Vagus Nerve Drives Motivación y recompensa en formas sorprendentes

Una nueva investigación asigna una vía de comunicación entre el intestino y el cerebro a través del nervio vago.

Estos son tiempos emocionantes cuando se trata de investigaciones de vanguardia que mejoran nuestra comprensión del nervio vago y cómo funciona. Esta semana, se publicaron dos nuevos estudios que ilustran cómo el nervio vago comunica los mensajes directamente desde el intestino al cerebro como parte de un sistema de recompensa y motivación. El primer estudio, realizado por investigadores de la Escuela de Medicina Mount Sinai, “Un circuito neuronal para la recompensa inducida por el intestino”, se publicó el 20 de septiembre en la revista Cell . El segundo estudio, realizado por investigadores de la Escuela de Medicina de la Universidad de Duke, “Un circuito neuronal intestinal y cerebral para la transducción sensorial de nutrientes”, aparece en la edición del 21 de septiembre de Science .

Dibujo anatómico precoz del nervio vago. Vago significa “vagar” en latín. El vago es el nervio más largo del cuerpo humano. Las ramas vagales izquierda y derecha “vagan” desde el tronco cerebral hasta las vísceras más bajas del intestino.

Fuente: Wellcome Library / Public Domain

• El coraje de decidir recuperarse de los trastornos psiquiátricos
• Cinco maneras en que los profesores pueden ayudar a los estudiantes con enfermedades mentales
• ¿Por qué las mujeres tienen tasas más altas de TEPT que los hombres?
• ¿Por qué la confianza en sí mismo es más importante de lo que piensas?
• ¿Cuáles son las diferencias entre las especialidades de psicología?

Como puede ver al observar esta larga ilustración anatómica del nervio vago, el nervio “errante” es el más largo del cuerpo humano; viaja en dos ramas de múltiples puntas desde el tronco cerebral hasta las vísceras más bajas del intestino.

En 1921, Otto Loewi aisló el primer neurotransmisor conocido cuando observó que el nervio vago inyecta una sustancia inhibidora en el corazón que ayuda a calmar el sistema nervioso y contrarresta las respuestas de lucha o huida. Hoy, llamamos a este neurotransmisor “acetilcolina”, pero Loewi originalmente acuñó el término “vagusstoff” (alemán para “sustancia vaga”) para describir esta secreción similar a un tranquilizante. Cada vez que toma una respiración del vientre diafragmática, la rama cardíaca de su nervio vago expulsa algo de vagusstoff en su corazón al exhalar, que es una de las razones por las que respirar profundamente es un aspecto fundamental de la llamada “respuesta de relajación”. Para más información, consulte “Ejercicios de respiración diafragmática y su nervio vago” y “El nervio vago facilita las agallas, el ingenio y la gracia bajo presión”.

Ahora, casi un siglo después de que Loewi descubriera la vagusstoff, dos estudios pioneros avanzan significativamente en nuestra comprensión de cómo las ramas del nervio vago comunican los mensajes intestino a cerebro en milisegundos como parte de una autopista neuronal conocida como el eje cerebro-intestino.

• 13 posibles causas de “sentirse plano”
• Por qué el concepto de autoestima no es razonable
• ¿Tu estado de ánimo cae antes que las hojas?
• Los terapeutas del arte como disruptores
• ¿A quién pensamos como sobrevivientes de una violación sexual?

Históricamente, la mayoría de los expertos creían que las hormonas circulantes, a diferencia de la comunicación directa a través del nervio vago, transmitían señales de recompensa desde el intestino al cerebro como parte de nuestro sistema de motivación. Juntos, estos dos estudios de septiembre de 2018 de diferentes revistas revisadas por pares identifican formas sorprendentes en que los circuitos del intestino al cerebro crean una vía neural directa de comunicación.

En el primer estudio mencionado anteriormente, los investigadores en Mount Sinai utilizaron optogenética para iluminar cómo las neuronas de recompensa específicas en el vago derecho enlazan las células sensoriales periféricas con una población de neuronas de recompensa en el cerebro. En particular, los investigadores se sorprendieron al descubrir que las neuronas del nervio vago izquierdo estaban atadas a la saciedad pero no a la recompensa. Esta investigación innovadora también revela que las ramas izquierda y derecha del nervio vago ascienden asimétricamente hacia el sistema nervioso central.

Hay cuatro aspectos destacados destacados de este documento: (1) los investigadores identifican un papel crítico para el eje vagal intestino al cerebro en la motivación y la recompensa, (2) la estimulación optogenética del eje vagal intestino al cerebro produce comportamientos de recompensa , (3) Las vías cerebrales asimétricas de origen vagal median la motivación y la actividad de la dopamina, (4) Las neuronas sensoriales vagales que inervan el intestino son componentes principales de los circuitos de recompensa.

“Nuestro estudio revela, por primera vez, la existencia de una población neuronal de ‘neuronas de recompensa’ en medio de las células sensoriales de la rama derecha del nervio vago”, Ivan de Araujo, del Departamento de Neurociencia de la Escuela de Medicina de Icahn en El Monte Sinaí y el autor principal del periódico dijeron en un comunicado. “Nos enfocamos en desafiar la visión tradicional de que el nervio vago no está relacionado con la motivación y el placer y encontramos que la estimulación del nervio, específicamente su rama intestinal superior, es suficiente para estimular fuertemente las neuronas de recompensa que se encuentran en lo profundo del cerebro”.

“Nos sorprendió saber que solo la rama vagal correcta finalmente contacta con las neuronas de recompensa que contienen dopamina en el tronco cerebral”, dijo en un comunicado el autor principal, Wenfei Han, quien actualmente se encuentra en el Laboratorio John B. Pierce de la Universidad de Yale.

La dopamina ha sido conocida durante mucho tiempo como un transmisor neural que impulsa la recompensa y la motivación. Según los investigadores, la identificación de cómo las neuronas vagales derechas transmiten señales de recompensa directamente al cerebro abre la posibilidad de nuevos objetivos de estimulación del nervio vago (VNS) nuevos y más específicos que pueden aumentar la eficacia de las terapias de estimulación del nervio vago, como las que se usan para el tratamiento. Depresión resistente. (Para más información, vea, “La estimulación del nervio vago ofrece una nueva esperanza para la depresión mayor”.)

El eje de la tripa del cerebro puede ser cableado (y no hormonal)

El segundo estudio reciente sobre la comunicación intestinal a través del nervio vago sugiere que debido a que los “sentimientos viscerales” viajan a velocidades tan rápidas como las de los rayos, superan la difusión hormonal. De hecho, los investigadores de Duke se sorprendieron al descubrir que una señal que iba desde el intestino al tronco cerebral en ratones a través del eje intestino-cerebro se movía a través de una sinapsis única en menos de 100 milisegundos.

En 2015, el autor principal Diego Bohórquez, de la Facultad de Medicina de la Universidad de Duke, publicó un artículo histórico en el Journal of Clinical Investigation que mostraba que células específicas en el intestino contenían sinapsis que estaban vinculadas a algún tipo de tapiz neural. Para su último estudio de seguimiento (2018), Bohórquez y su equipo de laboratorio de Duke Neurobiology se dispusieron a cartografiar este circuito neuronal de intestino a cerebro.

Fuente: metamorworks / Shutterstock

Cuando la primera autora, Maya Kaelberer, marcó un virus de la rabia con un tinte fluorescente verde y se lo inyectó en el estómago de los ratones, observó un circuito directo del nervio vago entre el intestino y el tronco cerebral. Kaelberer y sus colegas pudieron recrear este circuito neuronal del cerebro y el cerebro al desarrollar células intestinales sensoriales de ratones en la misma placa de Petri junto con las neuronas vagales. Para su sorpresa, Kaelberer observó que las neuronas del nervio vago se arrastraban a lo largo de la superficie del plato y se conectaban a las células intestinales. Entonces, este engrama neural comenzó a disparar señales sinápticas. Si se agregó azúcar a la mezcla, la velocidad de activación de las sinapsis se hizo notablemente más rápida. Cuando Kaelberer midió qué tan rápido se comunicaba esta información, se sorprendió al descubrir que sucedía en milisegundos y sospechaba que el glutamato era un jugador clave en este proceso. Ella tenía razón.

Como resumen los autores, “Este circuito más directo para la señalización del cerebro y el intestino utiliza el glutamato como un neurotransmisor. Por lo tanto, las señales sensoriales que estimulan el intestino podrían potencialmente manipularse para influir en las funciones y el comportamiento específicos del cerebro, incluidos los relacionados con la elección de alimentos “.

Aunque este estudio se realizó en ratones, Bohórquez y su equipo especulan que la estructura y función de este circuito neural será la misma en los humanos. “Creemos que estos hallazgos serán la base biológica de un nuevo sentido”, dijo Bohórquez en un comunicado. “Uno que sirve como punto de entrada para que el cerebro sepa cuándo el estómago está lleno de alimentos y calorías. Aporta legitimidad a la idea de “sentir el intestino” como un sexto sentido “. (Para más información, consulte” ¿Cómo el nervio vago transmite los instintos del cerebro? “)

En investigaciones futuras, Bohórquez y su equipo de Duke están ansiosos por identificar cómo las señales comunicadas desde el intestino al cerebro a través del nervio vago nos ayudan a discernir intuitivamente el contenido calórico y la nutrición que contienen nuestros alimentos y bebidas.

Referencias

Wenfei Han, Luis A. Téllez, Matthew H. Perkins, Isaac O. Pérez, Taoran Qu, Jozelia Ferreira, Tatiana L. Ferreira, Daniele Quinn, Zhong-Wu Liu, Xiao-Bing Gao, Melanie M. Kaelberer, Diego V. Bohórquez, Sara J. Shammah-Lagnado, Guillaume de Lartigue, Ivan E. de Araujo. Celda “Un circuito neural para la recompensa de tripa” (Publicado por primera vez el 20 de septiembre de 2018) DOI: 10.1016 / j.cell.2018.08.049

Melanie Maya Kaelberer, Kelly L. Buchanan, Marguerita E. Klein, Bradley B. Barth, Marcia M. Montoya, Xiling Shen, Diego V. Bohórquez. “Un circuito neuronal intestinal para la transducción sensorial de nutrientes”. Ciencia (Primera publicación: 21 de septiembre de 2018) DOI: 10.1126 / science.aat5236