Investigación revela cómo las señales cotidianas moldean nuestros hábitos

Investigadores de Georgetown University Medical Center identificaron un mecanismo por el cual el sistema de aprendizaje del cerebro puede cambiar según la actividad de una proteína específica llamada KCC2. Este hallazgo demostró que la capacidad de asociar señales con resultados gratificantes puede fortalecerse o debilitarse dependiendo de la actividad de esta proteína. Este proceso determina si el cerebro responde a señales que conducen a comportamientos positivos o ignora las señales relacionadas con hábitos perjudiciales, como los asociados a la adicción al tabaco.

El doctor Alexey Ostroumov, profesor asistente en el Departamento de Farmacología y Fisiología de la Georgetown University School of Medicine y autor principal del estudio, comentó: "Nuestra capacidad para vincular ciertas señales o estímulos con experiencias positivas o gratificantes es un proceso básico del cerebro, que se ve interrumpido en muchas condiciones como la adicción, la depresión y la esquizofrenia". Agregó que el abuso de drogas puede provocar cambios en la proteína KCC2, crucial para el aprendizaje normal, lo que permite que las sustancias adictivas secuestren el proceso de aprendizaje.

El estudio, respaldado por los National Institutes of Health (NIH), fue publicado el 9 de diciembre en la revista Nature Communications.

Cómo KCC2 Moldea la Actividad de la Dopamina y el Aprendizaje de Recompensas

Los investigadores encontraron que los cambios en el aprendizaje pueden ocurrir cuando los niveles de la proteína KCC2 varían. Cuando los niveles de KCC2 se reducen, las neuronas dopaminérgicas disparan más rápidamente, lo que fomenta la formación de nuevas asociaciones de recompensa. Estas neuronas producen y liberan dopamina, un neurotransmisor esencial para la motivación, el procesamiento de recompensas y el control motor.

Para comprender mejor esta relación, los investigadores estudiaron tejido cerebral de roedores y monitorearon el comportamiento de ratas durante pruebas de recompensa asociadas a señales. En estos experimentos clásicos, un sonido breve alerta a las ratas de que un cubo de azúcar está en camino. Más allá de analizar cómo KCC2 afecta la velocidad de disparo de las neuronas, los investigadores descubrieron que las neuronas que disparan en un patrón coordinado pueden amplificar la actividad de la dopamina de manera sorprendente. Breves ráfagas de dopamina parecen servir como potentes señales de aprendizaje que ayudan al cerebro a asignar significado y valor a experiencias compartidas.

Por qué las Señales Cotidianas Pueden Provocar Ansias

Ostroumov señaló: "Nuestros hallazgos ayudan a explicar por qué se forman asociaciones poderosas y no deseadas con tanta facilidad, como cuando un fumador que siempre asocia el café de la mañana con un cigarrillo descubre que simplemente beber café desencadena un fuerte deseo de fumar". Agregó que prevenir incluso asociaciones inducidas por drogas relativamente benignas con situaciones o lugares, o restaurar mecanismos de aprendizaje saludables, puede ayudar a desarrollar mejores tratamientos para la adicción y trastornos relacionados.

Cómo el Diazepam y Otros Medicamentos Influyen en la Coordinación Neuronal

Los investigadores también examinaron si los medicamentos que actúan sobre receptores celulares específicos, incluidos los benzodiazepinas como el diazepam, podrían alterar los procesos de aprendizaje. Trabajos anteriores mostraron que los cambios en la producción de KCC2, y por lo tanto en la actividad neuronal, pueden cambiar cómo el diazepam produce sus efectos calmantes en el cerebro. El estudio actual agrega otra capa a esta comprensión al mostrar que las neuronas no solo aumentan o disminuyen su actividad, sino que pueden coordinar sus patrones de disparo, y cuando esa coordinación ocurre, transmiten información de manera más efectiva. El equipo encontró que el diazepam puede apoyar esta actividad coordinada en sus experimentos.

Métodos y la Importancia de Usar Ratas para Pruebas de Comportamiento

La primera autora del estudio, Joyce Woo, candidata a doctorado en el laboratorio de Ostroumov, explicó que se eligieron ratas para la parte conductual de la investigación porque suelen desempeñarse de manera más consistente que los ratones en tareas más largas y complejas. Su fiabilidad en los experimentos de aprendizaje por recompensa permitió al equipo de investigación recopilar datos más estables e informativos.

Implicaciones Más Amplias para Trastornos Cerebrales y Estrategias de Tratamiento

Ostroumov concluyó: "Creemos que estos descubrimientos se extienden más allá de la investigación básica sobre el aprendizaje. Revelan nuevas formas en que el cerebro regula la comunicación entre neuronas. Y dado que esta comunicación puede fallar en diferentes trastornos cerebrales, nuestra esperanza es que al prevenir estas interrupciones, o al reparar la comunicación normal cuando está dañada, podamos ayudar a desarrollar mejores tratamientos para una amplia gama de trastornos cerebrales".

Los contribuyentes adicionales de Georgetown incluyen a Ajay Uprety, Daniel Reid, Irene Chang, Aelon Ketema Samuel, Helena de Carvalho Schuch y Caroline C Swain.

Ostroumov y sus coautores informaron no tener intereses financieros personales relacionados con el estudio. Este trabajo fue respaldado por subvenciones de los NIH MH125996, DA048134, NS139517, DA061493, así como subvenciones de la Brain & Behavior Research Foundation, la Whitehall Foundation y la Brain Research Foundation.

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