Expresiones faciales decodificadas en ratones
ARRIBA: Seis expresiones faciales de ratones relacionadas con las emocionesJULIA KUHL
Si un ratón tiene mucho dolor, un adiestrador experimentado puede verlo en las expresiones faciales del animal. ojos entrecerrados y mejillas abultadas. Pero, las expresiones faciales más sutiles pueden ser más difíciles de combinar con sus estados de ánimo. Entonces, los investigadores desarrollaron un enfoque de aprendizaje automático imparcial para estudiar cientos de videos de ratones y, como resultado, ahora han catalogado una variedad de expresiones faciales específicas de las emociones. Estas expresiones, según muestran los investigadores, pueden servir como lecturas útiles para estudiar la base neuronal de las emociones.
Es un tour de force en términos de técnicas, dice la neurocientífica Sheena Josselyn de la Universidad de Toronto, que no participó en la investigacion Usando las técnicas. . . realmente están comenzando a dar [emoción] una definición científica, lo que creo que es realmente importante.
Los resultados brindan un avance importante al agregar análisis cuantitativos de patrones motores faciales al repertorio de comportamientos emocionales que pueden ser medido en ratones, escribe David Anderson, neurocientífico de Caltech, en un correo electrónico a The Scientist. Eso es importante, añade, porque las expresiones faciales se han considerado como indicadores clave del estado emocional en los mamíferos, pero anteriormente se han medido en roedores solo de una manera más cualitativa y subjetiva. Anderson, que estudia la neurobiología de los comportamientos emocionales, tampoco participó en el proyecto.
Las investigaciones anteriores de las expresiones faciales en ratones y otros animales no solo carecían de objetividad, sino que tendían a centrarse en solo una o dos emociones. , dice Nadine Gogolla del Instituto Max Planck de Neurobiología. Ninguno de esos estudios analizó un espectro completo [de emociones] y si se pueden distinguir entre sí.
Para abordar estos problemas, el equipo de Gogolla recopiló cientos de videos de las caras de los ratones con las cabezas fijas mientras los animales fueron sometidos a estímulos destinados a inducir emociones particulares. Estos incluían golpes en la cola para inducir dolor, solución de sacarosa para el placer, solución de quinina para el asco e inyecciones de cloruro de litio para causar malestar. Luego, los datos del video se procesaron con algoritmos de aprendizaje automático, lo que condujo a la identificación de seis expresiones faciales específicas en los ratones asociadas con seis emociones específicas, las cuatro mencionadas anteriormente más dos tipos de miedo: uno asociado con la congelación y el otro con el escape. Estos estados de miedo no fueron inducidos específicamente por los investigadores, sino que ocurrieron espontáneamente en algunos de los ratones. Los investigadores publicaron sus hallazgos hoy (2 de abril) en Science.
Para asegurarse de que las expresiones faciales identificadas fueran verdaderamente representativas de las emociones y no solo de los reflejos sensoriales ante los estímulos, el equipo de Gogollas realizó una serie de experimentos para probar si las expresiones mostraban atributos clave de las emociones, como escalabilidad, generalización y valencia (una medida de lo bueno o lo malo).
Para determinar la escalabilidad, por ejemplo, los investigadores aumentaron la fuerza de los golpes de cola y las concentraciones de quinina y sacarosa y observaron que la intensidad de las expresiones faciales de los animales también aumentaba. Para determinar la valencia y la generalización, el equipo le dio a los ratones varias concentraciones de cloruro de sodio, que a bajas concentraciones es deseable para los animales pero a altas concentraciones es desagradable. Efectivamente, las bajas concentraciones de la solución salina provocaron expresiones de placer en los rostros de los animales, similares a las observadas en los experimentos con sacarosa, mientras que las altas concentraciones provocaron que mostraran disgusto. Esto demostró que más de un estímulo puede producir la misma expresión (generalizabilidad) y que un solo estímulo, dependiendo de la concentración, puede alterar la valencia.
Los autores demuestran que estas reacciones exhiben varias de las características centrales de emociones, escribe Anderson, lo cual es tranquilizador.
El equipo pasó a demostrar que la estimulación optogenética de partes del cerebro del ratón conocidas como puntos calientes hedónicos, el pallidum ventral y la corteza insular anterior, provocaban expresiones de placer, mientras que la estimulación del cerebro posterior corteza insular involucrada en el procesamiento de estados aversivos condujo a la aparición de disgusto. El equipo también registró la actividad neuronal en los cerebros de los ratones mientras los animales eran filmados y estimulados. Estos experimentos revelaron conjuntos específicos de células cuyas actividades se correlacionaban con expresiones de placer o disgusto.
Si bien se requerirá más trabajo para comprender el significado de estos correlatos neuronales de las emociones, escribe Anderson, los autores brindan una plataforma importante por investigar esta y otras cuestiones.
El trabajo ha hecho avanzar el campo porque nos ha dado una herramienta que como neurocientíficos nos permite . . . para estudiar los estados internos de miedo y placer, dice el neurocientífico Mark Andermann de la Universidad de Harvard, que no participó en la investigación. Este es realmente un paso importante.
N. Dolensek et al., Expresiones faciales de estados emocionales y sus correlatos neuronales en ratones, Science 368:89-94, 2020 .
Ruth Williams es una periodista independiente con sede en Connecticut. Envíele un correo electrónico a ruth@wordsbyruth.com o encuéntrela en Twitter @rooph.