Un estudio financiado por el NIH – National Institute of Mental Health – arroja nueva luz sobre los circuitos cerebrales relacionados con la disfunción afectiva y social
17 de enero de 2019•
Un nuevo estudio en roedores ha demostrado que el cerebelo del cerebro, conocido por desempeñar un papel en la coordinación motora, también ayuda a controlar los circuitos de recompensa del cerebro. Los investigadores encontraron una conexión neural directa desde el cerebelo al área tegmental ventral (VTA) del cerebro, que es un área conocida desde hace mucho tiempo que participa en el procesamiento y la codificación de la recompensa. Estos hallazgos, publicados en Science , demuestran por primera vez que el cerebelo del cerebro desempeña un papel en el control de la recompensa y el comportamiento de preferencia social, y arroja nueva luz sobre los circuitos cerebrales críticos para la disfunción afectiva y social observada en múltiples trastornos psiquiátricos. La investigación fue financiada por el Instituto Nacional de Salud Mental (NIMH), que forma parte de los Institutos Nacionales de Salud.
«Este tipo de investigación es fundamental para profundizar nuestra comprensión de cómo la actividad del circuito cerebral se relaciona con las enfermedades mentales», dijo Joshua A. Gordon, MD, Ph.D., director de NIMH. «Los hallazgos como los que se describen en este documento nos ayudan a aprender más sobre cómo funciona el cerebro, un primer paso clave en el camino hacia el desarrollo de nuevos tratamientos».
El cerebelo desempeña un papel bien reconocido en la coordinación y regulación de la actividad motora. Sin embargo, la investigación también ha sugerido que esta área del cerebro contribuye a una serie de funciones no motoras. Por ejemplo, las anomalías en el cerebelo se han relacionado con el autismo, la esquizofrenia y los trastornos por el uso de sustancias, y la activación cerebral en el cerebelo se ha relacionado con la motivación, los comportamientos sociales y emocionales y el aprendizaje de recompensa, cada uno de los cuales puede interrumpirse en trastornos psiquiátricos. .
Estos hallazgos anteriores llevaron a Kamran Khodakhah, Ph.D. , de la Facultad de Medicina Albert Einstein, Nueva York, y sus colegas se preguntaron si había una conexión directa entre el cerebelo y el VTA, una estructura cerebral involucrada en el control de la recompensa y los comportamientos motivacionales. Para examinar esto, los investigadores utilizaron una técnica llamada optogenética, en la cual las neuronas de los animales están modificadas genéticamente, para poder controlarlas mediante pulsos de luz. Los investigadores utilizaron esta técnica en ratones, activando neuronas en el cerebelo que se conectaban al VTA. Los investigadores encontraron que la activación de las neuronas cerebelosas llevó a una mayor activación en el VTA de los ratones, lo que indica una conexión de trabajo entre estas dos estructuras cerebrales.
Una vez que se confirmó la conexión neural entre estas dos estructuras cerebrales, los investigadores investigaron si los aportes del cerebelo al VTA influyeron en el comportamiento relacionado con la recompensa y la preferencia social. Los investigadores colocaron a los ratones en una cámara abierta de forma cuadrada y utilizaron pulsos de luz para activar las neuronas cerebelosas vinculadas al VTA cada vez que los ratones ingresaban a una parte específica de la cámara, llamada «cuadrante de recompensa».
Los ratones mostraron una fuerte preferencia por pasar tiempo en el cuadrante de recompensas, que elige libremente gastar más del 70 por ciento de su tiempo en esta área. Además, los investigadores encontraron que los ratones estaban dispuestos a trabajar para la activación en esta área del cerebro y para pasar el tiempo en condiciones en las que normalmente no preferirían (áreas claras frente a las más oscuras) recibir esta activación.
Para examinar si los aportes del cerebelo al VTA impactaron los comportamientos sociales, los investigadores probaron ratones utilizando una tarea social de tres cámaras en la que los ratones podían elegir pasar tiempo en una cámara con otro ratón (la cámara social), en un vacío cámara central, o en una cámara que contiene un objeto no social. Al inicio del estudio, los ratones preferían estar en la cámara social, pero después de que los investigadores inactivaron las proyecciones cerebelosas en el VTA, los ratones ya no mostraron esta preferencia. Además, se encontró que el silenciamiento continuo de la vía cerebelar-VTA previene completamente la expresión del comportamiento de preferencia social en los ratones, hallazgos que indican que los insumos del cerebelo en el VTA son necesarios para el comportamiento de preferencia social en los ratones.
Mapas de calor que muestran la cantidad de tiempo que un ratón pasó en ubicaciones de la cámara de campo abierto en la línea de base (izquierda) y durante la estimulación optogenética de la entrada del cerebelo al VTA (derecha). El «cuadrante de recompensa» se encuentra en la sección superior derecha del campo. Crédito: Albert Einstein Colegio de Medicina
Los resultados de este estudio sugieren un papel potencialmente importante, y no reconocido previamente, para el cerebelo en la creación y el control de la recompensa y los comportamientos de preferencia social. Aunque queda mucho por explorar, la identificación de esta vía neuronal directa puede ayudar a explicar el papel de este circuito en los trastornos que involucran sistemas relacionados con la recompensa y el procesamiento social, como la adicción, el autismo y la esquizofrenia, y pueden apuntar hacia un futuro. Objetivos de intervención y manejo de síntomas.
«El papel de los circuitos cerebelosos en las conductas relevantes para la salud mental es un área poco estudiada, en la cual recién comenzamos a ver un mayor interés», dijo Janine Simmons, MD, Ph.D., jefa del Programa de Neurociencia Social y Afectiva del NIMH. «Siempre estamos emocionados de ver este tipo de innovación en las neurociencias del comportamiento, y estos resultados demuestran cuánto queda por aprender».
En estudios futuros, los investigadores planean probar si la vía del cerebelo-VTA se puede manipular, usando medicamentos u optogenéticos, para tratar la adicción y prevenir la recaída después del tratamiento.
«Las anomalías cerebelosas también están vinculadas a una serie de otros trastornos mentales como la esquizofrenia», dijo el Dr. Khodakhah. «Queremos saber si este camino también juega un papel en esos trastornos».
Referencia
Carta, I., Chen, CH, Schott, A., Dorizan, S., y Khodakhah, K. (en prensa). Modulación cerebelosa de los circuitos de recompensa y comportamiento social. La ciencia . En línea 17 de enero de 2019.