Un estudio muestra que las neuronas GABAérgicas en el hipotálamo desencadenan ataques defensivos automáticos en ratones
Cuando se enfrentan a amenazas extremas, los humanos y los animales a veces se defienden luchando contra las amenazas. Xie y sus colegas informan que este importante comportamiento de supervivencia está controlado por neuronas GABAérgicas en el núcleo hipotalámico anterior de ratones. La imagen ilustra a un héroe borracho que luchaba valientemente contra un tigre feroz. Crédito: Xie et al.
En su obra más famosa, «Sobre el origen de las especies», Charles Darwin introdujo la idea de que las especies deben luchar continuamente por su existencia y que solo sobreviven las más aptas para un entorno determinado. Esta noción, comúnmente conocida como la «supervivencia del más apto», ahora ha sido discutida y explorada por innumerables científicos en todo el mundo.
Aunque Darwin sugirió que solo sobreviven las especies más aptas, no explicó cómo esta lucha por la supervivencia se refleja en los cerebros de los humanos y otros animales. En los últimos años, muchos estudios arraigados en la evolución, la etología y la neurociencia han tratado de responder a esta pregunta bastante esquiva.
Investigadores del Instituto Nacional de Ciencias Biológicas de Beijing, la Universidad Normal de Beijing y otros institutos en China recientemente llevó a cabo un estudio que investigó los fundamentos neurales de los comportamientos defensivos innatos en ratones. Estos son comportamientos agresivos que los animales pueden adoptar automáticamente cuando responden a estímulos amenazantes en su entorno.
El artículo reciente del equipo, publicado en Nature Neuroscience, sugiere que los comportamientos defensivos evocados mecánicamente están controlados, al menos en parte, por las neuronas GABAérgicas. en el núcleo hipotalámico anterior (AHN), una región central dentro de la parte frontal del hipotálamo. El hipotálamo anterior es una región vital del cerebro que se sabe que está asociada con funciones corporales de autorregulación, incluida la regulación de la temperatura interna del cuerpo y el sueño.
«Un objetivo de nuestro laboratorio es dilucidar cómo el cerebro inicia diversos comportamientos para la competencia presa-depredador, una forma importante de ‘lucha por la existencia'», dijo a Medical Xpress Peng Cao, uno de los investigadores que llevó a cabo el estudio. «En nuestros estudios anteriores, exploramos sistemáticamente los circuitos cerebrales que subyacen a la evitación de depredadores y la captura de presas en ratones. En nuestro nuevo trabajo, nos enfocamos en los ataques defensivos contra depredadores».
Como parte de su estudio reciente, Cao y sus colegas llevaron a cabo una serie de experimentos con ratones. En estos experimentos, activaron comportamientos defensivos en los ratones utilizando estímulos experimentales y luego intentaron determinar los fundamentos neuronales de estos comportamientos. Descubrieron que las neuronas GABAérgicas en el AHN mediaban en los ataques defensivos evocados experimentalmente de los ratones.
«El área del cerebro que puede controlar el ataque defensivo evocado mecánicamente debe cumplir con tres criterios fundamentales», explicó Cao. «En primer lugar, la inhibición de las neuronas en esta área del cerebro debería suprimir los ataques defensivos evocados mecánicamente. En segundo lugar, las neuronas en esta área del cerebro deberían codificar la fuerza mecánica y responder de manera óptima a los estímulos mecánicos nocivos. En tercer lugar, la activación de estas neuronas debería provocar un comportamiento de ataque y suprimir otros tipos de comportamientos continuos».
En sus experimentos, Cao y sus colegas pudieron demostrar que las neuronas GABAérgicas en el AHN cumplen estos tres criterios. Por lo tanto, su estudio identifica al AHN como un centro cerebral central detrás de los comportamientos de ataque defensivo en ratones.
«Descubrimos que la fotoinhibición de las neuronas vGAT+ AHN anuló el ataque defensivo evocado mecánicamente», dijo Cao. «Luego, usando fotometría de fibra, encontramos que las neuronas vGAT+ AHN responden específicamente a estímulos mecánicos nocivos. Finalmente, usando el registro de una sola unidad, demostramos que las neuronas vGAT+ AHN codifican la fuerza de la fuerza mecánica. Descubrimos que la fotoestimulación de las neuronas vGAT+ AHN evocaba comportamiento de ataque hacia un depredador vivo y suprimió otros comportamientos en curso».
Los hallazgos recopilados por este equipo de investigadores arrojan nueva luz sobre los fundamentos neuronales de los comportamientos defensivos relacionados con la supervivencia en ratones. Estudios futuros podrían tratar de determinar si las neuronas GABAérgicas en el AHN son responsables de estos mismos comportamientos en otras especies animales, incluidos los humanos.
Como muchos crímenes violentos en las sociedades humanas surgen en respuesta a la agresión o el peligro, este reciente estudio podría tener implicaciones amplias y de largo alcance. Por ejemplo, podría allanar el camino hacia una mejor comprensión de cómo el cerebro humano inicia crímenes violentos en respuesta a amenazas ambientales reales o percibidas.
«Ahora planeamos expandir nuestra investigación sobre ataques defensivos», Cao adicional. «Por ejemplo, exploraremos cómo la amígdala, el centro del miedo, puede estar involucrada en un ataque defensivo evocado mecánicamente, lo que luego nos permitirá comparar la participación de la AHN y la amígdala en el ataque defensivo.
Explore más a fondo
Los científicos identifican un nuevo circuito neuronal que media respuestas defensivas innatas evocadas visualmente Más información: Zhiyong Xie et al, El ataque defensivo evocado mecánicamente está controlado por neuronas GABAérgicas en el núcleo hipotalámico anterior, Nature Neuroscience (2022). DOI: 10.1038/s41593-021-00985-4
Congping Shang et al, Una vía visual excitatoria positiva para parvalbúmina para desencadenar respuestas de miedo en ratones, Science (2015). DOI: 10.1126/science.aaa8694
Congping Shang et al, Los circuitos divergentes del cerebro medio organizan respuestas de escape y congelamiento a los estímulos inminentes en ratones, Nature Communications (2018). DOI: 10.1038/s41467-018-03580-7
Congping Shang et al, Un circuito excitatorio subcortical para activación sensorial caza depredadora en ratones, Nature Neuroscience (2019). DOI: 10.1038/s41593-019-0405-4
Meizhu Huang et al, La vía tectonigral regula la locomoción apetitiva en la caza depredadora en ratones, Nature Communications (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-24696-3 Información de la revista: Nature Neuroscience , Nature Communications , Science