Nuestro estado emocional se rige en parte por una diminuta estructura cerebral conocida como amígdala, responsable de procesar las emociones positivas, como la felicidad, y las negativas, como el miedo y la ansiedad.
Un nuevo estudio del MIT descubre que estas emociones están controladas por dos poblaciones de neuronas genéticamente programadas para codificar recuerdos de acontecimientos temibles o placenteros. Además, estos conjuntos de células se inhiben mutuamente, lo que sugiere que un desequilibrio entre estas poblaciones puede ser responsable de trastornos como la depresión y el trastorno de estrés postraumático, poniendo de relieve el papel de los marcadores genéticos emociones.
"Las células de memoria positiva identificadas por los marcadores genéticos, que contrarrestan a las células de memoria negativa, prometen una oportunidad para identificar dianas moleculares eficaces para el tratamiento de trastornos emocionales como la depresión y el TEPT", afirma Susumu Tonegawa, catedrático Picower de Biología y Neurociencia y director del Centro RIKEN-MIT de Genética de Circuitos Neuronales del Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria.
Tonegawa es el autor principal del estudio, que aparece en el número del 17 de octubre de la revista Nature Neurociencia. Joshua Kim, estudiante de posgrado del MIT, es el autor principal del artículo.
Poblaciones diferenciadas
En 2014, el laboratorio de Tonegawa identificó un circuito cerebral que vincula los recuerdos con emociones positivas o negativas. Este circuito conecta neuronas del hipocampo, que recuerdan el contexto del recuerdo (qué ocurrió y dónde ocurrió), con neuronas de la amígdala basolateral (BLA), que almacena la asociación emocional del suceso.
En ese estudio, los investigadores también demostraron que podían invertir las asociaciones emocionales de un recuerdo, en ratones. Para conseguirlo, activaron artificialmente las células del hipocampo que habían estado almacenando un recuerdo negativo, mientras el ratón vivía una experiencia más feliz. Esto debilitó la asociación de miedo del recuerdo original y la sustituyó por un sentimiento más positivo, como indicaba la preferencia del ratón por un lugar determinado de su contenedor, demostrando el impacto de los marcadores genéticos emociones.
Sin embargo, la misma estrategia no tuvo efecto en las neuronas del BLA, lo que sugiere que esas neuronas están precomprometidas a codificar el miedo o la sensación de recompensa. "Parecen fijas en cuanto a los comportamientos que pueden impulsar", afirma Kim.
En el nuevo estudio, el laboratorio de Tonegawa se propuso identificar diferencias genéticas que pudieran utilizarse para distinguir las poblaciones que responden al miedo de las que responden a la recompensa. Tras analizar todos los genes activados en las células BLA, descubrieron un gen que se encuentra en las células BLA que codifican recuerdos positivos, pero no en las que codifican recuerdos negativos. También encontraron otro que marca exclusivamente a la población negativa.
El gen asociado a las neuronas de recompensa, conocido como ppp1r1b, es un gen bien conocido cuyo producto interviene en la señalización de la dopamina, necesaria para la sensación de placer. Se desconoce la función del gen asociado a las neuronas del miedo, rspo2.
"No sabemos qué hacen exactamente", afirma Kim. "Teóricamente debería haber una conexión entre el gen y la función celular, pero no necesariamente tenemos que entender qué hacen los genes. Sólo los usamos para discriminar las dos poblaciones".
Anatómicamente, el BLA se divide en dos secciones conocidas como posterior y anterior. Resulta que los marcadores identificados por los investigadores corresponden directamente a estas dos poblaciones: la región anterior está formada por células que expresan rspo, que codifican el miedo, y la región posterior contiene células que expresan ppp1r1b, que codifican la recompensa.
Sensación de desequilibrio
A continuación, los investigadores utilizaron la optogenética, una técnica que permite inhibir selectivamente las neuronas con luz, para confirmar el papel de las dos poblaciones en la formación de la memoria. Descubrieron que cuando se inhibían las neuronas rspo2, los ratones no podían formar recuerdos de miedo, y cuando se inhibían las neuronas ppp1r1b, no podían formar recuerdos positivos.
Los investigadores también descubrieron que cada población de neuronas puede inhibir a la otra: Cuando estimulaban la actividad de las neuronas de la recompensa, se suprimía la actividad de las neuronas del miedo, y viceversa. Esto sugiere que el cerebro equilibra constantemente la actividad entre estas dos poblaciones de neuronas.
"En última instancia, lo que tenemos es un vaivén entre lo positivo y lo negativo", dijo Kim. "Es muy especulativo, pero los síntomas de ansiedad y depresión pueden ser el resultado de un desequilibrio entre estas dos poblaciones".
Por ejemplo, es posible que las neuronas del miedo sobreexcitables o las neuronas de recompensa menos excitables provoquen sensaciones anormalmente fuertes de miedo o ansiedad, como las que experimentan las personas que padecen trastorno de estrés postraumático.
Los investigadores también exploraron las dianas del BLA, que envía mensajes a otras partes del cerebro para estimular respuestas conductuales ante acontecimientos temibles o placenteros. Descubrieron que las neuronas del miedo se proyectan a una parte del cerebro llamada núcleo accumbens, mientras que las neuronas de recompensa se proyectan tanto al núcleo accumbens como a otra parte de la amígdala, conocida como amígdala central, arrojando luz sobre el papel de los marcadores genéticos emociones en los circuitos neuronales. El laboratorio de Tonegawa investiga ahora estos circuitos con más detalle.
"Estos resultados suponen un gran avance en nuestra comprensión de cómo se procesan las emociones dentro del cerebro y cómo se resuelve el equilibrio entre las respuestas emocionales positivas y negativas", afirma Joshua Johansen, profesor del Instituto de Ciencias del Cerebro RIKEN.
"La identificación de marcadores moleculares para las diferentes poblaciones celulares de la amígdala permite, por primera vez, el acceso genético dirigido a estas redes emocionales opuestas, abriendo la puerta a muchos estudios futuros sobre la función y la disfunción emocional", afirma Johansen, que no formó parte del equipo de investigación.
La investigación fue financiada por los Institutos Nacionales de Salud, el Instituto de Ciencias del Cerebro RIKEN, el Instituto Médico Howard Hughes y la Fundación JPB.
Fuente: http://www.biosciencetechnology.com/news/2016/10/neuroscientists-identify-two-neuron-populations-encode-happy-or-fearful-memories
Fecha: 18/10/2016
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