Nuevos conocimientos sobre la función de la dopamina en pacientes con Parkinson
Los científicos del Virginia Tech Carilion Research Institute han medido la liberación del neurotransmisor clave con una precisión temporal sin precedentes en los cerebros de personas con la enfermedad de Parkinson.
Las mediciones, recopiladas durante la cirugía cerebral mientras los pacientes conscientes jugaban un juego de inversión, demuestran cómo la rápida liberación de dopamina codifica información crucial para la elección humana.
Los hallazgos pueden tener implicaciones generalizadas no solo para la enfermedad de Parkinson, sino también para otros trastornos neurológicos y psiquiátricos, como la depresión y la adicción.
Los investigadores detectaron cambios en los niveles de dopamina mil veces más rápido de lo que se había registrado previamente en humanos. Estas medidas rápidas, combinadas con una mayor especificidad química, permitieron a los científicos descubrir que la dopamina tiene un papel mucho más complejo de lo que se pensaba anteriormente.
El estudio se publicó hoy en laprocedimientos de la Academia Nacional de Ciencias.
"Más de 20 años de investigación en organismos modelo no humanos han pintado una imagen muy específica del papel presunto de la dopamina en la guía del comportamiento humano", dijo Read Montague, director del Laboratorio de Neuroimagen Humana del Instituto de Investigación Virginia Tech Carilion y autor principal de el papel.
"Y ahora, con estas medidas únicas en su tipo, realizadas directamente en humanos, hemos descubierto que esta imagen estaba lamentablemente incompleta".
Montague y su equipo trabajaron con neurocirujanos en Ciencias de la Salud de la Universidad de Wake Forest, Stephen Tatter, Adrian Laxton y el difunto Thomas Ellis, para medir las señales de dopamina en pacientes con la enfermedad de Parkinson sometidos a cirugía para implantar electrodos de estimulación cerebral profunda. Se ha demostrado que la estimulación cerebral profunda alivia los síntomas de la enfermedad de Parkinson.
Diecisiete pacientes se ofrecieron como voluntarios para permitir que el equipo de Montague registrara sus señales de dopamina durante la cirugía de implantación.
"Estamos estudiando un sistema que se está desmoronando en sus cerebros", dijo el Dr. Ken Kishida, primer autor del artículo y científico investigador del Instituto de Investigación Virginia Tech Carilion. "La enfermedad de Parkinson se caracteriza por la muerte de las neuronas liberadoras de dopamina, y estamos tratando de comprender los mecanismos subyacentes del proceso de la enfermedad".
Kishida y Montague notaron la generosidad de los pacientes que se ofrecieron como voluntarios para el estudio.
"Este tipo de acceso para medir las señales de dopamina es invaluable", dijo Kishida. "Y hemos realizado estas mediciones en 17 personas, es decir, 17 más que nunca".
Para capturar las señales de dopamina, especialmente en personas con menor actividad de dopamina, los investigadores tuvieron que desarrollar métodos extremadamente sensibles.
Los investigadores tomaron lecturas de los pulsos de dopamina ultrarrápidos mientras los pacientes conscientes jugaban un juego de inversión. Esperaban ver las respuestas de la dopamina en relación directa con las recompensas esperadas y los resultados reales. No lo hicieron.
"Analizamos el conjunto de datos de unos mil pulsos de dopamina, y fue plano", dijo Montague, quien también es profesor de física en la Facultad de Ciencias de Virginia Tech y director de la Unidad de Psiquiatría Computacional del Instituto de Investigación Carilion de Virginia Tech. "Las señales no distinguían entre una reacción positiva y una negativa".
Una vez que los investigadores tuvieron las mediciones, comenzaron a analizar lo que realmente estaba señalando la dopamina.
"Descubrimos que la dopamina rastrea dos factores: lo que sucedió y lo que podría haber sucedido", dijo Montague. “Nuestras neuronas de dopamina parecen rastrear si algo podría haber sido mejor o peor, y esta información está codificada por los rápidos cambios en la liberación de dopamina. Estos hallazgos pueden comenzar a revelar, en términos computacionales, lo que falta en el sistema de dopamina de los pacientes de Parkinson ".
Los hallazgos se han elaborado durante más de 20 años, desde los primeros estudios computacionales de Montague que examinaron los mecanismos de señalización de la dopamina.
La idea de que “lo que podría haber sido” es parte de cómo las personas evalúan los resultados reales no es nueva. Pero nadie esperaba que la dopamina hiciera el trabajo de combinar esta información en el cerebro humano.
Ahora que los investigadores han medido múltiples contribuciones a las señales de dopamina individuales, tienen aún más vías para explorar los sistemas de aprendizaje del cerebro humano en salud y enfermedad.
Fuente: Virginia Tech
