Controlan un 'reloj' cerebral de ratones para ajustar su estado de ánimo

Combinando electrodos superfinos y pequeñas cantidades de un fármaco muy específico, investigadores de la Universidad Duke (Carolina del Norte, EE.UU.) han encontrado un circuito en el cerebro del ratón y tomado el control del mismo para marcar el estado de ánimo del animal de arriba a abajo.

Animales susceptibles al estrés que se comportaban como si tuvieran depresión o ansiedad fueron devueltos a un comportamiento relativamente normal ajustando el sistema, según un estudio que aparece en la revista Neuron.

«Si «subes el volumen» de animales que no habían experimentado estrés, comenzarán normal y luego tendrán un problema», diceel investigador principal Kafui Dzirasa, profesor asistente de psiquiatría y ciencias del comportamiento, y de neurobiología, en la nota de prensa de Duke. «Sin embargo, en los animales que habían experimentado estrés y no les iba bien con él, había que subirles el volumen hasta que volvían a la normalidad. Parecía que el estrés había bajado el volumen.»

El circuito que el equipo identificó y alteró es una conexión que utiliza la corteza prefrontal para controlar el tiempo en el sistema límbico, que regula las emociones y los impulsos básicos. Para regular el humor, la corteza prefrontal actúa como marcapasos para coordinar las acciones de la amígdala, que regula las respuestas de estrés, y el área tegmental ventral, que desempeña un papel en el circuito de recompensa del cerebro.

«Estos circuitos subcorticales son los principales reguladores de nuestra vida emocional,» dice Helen Mayberg, profesora de psiquiatría, neurología y radiología en la Universidad Emory (Georgia), que no participó en esta investigación. «Lo bueno de este trabajo es que utilizan diferentes enfoques para ver un circuito que es relevante para una gran cantidad de trastornos», dice Mayberg, que ha sido pionera en la estimulación cerebral profunda de lugares muy específicos de la corteza prefrontal humana para el tratamiento de trastornos del estado de ánimo.

La imagen que surge de este estudio y otros es la de un cerebro hecho de circuitos multi-parte que responden de manera concertada y se regulan entre sí. La especificidad en la comprensión de estos circuitos será clave para resolver diferentes trastornos, dice Dzirasa.

«La corteza prefrontal no es sólo una masa de células», dice Mayberg. «Estos resultados dan una idea de qué células van a qué área y permiten a los investigadores coreografiar, en cierto modo, sus acciones.»

Dzirasa es un médico que está terminando su residencia en psiquiatría y tiene un doctorado en neurología con experiencia en ingeniería. La investigadora postdoctoral y primera autora Rainbo Hultman es bioquímica. El proceso

Los investigadores querían pasar de la actividad cerebral al comportamiento real. Comenzaron colocando con precisión las matrices de 32 electrodos en cuatro áreas del cerebro de los ratones. Luego registraron la actividad cerebral de estos ratones sometidos a una situación estresante llamada derrota social crónica. Esto les permitió ver la actividad entre la corteza prefrontal y tres áreas del sistema límbico que están implicadas en la depresión grave.

Para interpretar los complicados datos procedentes de los electrodos, los neurólogos se dirigieron a David Dunson, de ciencia estadística, y Lawrence Carin, de ingeniería eléctrica, que se especializan en el análisis estadístico de datos ruidosos para encontrar patrones importantes.

Usando algoritmos de aprendizaje automático, identificaron qué partes de los datos parecían ser la señal de control de tiempo entre la corteza prefrontal y la amígdala y se centraron en las neuronas individuales que participan en ese circuito.

«Su respuesta fue: «Es esta huella de reloj la responsable de que los ratones se vuelvan susceptibles al estrés y se conviertan en resistentes», dice Dzirasa.

Combinaron los electrodos con unas moléculas modificadas llamadas Dreadd, que son receptores de señal que pueden incorporarse al circuito neural en pequeñas cantidades, y que permite controlarlo.

Mayberg, de Emory, advierte que un cerebro de ratón no es un cerebro humano y para evaluar el «estado de ánimo» de un ratón, sólo se puede inferir de sus comportamientos. «Es difícil hacerlo, incluso en un ser humano». Referencia bibliográfica:

Rainbo Hultman, Stephen D. Mague, Qiang Li, Brittany M. Katz, Nadine Michel, Lizhen Lin, Joyce Wang, Lisa K. David, Cameron Blount, Rithi Chandy, David Carlson, Kyle Ulrich, Lawrence Carin, David Dunson, Sunil Kumar, Karl Deisseroth, Scott D. Moore, y Kafui Dzirasa: Dysregulation of Prefrontal Cortex-Mediated Slow-Evolving Limbic Dynamics Drives Stress-Induced Emotional Pathology. Neuron (2016). DOI: 10.1016/j.neuron.2016.05.038.