Descubren cómo manipular el comportamiento ante un peligro

Los ratones que han sido entrenados para sentir miedo ante determinadas señales sonoras cambian la actividad de las dendritas individuales en las neuronas de la amígdala cerebral, según un estudio publicado en la revista Science.

Para asimilar nuevos conocimientos o experiencias, el cerebro cambia las conexiones entre las neuronas, llamadas sinapsis: crea nuevas, elimina las viejas o cambia su fuerza y ​​eficiencia. Esta propiedad se llama plasticidad sináptica.

Las neuronas reciben impulsos eléctricos de otras células con procesos especiales que se desarrollan en las dendritas. Las neuronas tienen muchas dendritas y se ramifican. Esto permite que las células formen muchas sinapsis diferentes a la vez y reciban señales de diferentes tipos de células.

La investigación sobre la plasticidad sináptica se ha centrado hasta ahora en toda la neurona a la vez, uniendo sus procesos y el propio cuerpo celular, pero los científicos sospechan desde hace tiempo que también se producen cambios a nivel de las dendritas individuales y sus sinapsis, dependiendo de la fuente de la señal.

Plasticidad dendrítica

Para comprobarlo, científicos del Instituto de Investigación Biomédica de Basilea intentaron rastrear la plasticidad sináptica en las dendritas individuales de un ratón vivo.

Para que apareciera la plasticidad, fue necesario someter a los roedores a un proceso de aprendizaje: para ello los investigadores utilizaron el aprendizaje asociativo clásico.

Se entiende por aprendizaje asociativo al proceso mediante el cual se establece una asociación entre dos o más fenómenos, lo que provoca un aprendizaje y una reacción que cambia la conducta.

Mediante este procedimiento, a los ratones se les enseñó a tener miedo de unas señales sonoras provocadas deliberadamente por los investigadores: cuando se los exponía a un sonido, siempre recibían ligeras descargas eléctricas en sus patas.

Mientras vivían esta experiencia, los investigadores registraron la actividad de las neuronas en la amígdala, la parte del cerebro que se considera principal responsable de procesar el miedo. El registro se realizó utilizando un microscopio de dos fotones.

Gracias a este microscopio, fue posible visualizar la transmisión de señales sinápticas debido a una proteína que emite fluorescencia cuando se une a iones de calcio, que crean una corriente durante la activación de las neuronas.

Cambios en las dendritas

De esta forma los investigadores descubrieron que el entrenamiento de los ratones para relacionar sonido con el miedo contribuye a un cambio local en la actividad de las dendritas, y no solo de las neuronas.

La mayoría de las veces, comprobaron los investigadores, el cambio de voltaje en estos procesos fue consistente con el cambio en el cuerpo de las neuronas, pero también hubo dendritas en las que la actividad cambió independientemente de otras partes de la célula nerviosa. Eso significa que también participan por sí solas en la regulación del miedo.

Además, los investigadores observaron cómo la plasticidad en las dendritas depende de las neuronas inhibitorias circundantes, células nerviosas especializadas en suprimir la actividad de sus vecinas cuando es necesario ahorrar energía.

Para comprobarlo, los investigadores "apagaron" las neuronas inhibitorias y volvieron a registrar la actividad de las células principales de la amígdala: descubrieron que la actividad en las dendritas realmente aumentó, a pesar de la inacción de las neuronas circundantes.

Eso significa que la plasticidad local de las dendritas, junto con su regulación a través de neuronas-inhibidoras, permite incrementar el poder computacional teórico de las redes neuronales en la amígdala y, posiblemente, flexibilizar el comportamiento del animal ante una situación de peligro.

Complejidad del miedo

Hay otras investigaciones que han profundizado en el conocimiento de los mecanismos cerebrales del miedo: no solo se ha establecido que en esta emoción inconsciente está implicada la amígdala cerebral, sino también otro circuito de neuronas de otra zona del cerebro llamada Globus Pallidus, involucrada en la regulación del movimiento voluntario.

Un trabajo de 2016 estableció asimismo que existe un circuito neuronal que nos permite distinguir los lugares seguros de los que no lo son.

Lo que añade principalmente la nueva investigación de la Universidad de Basilea es que en la gestión cerebral del miedo no solo participan las neuronas como tales, sino que lo hacen, e incluso ocasionalmente por su cuenta, las dendritas, esas ramificaciones en forma de árboles que nacen del cuerpo de la neurona y que son las que realmente transmiten la información durante la sinapsis.

Este proceso se puede manipular interviniendo en el funcionamiento de las neuronas inhibidoras, que provocan los cambios correspondientes en las dendritas cuando gestionan el miedo. De esta forma, consideran los investigadores, se posibilita la manipulación del comportamiento animal ante un peligro.

Referencia

Compartmentalized dendritic plasticity during associative learning. Simon D’Aquin et al. Science, 15 Apr. 2022; Vol 376, Issue 6590. DOI: 10.1126/science.abf7052