del vínculo entre estas neuronas generadoras de dopamina en la sustancia gris central y en la amígdala, fue clave para conectar la dopamina con la capacidad de recordar el miedo ante una señal acústica.
"Este hallazgo agrega una perspectiva completamente diferente a las neuronas dopaminérgicas, consideradas hasta ahora como responsables únicamente de la recompensa y la motivación", explica Florian Grössl, primer autor de la publicación, en un comunicado.
Añade que "nuestro estudio muestra que (esas neuronas) dirigen la formación de la memoria del miedo y revela un nuevo circuito dopaminérgico entre la sustancia gris central y la amígdala cerebral, que es crucial para el procesamiento de la emoción: filtra las experiencias importantes y las almacena en la memoria asociativa".
En los humanos, las neuronas dopaminérgicas que se originan en la sustancia gris central están cableadas de una manera muy similar a la de los ratones. Están involucradas en el procesamiento del dolor y recientemente se ha demostrado que también juegan un papel en la formación de la memoria.
Tras el descubrimiento, Haubensak señala que sería importante investigar si la desregulación de las neuronas dopaminérgicas de la sustancia gris central podrían provocar trastornos psiquiátricos. También considera que proporciona una pista sobre los efectos secundarios observados en pacientes que son tratados con medicamentos que afectan a la dopamina, cuando padecen Parkinson o adicciones.
Referencia
Dorsal tegmental dopamine neurons gate associative learning of fear. Nature Neuroscience, 27 June, 2018. DOI: 10.1038/s41593-018-0174-5
Dorsal tegmental dopamine neurons gate associative learning of fear. Nature Neuroscience, 27 June, 2018. DOI: 10.1038/s41593-018-0174-5