Activación y finalización de la actividad de las células cerebrales específicas

Los investigadores han descubierto neuronas particulares en el cerebro que señalan el comienzo y el final de la actividad neuronal cuando aprendemos nuevos movimientos o patrones de comportamiento.

Además, encontraron que esta actividad cerebral es esencial para aprender y ejecutar secuencias de acción novedosas, una actividad que a menudo se ve comprometida en pacientes que padecen trastornos como el Parkinson o el Huntington.

El comportamiento animal, incluido el nuestro, es muy complejo y muchas veces se ve como una secuencia de acciones o movimientos particulares, cada uno con un paso preciso de inicio y parada.

Esto es evidente en una amplia gama de habilidades, desde escapar de un depredador hasta tocar el piano. En todos ellos hay un primer paso inicial y otro que señala el final.

En este último trabajo, los investigadores exploraron el papel de ciertos circuitos cerebrales ubicados en los ganglios basales en este proceso.

Observaron el cuerpo estriado, su entrada dopaminérgica (neuronas productoras de dopamina que se proyectan hacia el cuerpo estriado) y su salida a la sustancia negra, otra área en los ganglios basales, y encontraron que ambos juegan un papel esencial en el inicio y terminación de nuevos Secuencias de comportamiento aprendidas.

Determinaron que cuando los ratones están aprendiendo a realizar una secuencia de comportamiento particular, hay una actividad neuronal específica que emerge en esos circuitos cerebrales y señala los pasos de inicio y terminación.

Curiosamente, estos son los circuitos que degeneran en los pacientes que padecen las enfermedades de Parkinson y Huntington, que también presentan deficiencias tanto en el aprendizaje de secuencias como en el inicio y finalización de los movimientos voluntarios.

Además, los investigadores pudieron manipular genéticamente esos circuitos en ratones, y demostraron que esto conduce a déficits en el aprendizaje de secuencias por parte de los ratones, una vez más, una característica compartida con los pacientes humanos afectados con trastornos de los ganglios basales.

Según el investigador Rui Costa de Portugal, las implicaciones de estos resultados:

“Para la ejecución de habilidades aprendidas, como tocar el piano o conducir un automóvil, es fundamental saber cuándo iniciar y detener cada secuencia particular de movimientos, y encontramos los circuitos neuronales que están involucrados en el inicio y terminación de las secuencias de acción que se aprenden.

"Esto puede ser de particular relevancia para los pacientes que padecen la enfermedad de Huntington y Parkinson, pero también para las personas que padecen otros trastornos como la compulsividad".

El coinvestigador Xin Jun del Instituto Nacional sobre Abuso de Alcohol y Alcoholismo, Institutos Nacionales de Salud (EE. UU.) Añade: “Esta actividad de inicio / parada aparece durante el aprendizaje y su alteración genética afecta gravemente el aprendizaje de nuevas secuencias de acción.

"Estos hallazgos pueden proporcionar una posible visión del mecanismo subyacente a las deficiencias en el aprendizaje y la ejecución de secuencias observadas en los pacientes de Parkinson y Huntington que han perdido neuronas de los ganglios basales que pueden ser importantes para generar la actividad de inicio y terminación en su cerebro".

Fuente: Instituto Gulbenkian de Ciencia