Descubriendo el sistema de recompensas del cerebro

El descubrimiento de la neurociencia de Columbia rompe la sabiduría convencional.

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Comprender cómo funciona el sistema de recompensas del cerebro ayuda a avanzar en la investigación científica en enfermedades neurodegenerativas como el Parkinson y los campos de la medicina, la biotecnología, los productos farmacéuticos y la psiquiatría en general. Hoy, los neurocientíficos anunciaron un nuevo descubrimiento que altera las opiniones comunes sobre el sistema de aprendizaje de recompensa del cerebro. El aprendizaje de recompensa no se limita a seleccionar regiones del cerebro. En cambio, el cerebro inicia el aprendizaje de asociaciones complejas en la corteza somatosensorial, el área que maneja el sentido del tacto. El equipo de investigación en neurociencia del Instituto de comportamiento mental cerebral Mortimer B. Zuckerman de la Universidad de Columbia, formado por Randy Bruno, Clay Lacefield, Eftychios Pnevmatikakis y Liam Paninski, publicó sus hallazgos en Cell Reports .

Cuando sientes las sensaciones del tacto, se debe a la corteza somatosensorial, un conjunto de módulos del neocórtex del cerebro. Las opiniones neurocientíficas convencionales son que la corteza sensorial desempeña un papel relativamente sencillo en el cerebro, que sirve principalmente para transmitir información sensorial a la corteza de asociación, que luego se dirige a la corteza frontal para un procesamiento avanzado. La corteza sensorial, hasta ahora, no se ha asociado con el sistema de aprendizaje de recompensa del cerebro.

Los investigadores estudiaron ratones con ADN introducido artificialmente que habilita los indicadores fluorescentes utilizados para visualizar la actividad neuronal. Dadas las barreras y los desafíos para realizar una investigación neurocientífica en humanos, los roedores se usan a menudo en estudios como sustituto de los mamíferos. En el estudio, se monitorizaron las dendritas (extensiones de neuronas similares a ramas) en la corteza cerebral somatosensorial de ratones.

Los neurocientíficos primero entrenaron a los ratones para localizar un palo en una habitación oscura (tarea sensorial), luego mueven una palanca para liberar agua (la recompensa). Como se esperaba, las dendritas en la corteza somatosensorial se excitaron cuando los bigotes de los ratones entraron en contacto con el polo. Lo sorprendente e inesperado fue que las mismas dendritas volvieron a dispararse cuando los ratones recibieron la recompensa de una gota de agua.

Luego, el equipo retiró el palo y les dio a los ratones entrenados recompensas de agua. Aún más inesperado fue que las dendritas somatosensoriales de ratones entrenados se encendieron cuando se les otorgó la recompensa de agua incluso en ausencia de un palo. En ratones que no fueron entrenados en la tarea de los bigotes, la recompensa de agua no disparó las dendritas somatosensoriales. Estas observaciones científicas llevaron al equipo a concluir que la asociación fue adquirida o aprendida.

Curiosamente, este avance puede llevar al descubrimiento de un nuevo neurotransmisor algún día. Los productos químicos que influyen en la vía de recompensa del cerebro desempeñan un papel importante en la motivación y el impulso en respuesta a estímulos gratificantes. Los neurotransmisores son mensajeros químicos sintetizados y liberados por las neuronas para enviar señales a otras neuronas, glándulas o músculos. Los ejemplos de neurotransmisores incluyen serotonina, histamina, oxitocina, endorfinas, epinefrina (adrenalina) y dopamina.

De acuerdo con el autor principal del artículo, Randy Bruno, Ph.D., no hay mucha dopamina en la corteza somatosensorial. El Dr. Bruno razona que un neuromodulador aún por descubrir en la corteza somatosensorial funciona de manera similar a la dopamina en otras áreas del sistema de aprendizaje de recompensa del cerebro. Él planea enfocar su investigación en esta área a continuación.

Algunas de las sustancias más adictivas, como la nicotina, el alcohol, la heroína, la cocaína y los barbitúricos, activan el sistema de dopamina del cerebro. El descubrimiento de un nuevo neuromodulador que funciona como la dopamina en el sistema de aprendizaje de recompensa del cerebro puede ayudar a encontrar nuevas formas de abordar el abuso de sustancias y la adicción en el futuro.

Referencias

Lacefield, Clay O., Pnevmatikakis, Eftychios A., Paninski, Liam, Bruno, Randy M .. “Aprendizaje de refuerzo recluta somata y dendritas apicales a través de capas de la corteza sensorial primaria” . Informes de células. 19 de febrero de 2019.

Instituto Zuckerman de la Universidad de Columbia (20 de febrero de 2019). “El nuevo estudio en ratones revela un lugar inesperado para el aprendizaje, la memoria en el cerebro”. Obtenido el 2-20-2019 de https://www.prnewswire.com/news-releases/new-study-in-mice-reveals-unexpected- lugar-para-aprender-memoria-en-el-cerebro-300798932.html

Bowman, Eric. “Las cinco sustancias más adictivas del mundo”. CNN . 6 de febrero de 2019.

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