Un equipo internacional de investigadores que incluye a Sofya Kulikova, investigadora sénior de la Universidad HSE-Perm, descubrió que la ketamina, al ser un inhibidor del receptor NMDA, aumenta el ruido de fondo del cerebro, provocando una mayor entropía de las señales sensoriales entrantes e interrumpiendo su transmisión entre el tálamo y el la corteza
por Anastasia Lobanova, Escuela Superior de Economía de la Universidad Nacional de Investigación
Este hallazgo puede contribuir a una mejor comprensión de las causas de la psicosis en la esquizofrenia. Un artículo con los hallazgos del estudio ha sido publicado en el European Journal of Neuroscience .
Los trastornos del espectro esquizofrénico afectan aproximadamente a una de cada 300 personas en todo el mundo. Las manifestaciones más comunes de estos trastornos son alteraciones perceptivas como alucinaciones, delirios y psicosis.
Una droga llamada ketamina puede inducir un estado mental similar a la psicosis en individuos sanos. La ketamina inhibe los receptores NMDA involucrados en la transmisión de señales excitatorias en el cerebro. Un desequilibrio de excitación e inhibición en el sistema nervioso central puede afectar la precisión de la percepción sensorial.
Actualmente se cree que cambios similares en el funcionamiento de los receptores NMDA son una de las causas de los trastornos de percepción en la esquizofrenia. Sin embargo, aún no está claro cómo ocurre exactamente este proceso en las regiones cerebrales involucradas.
Para averiguarlo, neurocientíficos de Francia, Austria y Rusia estudiaron cómo los cerebros de ratas de laboratorio procesan señales sensoriales con ketamina. Los investigadores examinaron las oscilaciones beta y gamma que se producen en respuesta a estímulos sensoriales en el sistema tálamo-cortical del cerebro de roedores, una red neuronal que conecta la corteza cerebral con el tálamo responsable de la transmisión de información sensorial desde los órganos de percepción al cerebro.
Las oscilaciones beta son ondas cerebrales en el rango de 15 a 30 Hz, y las ondas gamma son aquellas en el rango de 30 a 80 Hz. Se cree que estas frecuencias son críticas para codificar e integrar la información sensorial.
En el experimento, a las ratas se les implantaron microelectrodos para registrar la actividad eléctrica en el tálamo y la corteza somatosensorial, una región del cerebro que se encarga de procesar la información sensorial proveniente del tálamo. Los investigadores estimularon los bigotes de las ratas (vibrisas) y registraron las respuestas del cerebro antes y después de la administración de ketamina.
Una comparación de los dos conjuntos de datos reveló que la ketamina aumentó el poder de las oscilaciones beta y gamma en la corteza y el tálamo incluso en el estado de reposo antes de que se presentara un estímulo, mientras que la amplitud de las oscilaciones beta/gamma en el post de 200-700 ms. El período de estímulo fue significativamente menor en todos los sitios corticales y talámicos registrados después de la administración de ketamina.
El lapso de tiempo posterior a la estimulación de 200 a 700 ms es lo suficientemente largo para codificar, integrar y percibir la señal sensorial entrante. La disminución observada en el poder de las oscilaciones inducidas por estímulos sensoriales puede estar asociada con una percepción alterada.
El análisis también reveló que al inhibir los receptores NMDA, la administración de ketamina agregó ruido a las frecuencias gamma en el período posterior a la estimulación de 200 a 700 ms en un núcleo talámico y en una capa de la corteza somatosensorial. Se puede suponer que este aumento observado en el ruido, es decir, una reducción en la relación señal- ruido , también indica una capacidad disminuida de las neuronas para procesar las señales sensoriales entrantes.
Estos hallazgos sugieren que la psicosis puede desencadenarse por un aumento del ruido de fondo que altera la función de las neuronas talamocorticales. Esto, a su vez, podría ser causado por un mal funcionamiento de los receptores NMDA que afectan el equilibrio de inhibición y excitación en el cerebro. El ruido hace que las señales sensoriales sean menos definidas o pronunciadas. Además, esto puede causar arrebatos espontáneos de actividad asociados con una percepción distorsionada de la realidad.
«Las alteraciones descubiertas en la actividad eléctrica talámica y cortical asociadas con los trastornos del procesamiento de la información sensorial inducidos por la ketamina podrían servir como biomarcadores para probar fármacos antipsicóticos o predecir el curso de la enfermedad en pacientes con trastornos del espectro psicótico», dice Sofya Kulikova.
Más información: Yi Qin et al, La ketamina psicotomimética interrumpe la transferencia de información sensorial tardía en la red corticotalámica,
European Journal of Neuroscience (2022).
Thomas J. Reilly, Ketamine: Vinculación de la hipofunción del receptor NMDA, las oscilaciones gamma y la psicosis (comentario sobre Qin et al., 2022), European Journal of Neuroscience (2022). DOI: 10.1111/ejn.15872
