Publicado 02/06/2022 08:04

¿Cómo responde el cerebro a los acontecimientos sorprendentes?

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Archivo - Cerebro. - ISTOCK. - Archivo

MADRID, 2 Jun. (EUROPA PRESS) -

Cuando el cerebro necesita prestar atención a algo importante, una forma de hacerlo es enviar una ráfaga de noradrenalina, según un nuevo estudio del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Estados Unidos, publicado en la revista 'Nature'.

Este neuromodulador, producido por una estructura profunda del cerebro llamada locus coeruleus, puede tener efectos generalizados en todo el cerebro. En un estudio con ratones, el equipo del MIT descubrió que una función clave de la noradrenalina, también conocida como norepinefrina, es ayudar al cerebro a aprender de los resultados sorprendentes.

"Lo que este trabajo demuestra es que el locus coeruleus codifica los acontecimientos inesperados, y que prestar atención a esos acontecimientos sorprendentes es crucial para que el cerebro haga un balance de su entorno", afirma Mriganka Sur, catedrática de Neurociencia Newton del Departamento de Ciencias Cognitivas y del Cerebro del MIT, miembro del Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria del MIT y directora del Centro Simons para el Cerebro Social.

Además de su papel en la señalización de la sorpresa, los investigadores también descubrieron que la noradrenalina ayuda a estimular el comportamiento que conduce a una recompensa, sobre todo en situaciones en las que hay incertidumbre sobre si se ofrecerá una recompensa.

La noradrenalina es uno de los varios neuromoduladores que influyen en el cerebro, junto con la dopamina, la serotonina y la acetilcolina. A diferencia de los neurotransmisores, que permiten la comunicación de célula a célula, los neuromoduladores se liberan en grandes extensiones del cerebro, lo que les permite ejercer efectos más generales.

"Se cree que las sustancias neuromoduladoras perfunden grandes zonas del cerebro y, por tanto, alteran el impulso excitatorio o inhibitorio que reciben las neuronas de forma más puntual --afirma Sur--. Esto sugiere que deben tener funciones muy cruciales en todo el cerebro que son importantes para la supervivencia y para la regulación del estado cerebral".

Aunque los científicos han aprendido mucho sobre el papel de la dopamina en la motivación y la búsqueda de recompensas, se sabe menos sobre los otros neuromoduladores, incluida la noradrenalina. Se ha relacionado con la excitación y el aumento del estado de alerta, pero un exceso de noradrenalina puede provocar ansiedad.

Estudios anteriores sobre el locus coeruleus, la principal fuente de noradrenalina del cerebro, han demostrado que recibe información de muchas partes del cerebro y también envía sus señales a gran distancia. En el nuevo estudio, el equipo del MIT se propuso estudiar su papel en un tipo específico de aprendizaje llamado aprendizaje por refuerzo, o aprendizaje por ensayo y error.

Para este estudio, los investigadores entrenaron a ratones para que empujaran una palanca cuando escucharan un tono de alta frecuencia, pero no cuando escucharan un tono de baja frecuencia. Cuando los ratones respondían correctamente al tono de alta frecuencia, recibían agua, pero si empujaban la palanca cuando oían un tono de baja frecuencia, recibían una desagradable bocanada de aire.

Los ratones también aprendieron a empujar la palanca con más fuerza cuando los tonos eran más fuertes. Cuando el volumen era más bajo, tenían más dudas sobre si debían empujar o no. Y, cuando los investigadores inhibieron la actividad del locus coeruleus, los ratones dudaron mucho más en empujar la palanca cuando escucharon tonos de bajo volumen, lo que sugiere que la noradrenalina promueve el riesgo de obtener una recompensa en situaciones en las que la recompensa es incierta.

"El animal empuja porque quiere una recompensa, y el locus coeruleus proporciona señales críticas para decir, empuja ahora, porque la recompensa llegará", dice Sur.

Los investigadores también descubrieron que las neuronas que generan esta señal de noradrenalina parecen enviar la mayor parte de su producción a la corteza motora, lo que ofrece más pruebas de que esta señal estimula a los animales a actuar.

Aunque esa explosión inicial de noradrenalina parece estimular a los ratones para que actúen, los investigadores también descubrieron que a menudo se produce una segunda explosión una vez finalizada la prueba.

Cuando los ratones recibían una recompensa esperada, estas explosiones eran pequeñas. Sin embargo, cuando el resultado de la prueba era una sorpresa, las explosiones eran mucho mayores. Por ejemplo, cuando un ratón recibía una bocanada de aire en lugar de la recompensa que esperaba, el locus coeruleus enviaba una gran ráfaga de noradrenalina.

En los ensayos posteriores, ese ratón era mucho menos propenso a empujar la palanca cuando no estaba seguro de recibir una recompensa. "El animal ajusta constantemente su comportamiento --explica Sur--. Aunque ya haya aprendido la tarea, está ajustando su comportamiento en función de lo que acaba de hacer".

Los ratones también mostraron ráfagas de noradrenalina en los ensayos cuando recibían una recompensa inesperada. Estas ráfagas parecían extender la noradrenalina a muchas partes del cerebro, incluido el córtex prefrontal, donde se producen la planificación y otras funciones cognitivas superiores.

"La función de codificación de la sorpresa del locus coeruleus parece estar mucho más extendida en el cerebro, y eso puede tener sentido porque todo lo que hacemos está moderado por la sorpresa", añade.

Los investigadores planean ahora explorar la posible sinergia entre la noradrenalina y otros neuromoduladores, especialmente la dopamina, que también responde a las recompensas inesperadas. También esperan aprender más sobre cómo la corteza prefrontal almacena la memoria a corto plazo de la entrada del locus coeruleus para ayudar a los animales a mejorar su rendimiento en futuros ensayos.