Respuesta neural a los estímulos visuales en ratón

Las alucinaciones se dan como resultado de alteraciones en la percepción y la cognición, pero los cambios en la actividad cerebral que subyacen en estas alteraciones no son bien comprendidos. En un estudio publicado ayer 26 de marzo en la revista Cell Reports, un equipo de investigadores mostraba cómo una droga alucinógena impacta en los cerebros de los ratones al nivel de neuronas individuales. Hallaron que las alucinaciones visuales pueden ser desencadenadas por la reducción en la señalización dentro del córtex visual, más que en un incremento, y por la alteración del tiempo de activación de las neuronas.

Además de ayudar a comprender cómo los alucinógenos afectan a la función cerebral, estos hallazgos tienen también implicaciones a la hora de imaginar las pistas neurológicas que pueden conducir al tratamiento de desórdenes como la esquizofrenia, que están caracterizadas por la presencia de alucinaciones.

Se puede esperar que aparezcan alucinaciones visuales como resultado de la activación frenética de las neuronas, o por señales que no coincidan. Pero nos sorprendió descubrir que, en cambio, la droga alucinógena conducía a una reducción de la actividad en el córtex visual”, señala el autor senior del estudio, Cris Niell, profesor asociado y miembro del Institute of Neuroscience en University of Oregon.

En el contexto del procesamiento visual, sin embargo, tiene sentido”, añade. “Comprender qué está ocurrierndo en el mundo es un balance entre recibir información y tu propia interpretación sobre ella. Si pones menos interés en lo que sucede alrededor y lo sobreinterpretas, la situación puede conducirte a sufrir alucinaciones”. Un ejemplo de ésto son las imágenes vívidas que a menudo vemos en sueños, aunque no haya señales visuales que entren en el cerebro; otro ejemplo son las alucinaciones que se experimentan tras largos períodos de tiempo en la oscuridad.

Este vídeo muestra la respuesta neural a los estímulos visuales que se mueven en un monitor enfrente del ratón, lo que resulta en una barra de actividad del córtex visual en ambos hemisferios cerebrales (la velocidad es un 2,5% mayor que el tiempo real) Crédito: Michaiel et al./Cell Reports

Estamos interesados en comprender cómo creamos representaciones del mundo utilizando la visión”, comenta Niell. “En muchas áreas de la biología, una de las mejores maneras de estudiar un proceso es observar qué sucede cuando se le perturba”. Los investigadores, incluyendo a la estudiante de postgrado Angie Michaiel y su compañero postdoctoral Phil Parker, decidieron que inducir alucinaciones sería una buena forma de investigar las señales visuales alteradas del cerebro.

La droga administrada a los ratones del estudio se llama DOI (2,5-dimetoxi-4-yodoanfetamina) y se utiliza frecuentemente en estudios con animales. Como otras drogas alucinógenas, incluyendo el LSD y la psilocibina, actúa en los receptores 2A de serotonina. Pero al contrario que estas otras drogas, no está regulada por la Agencia de Control de Drogas estadounidense, por lo que es más accesible a propósitos de investigación.

Tras la administración de la droga, los ratones recibieron estímulos visuales a través de una pantalla. Los investigadores utilizaron imagen de calcio y electrofisiología de una sola unidad para monitorizar las respuestas en sus cerebros, y observar qué neuronas se veían afectadas, por la estimulación visual y por la droga. Observaron que había una alteración en el tiempo de respuesta de las neuronas, acompañado por una reducción de la señalización. El hecho de que los ratones estuvieran despiertos fue significativo: muchas investigaciones previas que activaban los receptores 2A de serotonina en el cerebro se habían hecho con los animales anestesiados.

Este vídeo muestra la activación neuronal individual en respuesta a estímulos visuales (la velocidad es 4 veces mayor a la real). Crédito: Michaiel et al./Cell Reports

Los investigadores también pudieron confirmar que las señales generales enviadas y la organización de la actividad cerebral en el córtex visual era similar a lo que se ve en ausencia de la droga. Esto sugiere que la información visual que se transmite al cerebro no se modifica, simplemente se reduce en amplitud y se altera en el tiempo. Este tipo de mediciones no son accesibles en datos obtenidos de estudios de neuroimagen en humanos.

Existen limitaciones para estudiar las alucinaciones visuales en modelos animales porque los sujetos no pueden informar directamente de lo que están viendo. Pero la investigación ha demostrado que las drogas que causan alucinaciones en los seres humanos ocasionan cambios de movimiento claros en ratones, como contracciones de la cabeza y movimientos inusuales de las patas, lo que sugiere que afectan de manera similar a la función cerebral. Los experimentos futuros examinarán la capacidad de los ratones para hacer discriminaciones visuales, lo que potencialmente podría revelar si la percepción está alterada.

No creo que necesariamente hayamos encontrado el principal motivo para toda la causa subyacente de las alucinaciones, pero es probable que esto sea parte de ella“, concluye Niell. “Los datos que hemos recopilado proporcionarán una base para futuros estudios adicionales. En particular, planeamos utilizar la manipulación genética para estudiar partes particulares de este circuito con más detalle“. Además, como se sabe que el receptor de serotonina 2A desempeña un papel en la esquizofrenia, los investigadores especulan con que podría ser posible aplicar estos hallazgos para obtener una mejor comprensión de lo que está sucediendo.

Fuente: Cell Reports.

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