Estudio con ratones sugiere que neuronas específicas influyen en el comportamiento de quedarse o irse
Los neurocientíficos del Laboratorio Cold Spring Harbor (CSHL) ahora han identificado elementos clave del circuito que contribuyen a tales decisiones en la corteza cingulada anterior (ACC), parte de la corteza prefrontal.
En un estudio publicado en Naturaleza, Adam Kepecs, Ph.D., y su equipo descubrieron, por primera vez, tipos de células cerebrales específicas para un patrón de comportamiento particular en ratones: un patrón de "permanecer o continuar" llamado comportamiento de búsqueda de alimento.
El artículo muestra que la activación de dos tipos distintos de neuronas inhibidoras, conocidas como neuronas de somatostatina (SOM) y parvalbúmina (PV), tiene una fuerte correlación con el inicio y el final de un período de comportamiento de búsqueda de alimento.
Vincular tipos neuronales específicos a comportamientos bien definidos ha resultado extremadamente difícil.
"Existe una gran brecha en nuestro conocimiento entre nuestra comprensión de los tipos de neuronas en términos de su ubicación física y su lugar en cualquier circuito neuronal dado, y lo que estas neuronas realmente hacen durante el comportamiento", dijo Kepecs.
Parte del problema es el desafío técnico de realizar estos estudios en ratones vivos que se comportan libremente.
La clave para resolver ese problema es un modelo de ratón desarrollado en el laboratorio de Cold Spring Harbor Laboratory, en el que el ratón tiene una modificación genética que permite a los investigadores apuntar a una población específica de neuronas con cualquier proteína de interés.
El grupo de Kepecs, dirigido por Duda Kvitsiani y Sachin Ranade, utilizó este ratón para etiquetar tipos específicos de neuronas en el ACC con una proteína activada por luz, una técnica conocida como etiquetado optogenético.
Siempre que iluminaban los cerebros de los ratones de los que estaban grabando, solo las neuronas PV y SOM marcadas respondían rápidamente con un pico en la actividad, lo que permitía a los investigadores distinguirlas de la gran diversidad de respuestas celulares observadas en un momento dado.
El equipo registró la actividad neuronal en el ACC de estos ratones mientras realizaban un comportamiento de alimentación.
Descubrieron que las neuronas inhibidoras de PV y SOM respondían en el momento de las decisiones de búsqueda de alimento, en otras palabras, si quedarse a beber o ir a explorar a otro lado. Específicamente, cuando los ratones ingresaron a un área donde podían recolectar una recompensa de agua, las neuronas inhibidoras de SOM se apagaron y entraron en un período de actividad de bajo nivel, abriendo así una "puerta" para que la información fluya hacia ACC.
Cuando los ratones decidieron abandonar esa área y buscar en otra parte, las neuronas inhibidoras de PV se activaron y restablecieron abruptamente la actividad celular.
"El cerebro es complejo y está continuamente activo, por lo que tiene sentido que estos dos tipos de interneuronas inhibitorias definan los límites de un comportamiento como buscar alimento, abrir y luego cerrar la 'puerta' dentro de un circuito neuronal particular a través de cambios en su actividad". dijo Kepecs.
Este es un avance importante, que aborda un problema en la neurociencia del comportamiento que los científicos llaman "el zoológico de la respuesta cortical".
Cuando los investigadores registran la actividad neuronal en la corteza durante el comportamiento y no saben de qué tipo de neuronas están registrando, se observa una asombrosa variedad de respuestas.
Esto complica enormemente la tarea de interpretación. De ahí la importancia de los resultados del equipo de Kepecs, que muestran por primera vez que tipos específicos de neuronas corticales se pueden vincular a aspectos específicos del comportamiento.
“Pensamos en el cerebro y el comportamiento en términos de niveles; cuáles son los tipos de células y los circuitos o redes que forman; en qué regiones del cerebro se encuentran; y qué comportamiento es modulado por ellos ”, dijo Kepecs.
"Al observar que la actividad de tipos de células específicos en la corteza prefrontal se correlaciona con un período de comportamiento, hemos identificado un vínculo entre estos niveles".
Fuente: Laboratorio Cold Spring Harbor
