Nueva luz sobre los mecanismos cerebrales del placer.
ScienceDaily (21 de marzo de 2012) - Lo que caracteriza a muchas personas con depresión, esquizofrenia y otras enfermedades mentales es la anhedonia: la incapacidad de obtener placer de las experiencias que normalmente son placenteras. Exactamente por qué sucede esto no está claro. Pero una nueva investigación dirigida por neurocientíficos de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill Facultad de Medicina ha arrojado, literalmente, luz a la respuesta, lo que podría conducir al descubrimiento de nuevas terapias de salud mental. Un informe del estudio apareció el 20 de marzo en la revista Neuron.
El estudio utilizó una combinación de ingeniería genética y tecnología láser para manipular el cableado de una población específica de células cerebrales en una región profunda del cerebro medio que se sabe que promueve respuestas del comportamiento de recompensa.
"Durante muchos años se ha sabido que las neuronas dopaminérgicas del cerebro medio ventral, el área tegmental ventral, o VTA, están involucradas en el procesamiento de la recompensa y la motivación. Se sabe que esas neuronas están activadas durante la exposición a drogas y, naturalmente, a las experiencias gratificantes", dijo el autor principal del estudio Garret D. Stuber, PhD, profesor asistente en los departamentos de psiquiatría y fisiología celular y molecular, y el Centro de Neurociencia de la UNC Neuroscience Center.
"El enfoque principal de nuestro laboratorio es determinar qué otros tipos de circuitos neuronales o poblaciones neuronales genéticamente definidas podrían participar en la modulación de la actividad de esas neuronas, ya sea aumentando o disminuyendo su actividad", dijo Scott Stuber. "En nuestro estudio hemos encontrado que la activación de las neuronas GABAérgicas cercanas a la VTA inhiben directamente la función de las neuronas de dopamina, que es algo que nunca se había demostrado antes".En el pasado, los investigadores han tratado de echar un vistazo en el funcionamiento interno del cerebro mediante la estimulación eléctrica o por drogas, pero esas técnicas no podían cambiar de forma rápida y específica un solo tipo de célula o tipo de conexión. Pero con la optogenética, una técnica que surgió hace unos seis años, sí se puede.
En este estudio, los científicos utilizaron animales transgénicos con un gen extraño insertado en su genoma para expresar una enzima bacteriana que puede causar la recombinación del ADN de las neuronas GABAérgicas y de las no dopaminérgicas. Usando un método de transferencia génica desarrollada en la UNC y con el animal anestesiado, el equipo de Stuber transfirió proteínas sensibles a la luz llamadas "opsinas" - derivadas de algas o bacterias que necesitan luz para crecer- en el VTA, siendo su objetivo las células GABAérgicas. La presencia de estas opsinas extrañas en las neuronas GABA permitió a los investigadores excitarlas o inhibirlas mediante el bombeo de luz láser en el tejido cerebral.
Los animales fueron analizados en situaciones de recompensa con tareas sencillas para las que fueron entrenados, como asociar una señal a una recompensa (agua azucarada). Luego, a través de fibras ópticas, los investigadores hicieron brillar durante 5 segundos haces de láser sobre las neuronas GABAérgicas durante la etapa previa a la recompensa. Al otro día, activaron las neuronas durante la fase de recompensa, es decir cuando los animales bebían activamente el agua con azúcar.
"Lo que vimos fue que cuando se activan las células durante el período previo, o anticipación de recompensa, no se aporta nada a la respuesta del comportamiento en absoluto, pues no hubo ninguna diferencia en comparación con los animales no estimulados", explicó Scott Stuber.
"Mientras que durante la interacción activa con la sacarosa, sí se podía interrumpir la obtención de recompensa cuando se activan las neuronas. Los animales inmediatamente dejaban de beber la solución de sacarosa. Y cuando el estímulo cesaba, volvían a beber de nuevo." En otras palabras, la estimulación óptica de las neuronas GABAérgicas dio lugar a la interrupción del consumo de sacarosa. Los animales dejaron de beber.
Usando sofisticadas técnicas de electrofisiología y de medición de la actividad química de las neuronas, los investigadores pudieron monitorear la actividad de las neuronas GABAérgicas y dopaminérgicas. Se encontró una relación directa entre la activación de GABA y la supresión de la dopamina.
"Así que, básicamente, parece que estas neuronas GABAérgicas ubicadas en el VTA están apensas a micras de distancia de las dopaminérgicas y son reguladoras negativas de la función de la dopamina", propone Stuber.
"Cuando se activan, su función básica es la de suprimir la liberación de dopamina. Una disfunción en estas neuronas GABA potencialmente podrían subyacer a los diferentes aspectos de las enfermedades neuropsiquiátricas, como la depresión. Por lo tanto, podríamos pensar en ellas como un objetivo fisiológico nuevo para diversos aspectos de las enfermedades neuropsiquiátricas ".
Los coautores del estudio incluyen a Ruud van Zessen y Jana L. Phillips. Coautor Evgeny A. Budygin se encuentra en la Escuela de la Universidad Wake Forest de Medicina.
Este estudio fue apoyado con fondos del Cerebro y Comportamiento de la Fundación de Investigación (NARSAD), la Fundación Whitehall, la Fundación de la Esperanza, Instituto Nacional sobre el Abuso de Drogas, y el Departamento de Psiquiatría de la UNC-Chapel Hill.
Traducido por Rubén Carvajal Santana
Journal Reference:
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| En rojo: neuronas dopaminérgicas. En verde: fibras GABA |
"Durante muchos años se ha sabido que las neuronas dopaminérgicas del cerebro medio ventral, el área tegmental ventral, o VTA, están involucradas en el procesamiento de la recompensa y la motivación. Se sabe que esas neuronas están activadas durante la exposición a drogas y, naturalmente, a las experiencias gratificantes", dijo el autor principal del estudio Garret D. Stuber, PhD, profesor asistente en los departamentos de psiquiatría y fisiología celular y molecular, y el Centro de Neurociencia de la UNC Neuroscience Center.
"El enfoque principal de nuestro laboratorio es determinar qué otros tipos de circuitos neuronales o poblaciones neuronales genéticamente definidas podrían participar en la modulación de la actividad de esas neuronas, ya sea aumentando o disminuyendo su actividad", dijo Scott Stuber. "En nuestro estudio hemos encontrado que la activación de las neuronas GABAérgicas cercanas a la VTA inhiben directamente la función de las neuronas de dopamina, que es algo que nunca se había demostrado antes".En el pasado, los investigadores han tratado de echar un vistazo en el funcionamiento interno del cerebro mediante la estimulación eléctrica o por drogas, pero esas técnicas no podían cambiar de forma rápida y específica un solo tipo de célula o tipo de conexión. Pero con la optogenética, una técnica que surgió hace unos seis años, sí se puede.
En este estudio, los científicos utilizaron animales transgénicos con un gen extraño insertado en su genoma para expresar una enzima bacteriana que puede causar la recombinación del ADN de las neuronas GABAérgicas y de las no dopaminérgicas. Usando un método de transferencia génica desarrollada en la UNC y con el animal anestesiado, el equipo de Stuber transfirió proteínas sensibles a la luz llamadas "opsinas" - derivadas de algas o bacterias que necesitan luz para crecer- en el VTA, siendo su objetivo las células GABAérgicas. La presencia de estas opsinas extrañas en las neuronas GABA permitió a los investigadores excitarlas o inhibirlas mediante el bombeo de luz láser en el tejido cerebral.
Los animales fueron analizados en situaciones de recompensa con tareas sencillas para las que fueron entrenados, como asociar una señal a una recompensa (agua azucarada). Luego, a través de fibras ópticas, los investigadores hicieron brillar durante 5 segundos haces de láser sobre las neuronas GABAérgicas durante la etapa previa a la recompensa. Al otro día, activaron las neuronas durante la fase de recompensa, es decir cuando los animales bebían activamente el agua con azúcar.
"Lo que vimos fue que cuando se activan las células durante el período previo, o anticipación de recompensa, no se aporta nada a la respuesta del comportamiento en absoluto, pues no hubo ninguna diferencia en comparación con los animales no estimulados", explicó Scott Stuber.
"Mientras que durante la interacción activa con la sacarosa, sí se podía interrumpir la obtención de recompensa cuando se activan las neuronas. Los animales inmediatamente dejaban de beber la solución de sacarosa. Y cuando el estímulo cesaba, volvían a beber de nuevo." En otras palabras, la estimulación óptica de las neuronas GABAérgicas dio lugar a la interrupción del consumo de sacarosa. Los animales dejaron de beber.
Usando sofisticadas técnicas de electrofisiología y de medición de la actividad química de las neuronas, los investigadores pudieron monitorear la actividad de las neuronas GABAérgicas y dopaminérgicas. Se encontró una relación directa entre la activación de GABA y la supresión de la dopamina.
"Así que, básicamente, parece que estas neuronas GABAérgicas ubicadas en el VTA están apensas a micras de distancia de las dopaminérgicas y son reguladoras negativas de la función de la dopamina", propone Stuber.
"Cuando se activan, su función básica es la de suprimir la liberación de dopamina. Una disfunción en estas neuronas GABA potencialmente podrían subyacer a los diferentes aspectos de las enfermedades neuropsiquiátricas, como la depresión. Por lo tanto, podríamos pensar en ellas como un objetivo fisiológico nuevo para diversos aspectos de las enfermedades neuropsiquiátricas ".
Los coautores del estudio incluyen a Ruud van Zessen y Jana L. Phillips. Coautor Evgeny A. Budygin se encuentra en la Escuela de la Universidad Wake Forest de Medicina.
Este estudio fue apoyado con fondos del Cerebro y Comportamiento de la Fundación de Investigación (NARSAD), la Fundación Whitehall, la Fundación de la Esperanza, Instituto Nacional sobre el Abuso de Drogas, y el Departamento de Psiquiatría de la UNC-Chapel Hill.
Traducido por Rubén Carvajal Santana
Journal Reference:
- Ruud van Zessen, Jana L. Phillips, Evgeny A. Budygin, Garret D. Stuber. Activation of VTA GABA Neurons Disrupts Reward Consumption. Neuron, 2012; 73(6) pp. 1184 - 1194 DOI: 10.1016/j.neuron.2012.02.016
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