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INVESTIGACIÓN

Localizan las regiones del cerebro donde la serotonina promueve la paciencia

Localizan las regiones del cerebro donde la serotonina promueve la paciencia
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(Foto: Pixabay)
José María Fernández-Rúa
lunes 21 de diciembre de 2020, 10:51h

Aprender a reprimir el impulso de la gratificación instantánea es vital, con frecuencia, para un futuro éxito. Sin embargo, no se entiende bien cómo se regula la paciencia en el cerebro.

Los doctores Katsuhiko Miyazaki y Kayoko Miyazaki, neurocientíficos de la Unidad de Computación Neural, en la Universidad de Graduados del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa (OIST), han identificado áreas específicas del cerebro que, de forma individual, promueven la paciencia a través de la serotonina. El estudio, publicado en Science Advances, lo llevaron a cabo en laboratorio, con un grupo de roedores.

En 2018, estos investigadores, junto con Akihiro Yamanaka y Kenji Doya, entre otros, explicaban en Nature Communications que el efecto de la serotonina en la promoción de la espera se maximiza tanto por la alta probabilidad como por la alta incertidumbre del momento de la recompensa.

Recordaban entonces que “experimentos recientes han demostrado que la activación optogenética de las neuronas de serotonina en el núcleo del rafe dorsal (DRN) en ratones aumenta la paciencia a la espera de recompensas futuras”.

“La activación optogenética de las neuronas serotoninérgicas -subrayaban en ese trabajo- prolonga el tiempo de espera en las pruebas sin recompensa en una tarea con una probabilidad de recompensa alimentaria del 75%, pero no con probabilidades de recompensa del 50 ó 25%. El efecto de la serotonina en la promoción de la espera aumenta cuando el momento de la presentación de la recompensa se vuelve impredecible”.

Por último y para explicar de manera coherente los datos experimentales, proponían “un modelo de decisión bayesiano de espera, que asume que la activación de las neuronas serotoninérgicas aumenta la probabilidad previa o la confianza subjetiva de la entrega de recompensa”.

Liberación de serotonina

Ahora, Katsuhiko Miyazaki recuerda que “la serotonina es uno de los neuromoduladores del comportamiento más famosos, ya que ayuda a regular el estado de ánimo, los ciclos de sueño y vigilia y el apetito. Nuestra investigación demuestra que la liberación de este mensajero químico también juega un papel crucial en la promoción de la paciencia, aumentando el tiempo que los ratones están dispuestos a esperar por una recompensa de comida”.

Estos científicos criaron ratones modificados genéticamente, con neuronas liberadoras de serotonina, que expresaban una proteína sensible a la luz. Esto les ayudó para estimular esas neuronas, con el fin de que liberaran serotonina en momentos precisos mediante el uso de una fibra óptica implantada en el cerebro.

Los investigadores encontraron que estimular estas neuronas mientras los ratones esperaban comida aumentaba su tiempo de espera, con el efecto máximo observado cuando la probabilidad de recibir una recompensa era alta pero cuando el momento de la recompensa era incierto.

“En otras palabras -matiza este científico-, para que la serotonina promueva la paciencia, los ratones tenían que estar seguros de que llegaría una recompensa, pero no estaban seguros de cuándo llegaría”.

Como se dice líneas arriba, en el estudio de hace dos años estos neurocientíficos se centraron en un área del cerebro llamada núcleo del rafe dorsal, el eje central de las neuronas liberadoras de serotonina. Las neuronas del núcleo dorsal del rafe llegan a otras áreas del prosencéfalo y en su trabajo de ahora, exploraron específicamente cuál de estas otras áreas del cerebro contribuyó a regular la paciencia.

Impulsividad y paciencia

El equipo se centró en tres áreas del cerebro que se demostró que aumentaban los comportamientos impulsivos cuando estaban dañadas: una estructura cerebral profunda llamada núcleo accumbens y dos partes del lóbulo frontal llamadas corteza orbitofrontal y corteza prefrontal medial.

Para Miyazaki, “los comportamientos impulsivos están intrínsecamente vinculados a la paciencia. Cuanto más impulsivo es un individuo, es menos paciente, por lo que estas áreas del cerebro fueron los principales candidatos”.

En el estudio, estos neurocientíficos implantaron fibras ópticas en el núcleo del rafe dorsal y también en el núcleo accumbens, la corteza orbitofrontal o la corteza prefrontal medial.

Entrenaron a los roedores para realizar una tarea de espera, en la que mantenían la nariz dentro de un orificio, hasta que se entregaba un trozo de alimento. Los científicos recompensaron a los ratones en el 75% de los ensayos. En algunas condiciones de prueba, el momento de la recompensa se fijó en seis o diez segundos después de que comenzaran a empujar la nariz y, en otras condiciones de prueba, el momento de la recompensa varió.

Cuando los investigadores estimularon las fibras neurales liberadoras de serotonina que llegaban al núcleo accumbens, no encontraron ningún aumento en el tiempo de espera, lo que sugiere que la serotonina en esta área del cerebro no tiene ningún papel en la regulación de la paciencia.

Pero cuando excitaron la liberación de serotonina en la corteza orbitofrontal y la corteza prefrontal medial, encontraron que los ratones esperaban más tiempo, con algunas diferencias cruciales.

Modelar la paciencia

En la corteza orbitofrontal, la liberación de serotonina promovió la paciencia con tanta eficacia como la activación de la serotonina en el núcleo dorsal del rafe. En igual medida cuando el momento de la recompensa era fijo como cuando era incierto, con efectos más fuertes en esta última circunstancia.

Pero en la corteza prefrontal medial, los científicos solo vieron un aumento en la paciencia cuando se varió el momento de la recompensa. Así, Miyazaki destaca que “las diferencias observadas en la forma en que cada área del cerebro respondió a la serotonina, sugiere que cada área del cerebro contribuye de manera separada al comportamiento general de espera de los ratones”.

En el protocolo que elaboraron para estudiar el comportamiento de los roedores, los neurocientíficos japoneses diseñaron un modelo informático para calcular las probabilidades de recompensa individualmente.

Esta herramienta contempla que las cortezas orbitofrontal y prefrontal medial utilizan diferentes tipos internos de tiempo de recompensa, siendo este último más sensible a las variaciones en el tiempo.

“Esto confirmó la idea de que estas dos áreas del cerebro (las cortezas frontal orbital y prefrontal medial) calculan la probabilidad de una recompensa de forma independiente entre sí, y que estos cálculos se combinan para determinar en última instancia cuánto tiempo esperarán los ratones”, según Miyazaki.

En resumen, aumentar el conocimiento sobre cómo las diferentes áreas del cerebro se ven más o menos afectadas por la serotonina podría tener implicaciones vitales en el desarrollo futuro de fármacos. Por ejemplo, los inhibidores selectivos de la recaptación de serotonina son medicamentos que aumentan los niveles de este neurotransmisor en el cerebro y se utilizan para tratar la depresión. Miyazaki reconoce que esa es un área que explorará en un futuro, mediante el uso de modelos de depresión en roedores.

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