Cuando el cerebro necesita que prestemos atenci\u00f3n a algo importante, una forma en que puede hacerlo es enviando una r\u00e1faga de noradrenalina, seg\u00fan un nuevo estudio del Instituto Tecnol\u00f3gico de Massachusetts (MIT, por sus siglas en ingl\u00e9s), que se public\u00f3 en la revista cient\u00edfica Nature.<\/p>\n
Este neuromodulador, producido por una estructura profunda en el cerebro llamada locus coeruleus, puede tener efectos generalizados en todo el cerebro. En un estudio con ratones, el equipo del MIT descubri\u00f3 que una funci\u00f3n clave de la noradrenalina, tambi\u00e9n conocida como norepinefrina, es ayudar al cerebro a aprender de resultados sorprendentes.<\/p>\n
\u201cLo que muestra este trabajo es que el locus coeruleus codifica eventos inesperados, y prestar atenci\u00f3n a esos eventos sorprendentes es crucial para que el cerebro haga un balance de su entorno\u201d, dice Mriganka Sur, catedr\u00e1tica de neurociencia en el Departamento de Ciencias Cognitivas y del Cerebro del MIT, miembro del Instituto Picower de Aprendizaje y Memoria del MIT y directora del Centro Simons para el Cerebro Social.<\/p>\n
Adem\u00e1s de su papel en la se\u00f1alizaci\u00f3n de sorpresa, los investigadores tambi\u00e9n descubrieron que la noradrenalina ayuda a estimular el comportamiento que conduce a una recompensa, particularmente en situaciones en las que existe incertidumbre sobre si se ofrecer\u00e1 una recompensa.<\/p>\n
Comportamiento modulador<\/p>\n
La noradrenalina es uno de varios neuromoduladores que influyen en el cerebro, junto con la dopamina, la serotonina y la acetilcolina. A diferencia de los neurotransmisores, que permiten la comunicaci\u00f3n de c\u00e9lula a c\u00e9lula, los neuromoduladores se liberan en grandes porciones del cerebro, lo que les permite ejercer efectos m\u00e1s generales.<\/p>\n
\u201cSe cree que las sustancias neuromoduladoras perfunden grandes \u00e1reas del cerebro y, por lo tanto, alteran el impulso excitatorio o inhibidor que las neuronas reciben de una manera m\u00e1s puntual\u201d, explica Sur. \u201cEsto sugiere que deben tener funciones cerebrales muy importantes que son importantes para la supervivencia y la regulaci\u00f3n del estado cerebral\u201d.<\/p>\n
Si bien los cient\u00edficos han aprendido mucho sobre el papel de la dopamina en la motivaci\u00f3n y la b\u00fasqueda de recompensas, se sabe menos sobre los otros neuromoduladores, incluida la noradrenalina. Se ha relacionado con la excitaci\u00f3n y el aumento del estado de alerta, pero demasiada noradrenalina puede provocar ansiedad.<\/p>\n
Estudios previos del locus coeruleus, la principal fuente de noradrenalina del cerebro, han demostrado que recibe informaci\u00f3n de muchas partes del cerebro y tambi\u00e9n env\u00eda sus se\u00f1ales por todas partes. En el nuevo estudio, el equipo del MIT se propuso estudiar su papel en un tipo espec\u00edfico de aprendizaje llamado aprendizaje por refuerzo, o aprendizaje por ensayo y error.<\/p>\n
Para este estudio, los investigadores entrenaron ratones para empujar una palanca cuando escuchaban un tono de alta frecuencia, pero no cuando escuchaban un tono de baja frecuencia. Cuando los ratones respond\u00edan correctamente al tono de alta frecuencia, recib\u00edan agua, pero si empujaban la palanca cuando escuchaban un tono de baja frecuencia, recib\u00edan una desagradable bocanada de aire.<\/p>\n
Los ratones tambi\u00e9n aprendieron a empujar la palanca con m\u00e1s fuerza cuando los tonos eran m\u00e1s fuertes. Cuando el volumen era m\u00e1s bajo, ten\u00edan m\u00e1s dudas sobre si deb\u00edan empujar o no. Y, cuando los investigadores inhibieron la actividad del locus coeruleus, los ratones dudaron mucho m\u00e1s en empujar la palanca cuando escucharon tonos de volumen bajo, lo que sugiere que la noradrenalina promueve la posibilidad de obtener una recompensa en situaciones en las que la recompensa es incierta.<\/p>\n
\u201cEl animal empuja porque quiere una recompensa, y el locus coeruleus proporciona se\u00f1ales cr\u00edticas para decir, empuja ahora, porque la recompensa llegar\u00e1\u201d, dice Sur.<\/p>\n
Los investigadores tambi\u00e9n encontraron que las neuronas que generan esta se\u00f1al de noradrenalina parecen enviar la mayor parte de su producci\u00f3n a la corteza motora, lo que ofrece m\u00e1s evidencia de que esta se\u00f1al estimula a los animales a actuar.<\/p>\n
Sorpresa de se\u00f1alizaci\u00f3n<\/p>\n
Si bien esa r\u00e1faga inicial de noradrenalina parece estimular a los ratones para que act\u00faen, los investigadores tambi\u00e9n descubrieron que a menudo se produce una segunda r\u00e1faga una vez finalizada la prueba. Cuando los ratones recib\u00edan una recompensa esperada, estas explosiones eran peque\u00f1as. Sin embargo, cuando el resultado de la prueba era una sorpresa, las explosiones eran mucho mayores. Por ejemplo, cuando un rat\u00f3n recib\u00eda una bocanada de aire en lugar de la recompensa que esperaba, el locus coeruleus enviaba una gran r\u00e1faga de noradrenalina.<\/p>\n
En los ensayos posteriores, ese rat\u00f3n era mucho menos propenso a empujar la palanca cuando no estaba seguro de recibir una recompensa. \u201cEl animal ajusta constantemente su comportamiento\u201d, detalla Sur. \u201cAunque ya haya aprendido la tarea, est\u00e1 ajustando su comportamiento en funci\u00f3n de lo que acaba de hacer\u201d.<\/p>\n
Los ratones tambi\u00e9n mostraron r\u00e1fagas de noradrenalina en los ensayos cuando recib\u00edan una recompensa inesperada. Estas r\u00e1fagas parec\u00edan extender la noradrenalina a muchas partes del cerebro, incluido el c\u00f3rtex prefrontal, donde se producen la planificaci\u00f3n y otras funciones cognitivas superiores. \u201cLa funci\u00f3n de codificaci\u00f3n de la sorpresa del locus coeruleus parece estar mucho m\u00e1s extendida en el cerebro, y eso puede tener sentido porque todo lo que hacemos est\u00e1 moderado por la sorpresa\u201d, a\u00f1ade el experto.<\/p>\n
Los investigadores planean ahora explorar la posible sinergia entre la noradrenalina y otros neuromoduladores, especialmente la dopamina, que tambi\u00e9n responde a las recompensas inesperadas. Tambi\u00e9n esperan aprender m\u00e1s sobre c\u00f3mo la corteza prefrontal almacena la memoria a corto plazo de la entrada del locus coeruleus para ayudar a los animales a mejorar su rendimiento en futuros ensayos.<\/p>\n
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