Las neuronas que monitorean la sanidad del cuerpo pueden secuestrar la toma de decisiones

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La ansiedad, la adicción y otros trastornos psiquiátricos a menudo se caracterizan por estados intensos de lo que los científicos llaman excitación: el corazón se acelera, la presión arterial aumenta, la respiración se acorta y se toman «malas» decisiones. En un esfuerzo por comprender cómo estos estados afectan los procesos de toma de decisiones del cerebro, los científicos de la Escuela de Medicina Icahn en Mount Sinai analizaron datos de un estudio anterior de primates no humanos. Descubrieron que dos de los centros de decisión del cerebro contienen neuronas que solo pueden monitorear la dinámica interna del cuerpo. Además, un mayor estado de excitación pareció reconectar uno de los centros al transformar algunas neuronas de toma de decisiones en monitores de estado internos.

«Nuestros hallazgos sugieren que los circuitos de toma de decisiones del cerebro pueden estar programados para monitorear e integrar constantemente lo que sucede dentro del cuerpo. Por esta razón, los cambios en nuestro nivel de excitación pueden alterar la forma en que funcionan estos circuitos», dijo Peter Rudebeck, PhD, Profesor asociado en el Departamento de Neurociencia de la Familia Nash y el Friedman Brain Institute of Mount Sinai y autor principal del estudio publicado en PNAS (Procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias). «Esperamos que estos resultados ayuden a los investigadores a comprender mejor las áreas del cerebro y los procesos celulares fundamentales que subyacen a varios trastornos psiquiátricos».

El estudio fue dirigido por Atsushi Fujimoto, MD, PhD, un instructor en el laboratorio del Dr. Rudebeck que había estudiado previamente cómo el cerebro controla la toma de riesgos.

Durante años, los científicos han descrito la relación entre la excitación y el desempeño en la toma de decisiones como una «curva en forma de U». Básicamente, un poco de excitación, como lo que siente después de una taza de café, podría producir el máximo rendimiento. Pero la excitación excesiva o insuficiente aumenta las posibilidades de que el cerebro tome decisiones lentas o incorrectas.

Los primeros resultados de este estudio apoyaron esta idea. Los investigadores analizaron datos de una serie anterior de experimentos que probaron la capacidad de tres monos rhesus para decidir entre recibir dos recompensas: muy jugosas y sabrosas. El Dr. Rudebeck realizó estos experimentos mientras trabajaba como becario postdoctoral en el Instituto Nacional de Salud Mental. Como se esperaba, los monos optaron constantemente por tener más jugo y, en promedio, tomaron esta decisión más rápido cuando sus corazones latían más rápido, lo que respalda la idea de que un estado de excitación favorece un mejor rendimiento.

A continuación, los investigadores analizaron la actividad eléctrica registrada por las neuronas en dos de los centros de decisión del cerebro llamados corteza orbitofrontal y corteza cingulada dorsal anterior.

Descubrieron que la actividad de aproximadamente una sexta parte de las neuronas en ambas áreas se correlacionaba con las fluctuaciones de la frecuencia cardíaca. En otras palabras, si la frecuencia cardíaca de un animal cambiara, la actividad de estas células también cambiaría, acelerándose o disminuyendo. Esta actividad parecía no verse afectada por las decisiones tomadas sobre los diferentes premios que estaban recibiendo los monos. Mientras tanto, la actividad de las células restantes en cada área parecía estar involucrada principalmente en el proceso de toma de decisiones.

«Los estudios de escaneo cerebral han sugerido que la excitación corporal altera la actividad de estos centros de decisión. Nuestros resultados apoyan esta idea a nivel celular y sugieren que el único trabajo de algunas de estas neuronas es rastrear estados internos o interoceptivos del cuerpo», dijo. Dr. Fujimoto. «La siguiente pregunta que tuvimos fue: ‘¿Qué podría suceder durante el tipo de estados de excitación elevados que se ven en pacientes que sufren de ansiedad, adicción y otros trastornos psiquiátricos?'»

Para responder a la pregunta, los investigadores analizaron los datos obtenidos después de que la amígdala, el centro emocional del cerebro, fuera desactivado quirúrgicamente en cada animal. Esto aumentó la frecuencia cardíaca hasta en 15 latidos por minuto. Ahora, en este estado elevado, cuanto más rápido latían los corazones de los animales, más lento tenían que elegir una recompensa. Esto sugiere que cuando aumentaba el estado de excitación de los animales, en realidad dificultaba la toma de decisiones.

Cuando el equipo analizó la actividad neuronal, encontraron algo aún más interesante. El intenso estado de excitación pareció alterar el papel que desempeñaban las neuronas durante la toma de decisiones. En ambos centros cerebrales, los investigadores vieron evidencia de una disminución en la cantidad de neuronas involucradas en la toma de decisiones. Además, en la corteza cingulada dorsal anterior, el número de neuronas que parecían seguir estados internos aumentó ligeramente. Esto alteró el equilibrio de la información representada en esta área, como si las señales neuronales para la toma de decisiones fueran «secuestradas» por la excitación.

«Aunque no es definitivo, nuestros resultados sugieren que un estado de excitación intensificado degrada y toma el control de los circuitos de toma de decisiones en el cerebro», dijo el Dr. Rudebeck. «Planeamos seguir estudiando cómo la excitación puede afectar la función cerebral superior y cómo esto contribuye a los trastornos psiquiátricos».

Este estudio fue apoyado por los Institutos Nacionales de Salud (MH110822), la iniciativa BRAIN de los NIH (MH117040), el Programa de Investigación Intramural de los NIH en el Instituto Nacional de Salud Mental (MH002886), la Fundación de Ciencias Takeda y una Fundación de Investigación del Cerebro y el Comportamiento. Beca para jóvenes investigadores (# 28979).

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