Publicado 11/07/2022 07:52

¿Cómo el cerebro impide la precipitación a la hora de tomar decisiones?

Archivo - Businessman entering the brain. Vector illustration.
Archivo - Businessman entering the brain. Vector illustration. - GETTY IMAGES/ISTOCKPHOTO / ZAIEIU - Archivo

MADRID, 11 Jul. (EUROPA PRESS) -

Un nuevo estudio ha descubierto cómo el cerebro impide que nos precipitemos al tomar decisiones. "Descubrimos una zona del cerebro responsable de impulsar la acción y otra de suprimir ese impulso. También pudimos desencadenar el comportamiento impulsivo manipulando las neuronas de estas áreas", afirma el autor principal del estudio, Joe Paton, Director del Programa de Neurociencia Champalimaud de Portugal.

Según publican en la revista 'Nature', el equipo de Paton se propuso resolver un enigma que surgió en parte de las enfermedades de Parkinson y Huntington. Estas enfermedades se manifiestan como trastornos del movimiento con síntomas muy opuestos. Mientras que los pacientes de Huntington sufren movimientos involuntarios e incontrolados, los de Parkinson tienen dificultades para iniciar la acción. Curiosamente, ambas afecciones se derivan de una disfunción de la misma región del cerebro: los ganglios basales y se preguntaron cómo puede la misma estructura sostener funciones contradictorias.

Según Paton, una pista valiosa surgió de estudios anteriores, que identificaron dos circuitos principales en los ganglios basales: las vías directas e indirectas. Se cree que mientras la actividad de la vía directa promueve el movimiento, la indirecta lo suprime. Sin embargo, se desconocía en gran medida la forma precisa en que se lleva a cabo esta interacción.

Paton adoptó un enfoque original del problema. Mientras que los estudios anteriores investigaban los ganglios basales durante el movimiento, el equipo de Paton se centró en la supresión de la acción activa.

El equipo diseñó una tarea en la que los ratones tenían que determinar si un intervalo que separaba dos tonos era más largo o más corto que 1,5 segundos. Si era más corto, se les proporcionaría una recompensa en el lado izquierdo de la caja, y si era más largo, estaría disponible en el derecho.

"La clave era que el ratón tenía que permanecer perfectamente quieto en el periodo entre los dos tonos --dice Bruno Cruz, estudiante de doctorado en el laboratorio--. Así que, aunque el animal estuviera seguro de que había pasado la marca de 1,5 segundos, tenía que suprimir el impulso de moverse hasta después de que sonara el segundo tono, y sólo entonces ir a por la recompensa".

Los investigadores hicieron un seguimiento de la actividad neuronal de ambas vías mientras el ratón realizaba la tarea. Como en estudios anteriores, los niveles de actividad eran similares cuando el ratón se movía. Sin embargo, las cosas cambiaron durante el periodo de supresión de la acción.

"Curiosamente, a diferencia de la coactivación que nosotros y otros hemos observado durante el movimiento, los patrones de actividad de las dos vías eran sorprendentemente diferentes durante el periodo de supresión de la acción. La actividad de la vía indirecta era en general mayor y aumentaba continuamente mientras el ratón esperaba el segundo tono", añade Cruz.

Según los autores, esta observación sugiere que la vía indirecta apoya de forma flexible los objetivos de comportamiento del animal. "A medida que pasa el tiempo, el ratón confía más en que está en un ensayo de 'intervalo largo'. Y así, su impulso de moverse es cada vez más difícil de contener. Es probable que este aumento continuo de la actividad refleje esta lucha interna", explica.

Inspirado por esta idea, Cruz probó el efecto de inhibir la vía indirecta. Esta manipulación hizo que los ratones se comportaran de forma impulsiva con más frecuencia, aumentando significativamente el número de ensayos en los que se lanzaban al puerto de recompensa de forma prematura. Con este enfoque innovador, el equipo descubrió efectivamente un "interruptor de impulsividad".

"Este descubrimiento tiene amplias implicaciones --asegura Paton--. Además de la clara relevancia para el Parkinson y la enfermedad de Huntington, también proporciona una oportunidad única para investigar condiciones de control de los impulsos, como la adicción y el trastorno obsesivo-compulsivo".

El equipo identificó una región del cerebro que suprime activamente el impulso de actuar, pero pretendían conocer dónde se origina ese impulso. Como se cree que la vía directa promueve la acción, el sospechoso inmediato fue la vía directa de la misma región. Sin embargo, el comportamiento de los ratones prácticamente no se vio afectado cuando los investigadores la inhibieron.

"Sabíamos que los ratones experimentaban un fuerte impulso para actuar porque la eliminación de la supresión promovía la acción impulsiva. Pero no estaba claro de inmediato dónde podía estar el lugar de la promoción de la acción. Para responder a esta pregunta, decidimos recurrir a la modelización computacional", recuerda Paton.

"Los modelos matemáticos son extremadamente útiles para dar sentido a sistemas complejos, como éste --añade Gonçalo Guiomar, estudiante de doctorado en el laboratorio--. Tomamos los conocimientos acumulados sobre los ganglios basales, los formulamos matemáticamente y comprobamos cómo el sistema procesa la información. Luego combinamos la predicción del modelo con las pruebas de estudios anteriores e identificamos un nuevo y prometedor candidato: el estriado dorsomedial".

La hipótesis del equipo era correcta. Inhibir las neuronas de la vía directa en esta nueva región fue suficiente para alterar el comportamiento del ratón. "Las dos regiones de las que registramos están situadas en una parte de los ganglios basales llamada estriado. La primera zona se encarga de las llamadas funciones motoras-sensoriales de 'bajo nivel' y la segunda se dedica a funciones de 'alto nivel' como la toma de decisiones", explica Guiomar.

Los autores sostienen que sus hallazgos son contrarios a la percepción general del funcionamiento de los ganglios basales, que es más centralizada, y que su modelo ofrece una perspectiva novedosa sobre el funcionamiento de los ganglios basales.

"Nuestro estudio indica que existen potencialmente múltiples circuitos neuronales en el cerebro que compiten constantemente sobre qué acción ejecutar a continuación. Esta visión es importante para comprender más profundamente cómo funciona este sistema, lo que es imprescindible para tratar ciertos trastornos del movimiento, pero va aún más allá -subraya Paton--. Las observaciones de la neurociencia son la base de muchas técnicas de aprendizaje automático e inteligencia artificial. La idea de que la toma de decisiones puede producirse a través de la interacción de numerosos circuitos paralelos dentro del mismo sistema podría resultar útil para diseñar nuevos tipos de sistemas inteligentes".

Por último, Paton sugiere que quizá uno de los aspectos más singulares del estudio sea su capacidad para acceder a las experiencias cognitivas internas. "La impulsividad, la tentación... Estos procesos internos son algunas de las cosas más fascinantes que hace el cerebro, porque reflejan nuestra vida interior. Pero también son los más difíciles de estudiar, porque no tienen muchos signos externos que podamos medir". Poner en marcha este nuevo método fue un reto, pero ahora disponemos de una poderosa herramienta para investigar los mecanismos internos, como los que intervienen en la resistencia y la sucesión a la tentación", concluye.