La neurociencia de la decisión: ¿debería quedarme o debería ir?

Esta fotografía de una rata que explora un semáforo es una representación artística del equilibrio entre la inhibición del motor (luz roja), la preparación (luz amarilla) y la ejecución (luz verde).

Fuente: Universidad de Friburgo / Michael Veit

Un equipo internacional de investigadores ha identificado el papel específico que juegan cinco subáreas dentro de la corteza prefrontal (PFC) al tomar decisiones reactivas y proactivas para detener, iniciar o prepararse para una acción en particular. Los hallazgos de febrero de 2017 se publicaron esta semana en la revista Current Biology .

Este estudio pionero sobre cómo las subáreas del comportamiento de conducción de la corteza prefrontal fue dirigido por Stefanie Hardung y llevado a cabo con colegas de la Universidad de Friburgo en Alemania.

Como una región cerebral conocida dentro de los lóbulos frontales de la corteza cerebral, el PFC se ha considerado durante mucho tiempo el asiento del libre albedrío, la voluntad humana y el hogar neurobiológico de las funciones ejecutivas, incluida la planificación y ejecución de movimientos y comportamientos voluntarios.

Investigaciones previas han demostrado que las proyecciones sinápticas desde la corteza prefrontal a otras regiones del cerebro permiten al PFC conducir decisiones conscientes a través del control motor y los movimientos físicos. Sin embargo, hasta ahora, el papel específico que desempeñan varias subregiones dentro del PFC en este proceso de toma de decisiones sigue siendo un misterio.

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La nueva investigación de Stefanie Hardung et al. sobre la función de las subáreas dentro del PFC es parte de una tendencia creciente en la neurociencia para deconstruir regiones cerebrales más grandes dividiéndolas en "microzonas" más pequeñas. Identificar la función de subáreas específicas dentro de áreas cerebrales más grandes abre la puerta para la creación de más fina tratamientos sintonizados y centrados en el láser para diversos trastornos psicológicos.

Las subáreas de la corteza prefrontal impulsan el proceso de toma de decisiones a "permanecer" o "ir"

En su himno de 1982, "Debería quedarme o debería irme", The Clash formula una pregunta simple que requiere toma de decisiones y posterior control motor basado en la inhibición o excitación neuronal similar a la observada en las ratas de laboratorio utilizadas para el reciente experimento neurocientífico de Hardung .

En esta canción clásica, el vocalista de The Clash, Joe Strummer, articula el proceso de toma de decisiones que subyace en el análisis de costo-beneficio de sopesar los pros y los contras de un comportamiento posterior controlado por el motor o la falta de él. Strummer canta: "Si voy allí, habrá problemas". Y si me quedo, será doble. Así que ven y avísame. Esta indecisión me está molestando ". (Joe Ely reitera el sentimiento de cada verso en español," Tengo frío por los ojos. Me debo ir o quedarme ").

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Hasta ahora, los mecanismos neuronales exactos y las subáreas dentro de la corteza prefrontal que influyen en la decisión de "mantenerse" o "ir" han permanecido esquivos para los neurocientíficos. Sin embargo, el nuevo estudio alemán utilizó ratas transgénicas bien entrenadas y optogenética para identificar subáreas específicas dentro del PFC que regulan los comportamientos controlados por motor proactivos y reactivos.

El uso de técnicas optogenéticas de vanguardia permitió a Hardung y sus colegas desactivar las células cerebrales genéticamente alteradas en las subáreas del PFC con destellos de luz a medida que las ratas condicionadas realizaban conductas proactivas o reactivas. Al activar y desactivar sistemáticamente las subáreas del PFC, los neurocientíficos pudieron evaluar la influencia específica que cada una de las cinco subáreas tenía en el proceso de toma de decisiones de las ratas de laboratorio.

La optogenética es una forma no invasiva de activar y desactivar áreas cerebrales

Optogenética permite a los investigadores comparar los resultados del comportamiento de un cerebro en pleno funcionamiento (que está operando sin áreas desactivadas) con un cerebro que tiene una subárea específica desactivada. Esta innovadora tecnología permite a los neurocientíficos deconstruir regiones cerebrales monolíticas en microzonas y determinar la función específica que desempeña una subárea dentro de un marco más amplio.

En el resumen de este estudio, los investigadores explican por qué es importante determinar el papel de las subáreas dentro de la corteza prefrontal:

"Al atribuir funciones definidas a las secciones PFC de roedores, este estudio contribuye a una comprensión más profunda de la heterogeneidad funcional de esta área cerebral y por lo tanto puede orientar los estudios médicamente relevantes de los trastornos de control de impulsos asociados a PFC en este modelo animal para trastornos neuronales".

Como era de esperar, la desactivación de subáreas específicas del PFC modificó drásticamente el comportamiento y el rendimiento de las ratas de laboratorio. Los investigadores encontraron que el hecho de que (o no) el cerebro respondiera a un estímulo externo dependía significativamente del equilibrio entre las subáreas dentro del PFC que son impulsadas por las señales de excitación e inhibición.

Más específicamente, los investigadores encontraron que dentro de toda la corteza prefrontal, la desactivación de subregiones ubicadas en la corteza infralímbica (IL) o la corteza orbitofrontal (OFC) impedía la capacidad de una rata de laboratorio para reaccionar a señales externas y detener un comportamiento condicionado. Por el contrario, en este tira y afloja que tiene lugar dentro del PFC, la desactivación de la corteza prelógica (PL) provocó una reacción prematura para que las ratas de laboratorio comenzaran a realizar un comportamiento condicionado.

En particular, cuando todas las subáreas del PFC se activaron e intactas, la actividad neuronal en la corteza prelógica detuvo las reacciones y los comportamientos prematuros en la mayoría de las ratas de laboratorio. En una declaración resumiendo la investigación, Stefanie Hardung dijo:

"Podríamos comparar estas regiones de la corteza prefrontal con un semáforo. Subáreas específicas del PFC son responsables de la inhibición, mientras que otras se ocupan de la preparación del movimiento y la excitación. La parada reactiva se refiere a una situación en la que el animal se detiene en reacción a una señal externa. La detención proactiva, por otro lado, se desarrolla de acuerdo con los objetivos internos del sujeto ".

Los investigadores son optimistas de que los hallazgos de su investigación podrían llevar a nuevos abordajes y tratamientos para los trastornos del control de los impulsos, como el trastorno por déficit de atención con hiperactividad (TDAH) o los trastornos obsesivo compulsivos (TOC).

Estén atentos para futuros estudios que se basarán en este descubrimiento pionero de la Universidad de Friburgo y ampliar nuestra comprensión de cómo varias subáreas dentro de la corteza prefrontal trabajan en concierto con otras regiones del cerebro.