Sistema de recompensa cerebral y fMRI: Inactivación de vía neuronal causa falta de motivación durante el aprendizaje.

30/11/2023 at 06:11:43

Investigadores bloquean una vía cerebral de forma reversible.

Por primera vez, neurofisiólogos investigadores de KU Leuven, Harvard y la Universidad de Kyoto lograron desactivar reversiblemente una conexión entre dos áreas cerebrales en primates mientras realizaban tareas cognitivas; durante el experimento, la actividad cerebral fue monitorizada utilizando resonancia magnética funcional (fMRI, por sus siglas en inglés). Ninguna otra área cerebral fue afectada durante el proceso, lo cual representa una intervención selectiva en un área cerebral muy específica.

Esta desconexión tuvo un impacto negativo en la motivación de los primates, pero no en su comportamiento durante el aprendizaje, explicaron los científicos.

El proceso de aprendizaje es fundamental en el desarrollo neurocognitivo del ser humano y el sistema de recompensas del cerebro juega un papel muy importante en este proceso; por ejemplo, un bebé que aprende a caminar lo hace bajo la motivación de ser independiente y explorar el mundo por sí mismo, adquirir independencia es un gran logro a esta edad.

Motivación y recompensa son factores importantes al momento de aprender. Sin motivación, ni siquiera la persona más inteligente y productiva logrará el más simple objetivo.

Mediante un experimento en primates, los investigadores lograron comprender mejor cómo una vía cerebral específica influye en la motivación y en el aprendizaje por recompensas.

El experimento.

Inicialmente, los primates realizaron una actividad cognitiva observando figuras geométricas en una pantalla, donde la recompensa era directamente proporcional al esfuerzo realizado. Observar un triángulo rojo durante más tiempo significaba recibir más jugo de naranja; si observaban un círculo azul, recibían menos jugo. Los primates debían estar fuertemente motivados si querían recibir la recompensa más grande.

En una segunda tarea, observar una forma u otra conllevaba a recibir iguales cantidades de jugo, sin embargo, la frecuencia aumentaba al observar una figura en particular.

Durante el experimento, las figuras que otorgaban mayor cantidad de recompensa o mayor frecuencia de recompensas, cambiaron. Los primates aprendieron rápidamente a centrar su atención en las figuras más rentables.

Los investigadores inactivaron farmacológica y reversiblemente una vía neuronal, entre el área tegmental ventral (VTA) y el núcleo accumbens (NAc).

El área tegmental ventral es un grupo de neuronas dopaminérgicas mesencefálicas ampliamente involucradas en el sistema de recompensas natural del cerebro. El núcleo accumbens es una agrupación de neuronas subcorticales que está ubicado en el punto de encuentro entre el putamen y el núcleo caudado, formando parte de los núcleos basales del cerebro; también forma parte del circuito neuronal de recompensa, encargado de modular e integrar aspectos cognitivos, motivacionales y motores, permitiendo realizar acciones encaminadas hacia la búsqueda del placer.

Esta intervención realizada por los investigadores, tuvo un fuerte efecto en la motivación de los primates durante la ejecución de la primera tarea; de repente, los primates se conformaron con realizar la tarea más sencilla, que les otorgaba una pequeña recompensa.

Durante la segunda tarea, no hubo cambios en el comportamiento durante el aprendizaje basado en el reforzamiento.

La actividad cerebral de los primates fue registrada durante todo el experimento, los investigadores descubrieron que al inactivar la vía neuronal, aumentó la actividad cerebral y la conectividad funcional de forma sincrónica entre las áreas frontal y temporal. Este evento se relacionó, por lo tanto, con una disminución en la motivación.

Al parecer, esta vía neuronal tiene una importante función al mantener la motivación para realizar grandes esfuerzos, más no para conocer la relación entre un estímulo y una recompensa.

Y… ¿Para qué sirve todo esto?

La falta o el exceso de motivación son factores importantes en muchos trastornos psiquiátricos, como en la depresión, los trastornos de ansiedad, las adicciones, comportamientos compulsivos, trastornos del ánimo y la esquizofrenia. Actualmente, existen múltiples tratamientos farmacológicos, sin embargo, ninguno actúa de forma tan específica a nivel cerebral.

La resonancia magnética funcional (fMRI) utilizada en este experimento, el electroencefalograma (EEG) y las técnicas de espectroscopía infrarroja cercana (NIRS), representan técnicas de neuromonitorización ideales que permiten registrar los cambios en la actividad cerebral durante las intervenciones realizadas por los investigadores mientras llevan a cabo los experimentos.

Los estudios científicos de este tipo, que combinan técnicas farmacológicas y de neuromonitorización, junto con la realización de actividades cognitivas, permiten a los investigadores entender mucho mejor cómo funcionan las intrincadas conexiones neuronales del cerebro.

Mediante descubrimientos como este, será posible en el futuro ofrecer intervenciones mucho más precisas en los sistemas cerebrales, que tengan como objetivo (target) un área neuronal específica, permitiendo el desarrollo de mejores y más efectivas terapias para los trastornos mentales, más seguras y con menos efectos secundarios para los pacientes.

Y quizás también sea posible desarrollar tratamientos específicos para otros trastornos, como la obesidad, el dolor crónico, los trastornos de aprendizaje y muchas otras condiciones que requieran modulación a nivel neuronal.

Referencias:

1- Researchers reversibly disable brain pathway in primates.
https://medicalxpress.com/news/2020-08-reversibly-disable-brain-pathway-primates.html

2- Selective Mesoaccumbal Pathway Inactivation Affects Motivation but Not Reinforcement-Based Learning in Macaques.
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0896627320305304

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