Los circuitos neuronales del cerebro ‘sienten’ nuestro estado interior
Prof. Dr. Ilona Grunwald Kadow Crédito: A. Eckert / TUM
Los animales tienen una preferencia innata por ciertos olores y sabores. Los aromas atractivos están relacionados con cosas como la buena comida. Los olores menos atractivos que los de la comida en mal estado, por ejemplo, dan instintivamente al animal una señal que dice: «¡Podría haber peligro aquí!» En lo que respecta al sabor, todos los animales tienen preferencias similares: los azúcares y las grasas se perciben positivamente, mientras que el sabor amargo se percibe negativamente.
Para poder hacer tales evaluaciones, necesitamos señales en el cerebro que nos digan «Esto es bueno» o «Esto es malo». El sistema dopaminérgico en el cerebro, mejor conocido como sistema de recompensa, juega un papel importante en estas evaluaciones.
Comprender lo que sucede en el cerebro
Las neuronas que producen dopamina, conocidas como dopaminérgicas neuronas, desempeñan un papel en una variedad de enfermedades, desde el comportamiento adictivo y la obesidad hasta la enfermedad de Parkinson. En la adicción o la obesidad, las señales del sistema de recompensa pueden ser demasiado fuertes o demasiado débiles. En la enfermedad de Parkinson, las neuronas dopaminérgicas degeneran y esto afecta el control de las funciones motoras.
Para aprender más sobre los procesos en el cerebro, la investigación básica es esencial. Ilona Grunwald Kadow, profesora de Control Neural del Metabolismo en la Facultad de Ciencias de la Vida TUM en Weihenstephan, y su equipo están realizando una investigación sobre la mosca Drosophila melanogaster.
Los neurocientíficos a menudo usan esta mosca como modelo porque sus neuronas Las redes son mucho más simples que las de los humanos. Usando trucos genéticos, los científicos pueden activar y desactivar componentes individuales de la red o cambiarlos. Esto permite a los investigadores comprender los principios de los circuitos neuronales que subyacen a las funciones de cerebros más complejos. “La dopamina juega un papel muy similar en el cerebro de los humanos y los insectos”, explica el científico.
La dopamina ayuda a animales como la mosca Drosophila melanogaster a clasificar lo bueno y lo malo (simbolizado en blanco y negro) en sus decisiones. Crédito: Nicolas Gompel
Más aclaraciones sobre el efecto de la dopamina
La dopamina es una de las señales cerebrales más estudiadas. Está involucrada tanto en funciones cognitivas (p. ej., motivación, refuerzo, comportamiento orientado a objetivos, control motor y movimiento, toma de decisiones y aprendizaje) como en funciones más básicas (p. ej., reproducción y náuseas).
Cómo contribuye la dopamina a los diversos aspectos de la funcionalidad y el comportamiento del circuito neuronal son una pregunta abierta, pero se cree que las neuronas dopaminérgicas usan diferentes patrones de actividad para enviar una señal al cerebro sobre lo que el cuerpo necesita y siente. «Ahora hemos investigado la actividad de las neuronas dopaminérgicas con mayor detalle», dijo Ilona Grunwald Kadow. El equipo desarrolló un método personalizado de imágenes en 3D basado en imágenes de calcio in vivo, ya que el calcio es un buen indicador de la actividad neuronal.
Las neuronas reaccionan de manera flexible e individual
Usando este método, el equipo de investigación pudo demostrar que la actividad de una red de neuronas dopaminérgicas refleja tanto las preferencias innatas por el olfato y el gusto como el estado fisiológico del organismo.
La figura muestra la región superior del cerebro, la el llamado cuerpo de hongo, de la mosca, que necesita para aprender y tomar decisiones. Las neuronas dopaminérgicas codifican información importante, como buena o mala, en movimiento o quieta, que es importante para tomar la decisión correcta. Crédito: Siju Purayil / TUM
Además de los estímulos sensoriales como el olfato o el gusto, las neuronas dopaminérgicas también registran información sobre si un organismo se está moviendo o no. Las neuronas pueden responder tanto a estados conductuales internos como a señales externas, unirlos y utilizarlos para respaldar los procesos cognitivos y motores.
«Al hacerlo, las neuronas pueden reaccionar de manera flexible e individual a los procesos más información importante como el olfato, el gusto, pero también el hambre o el propio movimiento. Esto es importante para llegar a una decisión equilibrada, porque una señal sensorial externa a veces puede significar algo bueno o malo, dependiendo de la condición de un organismo «, dice el profesor Grunwald Kadow.
Resultados sorprendentes
Los investigadores se sorprendieron de que las neuronas dopaminérgicas se comporten de manera bastante diferente en diferentes animales. Los científicos especulan que esto podría explicar las preferencias individuales y las diferencias de comportamiento entre individuos.
Además, los investigadores descubrieron que el movimiento del animal no solo activa estas neuronas dopaminérgicas, sino también otras áreas del cerebro que realmente no tienen nada que ver per se con el movimiento. Esto proporciona puntos de partida para futuras investigaciones, por ejemplo, qué papel juega el movimiento en general cuando reacciona a un estímulo ambiental.
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La dieta alta en azúcar amortigua la liberación de dopamina, lo que provoca comer en exceso Más información: KP Siju et al, Valence and State-Dependent Population Coding in Dopaminergic Neurons in the Fly Mushroom Body , Biología actual (2020). DOI: 10.1016/j.cub.2020.04.037 Información de la revista: Current Biology
Proporcionado por Technical University Munich Cita: Los circuitos neuronales en el cerebro ‘senten’ nuestro estado interno (2020, 15 de julio) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-07-neuronal-circuits-brain-state.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.