Explorando el papel de las células del tálamo lateral en el control del comportamiento del miedo
Las células talámicas que proyectan la amígdala (verde) están ubicadas fuera del territorio talámico auditivo y expresan una proteína llamada calretinina (roja). Crédito: kos Babiczky y Ferenc Mtys, RCNS, Budapest, Hungría.
Investigadores del Centro de Investigación de Ciencias Naturales y otros institutos de Hungría han llevado a cabo recientemente un estudio que investiga la participación de regiones del cerebro distintas de la amígdala, más específicamente, el tálamo lateral, en el control del comportamiento del miedo. Su artículo, publicado en Nature Neuroscience, presenta interesantes resultados que podrían explicar mejor las conexiones entre los estímulos neutros y las respuestas automáticas desarrolladas por animales en experimentos de condicionamiento desde un punto de vista neurocientífico.
«En nuestra vida cotidiana, percibimos una gran cantidad de información; sin embargo, solo almacenamos memoria de cosas que tienen un significado para nosotros, un valor que atrae, nos motiva o nos causa malestar», Matyas Ferenc, uno de los investigadores que llevaron a cabo el estudio, le dijeron a Medical Xpress. «En los experimentos de condicionamiento clásico realizados por primera vez por Ivan Petrovics Pavlov (1897), el sonido de una campana que antes no tenía sentido se le presentó a un perro junto con la comida; después de algunas repeticiones, el perro comenzó a salivar inmediatamente cuando escuchó el mismo sonido de campana, incluso sin comida».
Los experimentos de Pavlov revelaron que si a un animal se le da comida repetidamente inmediatamente después de escuchar el sonido de una campana, por lo general aprende a asociar el sonido con la llegada de la comida y comienza a salivar cuando la suena el timbre, sin importar si llega la comida o no. Este fenómeno, denominado «condicionamiento», implica tres procesos diferentes: aprendizaje, formación de memoria y recuerdo.
Años después de la introducción del paradigma del condicionamiento clásico, los neurocientíficos identificaron la amígdala como la región del cerebro que juega el papel más importante. papel en la formación y recuperación de recuerdos asociativos de un animal, como se observó en los experimentos de Pavlov. A pesar de la creciente evidencia que destaca la importancia de la amígdala en los procesos de condicionamiento y aprendizaje asociativo, algunos investigadores han encontrado que otras regiones del cerebro también podrían estar involucradas, incluido el tálamo.
Sin embargo, hasta ahora, no ha habido evidencia científica definitiva de asociación de señales en el tálamo que podría reflejar procesos de condicionamiento. Además, aunque algunos han sugerido que el área talámica, en particular el tálamo auditivo, podría estar conectado a la amígdala, los investigadores no han podido confirmar esta conexión ni identificar las vías neuronales que conectan estas dos regiones del cerebro.
«Todas las preguntas sin respuesta y las contradicciones que surgieron de los estudios neurocientíficos anteriores nos llevaron a volver a investigar las vías de señalización involucradas en un paradigma clásico de condicionamiento del miedo y que terminaron directamente en la amígdala», explicó Ferenc. «En este paradigma, un tono neutral (llamado estímulo condicionado, EC) se asocia con una señal afectiva (llamada estímulo incondicionado, EE. UU.; choque de pies) durante la fase de condicionamiento. Al día siguiente, el mismo tono por sí solo provocó un comportamiento defensivo similar ( congelación) de ratones sin entrega por EE. UU.».
En su estudio, Ferenc y sus colegas realizaron investigaciones anatómicas y funcionales complejas destinadas a mapear todas las regiones del cerebro que podrían transmitir señales rápidamente a la amígdala. Identificaron genéticamente una población de células talámicas laterales ubicada fuera de la región del cerebro del tálamo auditivo que cumple con todos los requisitos para completar esta acción en particular.
«La población de células que identificamos (1) recibe entradas multisensoriales (directas) del tronco encefálico mostrado por el rastreo monosináptico de la rabia; (2) muestra la activación más grande cuando se emparejaron dos señales (tono y descarga del pie) mientras grabamos de neuronas talámicas laterales que proyectan la amígdala identificadas; y (3) controla las activaciones provocadas por estímulos de las neuronas de la amígdala conectadas se probaron mediante la inhibición optogenética de las entradas talámicas mientras monitoreábamos el patrón de activación de las células de la amígdala», dijo Ferenc.
La inhibición optogenética de la entrada talámica en la amígdala evita el recuerdo de la memoria del miedo. Un ratón de control no condicionado (no electrocutado) (izquierda) no muestra ningún comportamiento de defensa (congelación), mientras que un ratón de control condicionado sí lo hace (indicado por la inmovilidad; centro). Por el contrario, un ratón condicionado con inhibición talámica no muestra un comportamiento de congelación (derecha). Crédito: Boglrka Barsy y Kinga Kocsis, RCNS, Budapest, Hungría.
Ferenc y sus colegas identificaron un nuevo subgrupo neuronal inhibidor, parte de la población de células GABAérgicas, que se había pasado por alto en estudios anteriores. Esta población celular única parece contribuir en gran medida a la transferencia de señales desde el tálamo a toda la región del cerebro de la amígdala. Los investigadores utilizaron técnicas de inhibición optogenética durante los experimentos de condicionamiento del miedo en ratones para investigar el papel potencial de este tipo de células talámicas en el control del comportamiento del miedo condicionado.
«Los animales en los que las entradas talámicas dentro de la amígdala se silenciaron durante la presentación de los estímulos de tono y descarga de pies no mostraron un comportamiento de congelación, mientras que los ratones de control (sin silenciamiento optogenético) sí», dijo Ferenc. «Nuestras investigaciones destacaron que, en contraste con el concepto bien aceptado de asociación de señales en la amígdala, el tálamo lateral puede integrar estas señales y enviar información asociativa en la amígdala, dando forma al comportamiento de defensa».
Además de revelar el En presencia de señalización asociativa en el tálamo, Ferenc y sus colegas descubrieron que la combinación de un tono y una descarga eléctrica en las patas de los ratones durante su experimento de acondicionamiento cambiaba el patrón de activación de las células talámicas laterales de los animales. Esto sugiere que la actividad de estas células talámicas es plástica, o en otras palabras, que puede ser moldeada con el tiempo por señales ambientales relevantes. Curiosamente, los investigadores también descubrieron que la inhibición optogenética de las entradas talámicas impedía que los animales recordaran recuerdos de miedo.
En 1994, un renombrado neurocientífico llamado Joseph LeDoux introdujo la idea de que el tálamo proporciona dos rutas sensoriales a la amígdala. . La primera es una vía rápida y sin procesar que conduce directamente a respuestas conductuales rápidas, mientras que la segunda es una vía ‘indirecta’ y más lenta que pasa a través de regiones corticales asociadas con un comportamiento específico. Sorprendentemente, Ferenc y sus colegas identificaron la región talámica que podría estar involucrada en estos dos procesos, así como una población de células individuales que impulsa ambas vías hacia la amígdala.
«Nuestros resultados prueban que la amígdala no es el único lugar en el cerebro con la capacidad de emparejar las señales CS y US: la asociación CS-US se produce a nivel de las células talámicas laterales (que expresan calretinina) que luego transmiten esta información a la amígdala y la corteza «. Ferenc dijo. «La asociación de señales impulsa la plasticidad talámica, que se acompaña con el almacenamiento de memoria sobre el evento condicionante».
Investigaciones anteriores, incluido un estudio realizado por Kay Tye en 2008, introdujeron la idea de que la misma vía talámica identificada por Ferenc y sus colegas podrían participar en el aprendizaje de recompensas. Los hallazgos recopilados por los investigadores brindan nueva evidencia que sugiere que la población celular específica que estudiaron no solo transmite información sensorial a la amígdala, sino que, en general, también puede codificar información ambiental relacionada con las respuestas conductuales.
Al revelar otra población celular distinta que puede desempeñar un papel en el aprendizaje asociativo, el estudio reciente realizado por Ferenc y sus colegas podría abrir nuevas posibilidades para el diagnóstico y tratamiento de numerosos trastornos mentales, particularmente aquellos caracterizados por un aprendizaje asociativo inútil. En el futuro, su trabajo podría inspirar más estudios que investiguen la posible presencia de disfunciones talámicas en personas con trastornos de salud mental relacionados con el aprendizaje asociativo desadaptativo.
«Para examinar esto, primero, se debe revelar la naturaleza evolutivamente inversa de estas rutas laterales del tálamo-amígdala y se debe identificar la ubicación precisa de su elemento talámico en el cerebro humano, para proporcionar las coordenadas exactas para futuros investigación funcional», dijo Ferenc. «Si se encuentra un funcionamiento talámico anormal en los pacientes, la investigación futura sobre estas células talámicas, especialmente centrándose en sus vínculos moleculares y genéticos con los déficits de comportamiento, puede identificar una herramienta selectiva que nos permita ajustar su actividad y, por lo tanto, atenuar los síntomas».
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Los investigadores descubren nuevas vías en la amígdala del cerebro Más información: Boglrka Barsy et al. La señalización talámica asociativa y plástica a la amígdala lateral controla el comportamiento del miedo, Nature Neuroscience (2020). DOI: 10.1038/s41593-020-0620-z Información de la revista: Nature Neuroscience
2020 Science X Network
Cita: Explorando el rol de células en el tálamo lateral para controlar el comportamiento del miedo (12 de mayo de 2020) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-05-exploring-role-cells-lateral-thalamus.html Este documento está sujeto a los 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.