Todos estamos familiarizados con el reflejo de sobresalto, esa sacudida repentina e incontrolable que se produce cuando nos sorprende un ruido u otro estímulo inesperado.
por la Universidad de Massachusetts Amherst
Pero el cerebro también tiene un importante mecanismo de preatención para reprimir esa respuesta y desconectar los sonidos irrelevantes para que pueda ocuparse de la tarea que tiene delante.
Este mecanismo de preatención se denomina activación sensoriomotora y normalmente previene la sobrecarga cognitiva. Sin embargo, la compuerta sensoriomotora está comúnmente afectada en personas con esquizofrenia y otras afecciones neurológicas y psiquiátricas, incluido el trastorno de estrés postraumático (TEPT) y el trastorno obsesivo compulsivo (TOC).
«La reducción de la compuerta sensoriomotora es un sello distintivo de la esquizofrenia, y esto a menudo se asocia con problemas de atención y puede predecir otros déficits cognitivos», explica la neuróloga Karine Fénelon, profesora asistente de biología en la Universidad de Massachusetts Amherst. «Si bien la reversión de los déficits de activación sensoriomotora en roedores es un estándar de oro para la detección de fármacos antipsicóticos, las vías neuronales y los mecanismos celulares involucrados aún no se comprenden completamente, incluso en condiciones normales».
Para evaluar la compuerta sensoriomotora, los neurocientíficos miden la inhibición prepulso (PPI) del reflejo de sobresalto acústico. La PPI ocurre cuando se presenta un estímulo débil antes de un estímulo de sobresalto, que inhibe la respuesta de sobresalto.
Por primera vez, Fénelon y su equipo de UMass Amherst, entonces Ph.D. el estudiante José Cano (ahora investigador postdoctoral en el Centro Médico de la Universidad de Rochester) y Ph.D. estudiante Wanyun Huang — han demostrado cómo la amígdala, una región del cerebro típicamente asociada con el miedo, contribuye a la PPI activando pequeñas neuronas inhibidoras en el tallo cerebral del ratón. Este descubrimiento, publicado en la revista BMC Biology , avanza en la comprensión de los sistemas subyacentes a los PPI y en los esfuerzos para finalmente desarrollar terapias médicas para la esquizofrenia y otros trastornos al revertir los déficits pre-atentos.
«Hasta hace poco, se pensaba que la inhibición previa al pulso dependía de las neuronas del mesencéfalo que liberan el transmisor acetilcolina», explica Fénelon. «Eso se debió a que los estudios de pacientes con esquizofrenia involucraron déficits en el sistema colinérgico».
Pero existe una herramienta de neurociencia genial, la optogenética, que permite a los científicos usar la luz para identificar y controlar neuronas genéticamente modificadas en varios sistemas experimentales. «Es muy específico», dice Fénelon. «Antes de esto, no podíamos elegir qué neuronas manipular».
Su desafío era utilizar la optogenética para identificar qué circuitos en qué partes del cerebro estaban involucradas en la PPI. «Queríamos saber qué región del cerebro se conecta al núcleo del circuito de inhibición de sobresaltos en el tallo cerebral, por lo que colocamos trazadores o tinte para visualizar esas neuronas», dice Fénelon. «Con este enfoque pudimos identificar las neuronas de la amígdala conectadas al área del tronco encefálico en el centro del circuito de inhibición de sobresaltos».
A continuación, probaron con herramientas optogenéticas si esta conexión entre la amígdala y el tallo cerebral era importante para la inhibición del sobresalto. «Sabemos que en el cerebro de los pacientes con esquizofrenia también se altera la función de la amígdala, por lo que tenía sentido para nosotros que esta región del cerebro fuera relevante para la enfermedad», dice Fénelon.
Al fotomanipular las neuronas de la amígdala en ratones, demostraron que la amígdala parecía contribuir a la PPI al activar las neuronas inhibidoras o glicinérgicas del tallo cerebral. Específicamente, la PPI se redujo al cerrar las sinapsis excitadoras entre la amígdala y el tallo cerebral o al silenciar las propias neuronas inhibidoras del tallo cerebral. «Curiosamente, la reducción de PPI medida como resultado de estas manipulaciones fotográficas imitó la reducción de PPI observada en humanos con esquizofrenia y en modelos de esquizofrenia en ratones», dice Fénelon.
Para detallar mejor esta conexión, Fénelon y su equipo utilizaron la electrofisiología junto con la optogenética para registrar la actividad eléctrica de neuronas individuales tomadas de secciones delgadas del cerebro, in vitro. «Este método de registro muy preciso pero técnicamente desafiante nos permitió confirmar sin ninguna duda que las entradas excitadoras de la amígdala activan esas neuronas glicinérgicas en el tallo cerebral «, dice Fénelon.
Ella llama a este hallazgo «una pieza del rompecabezas» que señala el circuito de inhibición de prepulso. Ahora está trabajando en su laboratorio usando esta nueva información para identificar otras vías cerebrales e intentar revertir los déficits pre-atentos en un modelo de esquizofrenia en ratones . Un avance de este tipo permitiría a los investigadores comenzar a desarrollar fármacos que puedan apuntar con mayor precisión al tratamiento de los problemas de preatención.
