Las ondas cerebrales desincronizadas pueden ser la base del déficit de aprendizaje relacionado con la esquizofrenia
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Un nuevo estudio de la Universidad de California en San Francisco ha identificado un patrón específico de ondas cerebrales que subyace a la capacidad de dejar ir lo viejo e irrelevante asociaciones aprendidas para dar paso a nuevas actualizaciones. La investigación es la primera en mostrar directamente que un comportamiento particular puede depender de la sincronización precisa de ondas cerebrales de alta frecuencia en diferentes partes del cerebro y podría abrir un camino para el desarrollo de intervenciones para ciertos trastornos psiquiátricos, incluida la esquizofrenia.
Cambiar las reglas antiguas por otras nuevas es algo que hacemos constantemente. Sucede cuando compra un teléfono nuevo, cambia de automóvil o actualiza el software de su computadora portátil: las primeras veces que intenta encender las luces delanteras en un automóvil alquilado, es posible que en su lugar encienda los limpiaparabrisas. Pero finalmente, lo entiendes.
Hacer tales ajustes es fundamental para adaptarte a medida que cambia el mundo que nos rodea. Pero luchar por dejar atrás las viejas reglas no solo hace que a veces sea difícil completar las tareas del día a día. También podría contribuir a ciertas formas de psicosis, como la esquizofrenia, al alterar la capacidad de las personas para reevaluar y actualizar creencias distorsionadas y delirios a pesar de la evidencia y la lógica contradictorias.
«Perseveración es un término que usamos para describir a las personas que se apegan a algo que ya no es apropiado», dijo Vikaas Sohal, MD, Ph.D., profesor asociado de psiquiatría y miembro del Instituto Weill de Neurociencias de la UCSF. «Es un problema en muchas afecciones neuropsiquiátricas diferentes».
En el nuevo estudio, publicado en Nature Neuroscience el 25 de mayo de 2020, Sohal y sus colegas dan una idea de lo que podría estar sucediendo en el cerebro cuando una ruptura en el cambio de reglas conduce a la perseverancia. Descubrieron que la coordinación precisa de un tipo específico de ondas cerebrales, llamadas ondas gamma, era clave para aprender a dejar de lado una vieja regla y, en cambio, prestar atención a las señales que antes eran irrelevantes.
La El trabajo ayuda a aclarar un debate de larga data sobre la importancia de las ondas cerebrales. Durante décadas, los científicos han podido medir estos patrones de actividad neuronal coordinados y rítmicos, que pueden adoptar diversas formas. Durante el mismo tiempo, la importancia de las ondas cerebrales ha sido muy cuestionada. Algunos investigadores han argumentado que las ondas cerebrales tienen funciones importantes y que algunos trastornos cognitivos podrían estar relacionados con ciertas ondas cerebrales que funcionan mal. Se ha planteado la hipótesis de que las ondas gamma, por ejemplo, que surgen de la actividad neuronal con un ritmo regular entre 30 y 120 ciclos por segundo, están involucradas en la atención y el pensamiento consciente. Pero otros científicos no están de acuerdo y afirman que las ondas cerebrales son un subproducto irrelevante de la actividad neuronal.
Tratar de resolver esta pregunta ha sido algo parecido a lo que un extraterrestre podría experimentar si simplemente aterrizara fuera de un estadio de fútbol, dijo Sohal. . «Imagina que estás fuera del estadio tratando de averiguar qué está pasando solo por el sonido», dijo. «La mayoría de las veces, solo escuchas ruido aleatorio. Pero de vez en cuando, escuchas ese ruido sincronizado en una ovación o algunos cánticos, y te preguntas: ‘Oye, ¿eso significa algo?'».
En cambio del ruido de los fanáticos de los deportes que salían de un estadio, el equipo de Sohal registró la actividad de las neuronas en diferentes partes del cerebro. Muchos estudios anteriores de ondas cerebrales se han basado en señales eléctricas débiles detectables en registros de electroencefalograma (EEG) realizados en la superficie del cráneo, pero en el nuevo estudio, los investigadores colocaron sondas dentro del cerebro para obtener una visión más precisa de la función de estas oscilaciones. Los investigadores también utilizaron la ingeniería genética para colocar un indicador de actividad fluorescente en las neuronas de un tipo que es ideal para capturar la actividad acelerada de las ondas gamma en áreas del cerebro importantes para la cognición. Los destellos de luz de estas etiquetas fluorescentes indicaron cuándo cambió el voltaje de estas neuronas, lo que permitió al equipo rastrear visualmente la comunicación entre las células.
Para ver si las ondas gamma estaban vinculadas a comportamientos perseverantes, los investigadores diseñaron un «ratón versión» de la Wisconsin Card Sorting Task, una herramienta de evaluación estándar que mide cómo los participantes humanos aprenden nuevas reglas sobre la marcha, lo que tiende a ser un desafío para las personas con esquizofrenia. En la tarea del ratón, los investigadores escondieron una recompensa bajo arena fina o arena gruesa para gatos en uno de los dos tazones, le dieron a cada uno un olor distintivo y dejaron que los ratones averiguaran qué olor marcaba el premio. Una vez que los ratones aprendieron la tarea, los investigadores cambiaron la regla al hacer que la señal del olor fuera irrelevante, ahora señalando la recompensa solo según si los ratones tenían que cavar en la arena o en la arena para gatos para alcanzarla.
Como ratones aprendido a hacer el cambio, el equipo observó un aumento en las ondas gamma que se sincronizaron en ambos lados del cerebro. Cuando los investigadores desincronizaron esas ondas mediante el uso de estimulación con luz en ratones con neuronas modificadas genéticamente para responder a ella, los ratones de repente se volvieron muy malos en este tipo de aprendizaje. Los errores perseverantes se dispararon y los ratones necesitaron hasta el doble de intentos para descubrir la nueva señal para la recompensa.
«Parece que la sincronía gamma es importante para superar la perseverancia de las reglas», dijo Sohal. «Encaja con la opinión emergente de que tal vez la comunicación entre las regiones del cerebro se ve afectada en la esquizofrenia y trastornos relacionados, lo que podría dar lugar a ciertos síntomas».
Curiosamente, la interrupción de la sincronía gamma no anuló la capacidad de los ratones para aprender nuevas asociaciones o voltear una regla que habían aprendido previamente. Cuando el aroma del ajo dejó de señalar una recompensa, por ejemplo, todavía pudieron revertir el curso y aprender que el olor del cilantro, que anteriormente marcaba un rastro frío, ahora codificaba un tesoro enterrado. Fue solo cuando tuvieron que cambiar de un tipo de señal sensorial a otra (por ejemplo, del olor a las señales táctiles) que la sincronía gamma realmente entró en juego, posiblemente porque aprender a abandonar ese tipo de perseveración en realidad puede ser mucho más difícil.
«Nos dice que hay algo especial en el tipo de aprendizaje que requiere que prestes atención a algo que estabas ignorando antes», dijo Sohal.
Investigaciones anteriores, incluso en el laboratorio de Sohal, han sugirió que los déficits en la sincronía gamma y las neuronas que la originan podrían contribuir a problemas cognitivos en el núcleo de la esquizofrenia y la enfermedad de Alzheimer. Una comprensión más profunda de los patrones normales de ondas gamma y lo que sucede cuando se interrumpen podría eventualmente ayudar a los pacientes que lo necesitan, dijo Kathleen Cho, Ph.D., investigadora postdoctoral en el laboratorio Sohal y autora principal del artículo.
«Los tratamientos para este tipo de problemas cognitivos están subdesarrollados, en gran parte porque los mecanismos relevantes no están claros», agregó. «Este estudio nos lleva hacia una comprensión más profunda de cómo podríamos comenzar a tratar este tipo de alteración neurológica».
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Ritmos cerebrales anormales relacionados con problemas de pensamiento en la esquizofrenia Más información: Kathleen KA Cho et al. La sincronía gamma interhemisférica entre las interneuronas de parvalbúmina prefrontales respalda la adaptación del comportamiento durante el aprendizaje por cambio de reglas, Nature Neuroscience (2020). DOI: 10.1038/s41593-020-0647-1 Información de la revista: Nature Neuroscience
Proporcionado por la Universidad de California, San Francisco Cita: cerebro desincronizado las ondas pueden ser la base del déficit de aprendizaje relacionado con la esquizofrenia (2020, 1 de junio) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-06-out-of-sync-brain-underlie-deficit-linked.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.