Los neurocientíficos descubren un circuito que ayuda a redirigir la atención para enfocarse en amenazas potenciales.

La dopamina prepara el cerebro para una mejor vigilancia

Los neurocientíficos descubren un circuito que ayuda a redirigir la atención para enfocarse en amenazas potenciales.

Los neurocientíficos descubren un circuito que ayuda a redirigir la atención para enfocarse en amenazas potenciales. 

Imagina una manada de ciervos pastando en el bosque. De repente, una ramita se cierra cerca, y miran hacia arriba desde la hierba. El pensamiento de la comida está olvidado, y los animales están preparados para responder a cualquier amenaza que pueda aparecer.

Los neurocientíficos del MIT ahora han descubierto un circuito que creen que controla el desvío de la atención lejos de las actividades cotidianas, para centrarse en las amenazas potenciales. También encontraron que la dopamina es clave para el proceso: se libera en la corteza prefrontal del cerebro cuando se percibe el peligro, estimulando la corteza prefrontal para redirigir su enfoque a una parte del cerebro que responde a las amenazas.

“Durante mucho tiempo se pensó que la corteza prefrontal era importante para la atención y para las funciones cognitivas superiores: planificación, priorización y toma de decisiones. Es como si la dopamina fuera la señal que le indica al enrutador que cambie al envío de información por el camino para el comportamiento relacionado con el escape ", dice Kay Tye, profesora asociada del MIT de ciencias cognitivas y cerebrales y miembro del Instituto Picower para el Aprendizaje y el MIT. Memoria.

Cuando este circuito está desequilibrado, podría desencadenar un comportamiento ansioso y paranoico, posiblemente subyacente a algunos de los síntomas observados en la esquizofrenia, la ansiedad y la depresión, dice Tye.

Tye es el autor principal del estudio, que aparece en la edición del 7 de noviembre de Nature . Los autores principales son el ex estudiante graduado Caitlin Vander Weele, postdoctorado Cody Siciliano y la investigadora científica Gillian Matthews.

Respuesta de amenaza

Un papel importante de la corteza prefrontal, que es el asiento del pensamiento consciente y otra conducta cognitiva compleja, es dirigir la información a diferentes partes del cerebro.

En este estudio, Tye identificó dos poblaciones de neuronas en la corteza prefrontal, basándose en otras regiones del cerebro con las que se comunican. Un conjunto de neuronas envía información al núcleo accumbens, que está involucrado en la motivación y la recompensa, y el otro grupo transmite información al gris periacueductal (PAG), que forma parte del tronco cerebral. El PAG está involucrado en el comportamiento defensivo, como congelarse o correr.

Cuando percibimos un evento potencialmente peligroso, una región del cerebro llamada área tegmental ventral (VTA) envía dopamina a la corteza prefrontal, y Tye y sus colegas querían determinar cómo afecta la dopamina a las dos poblaciones que habían identificado. Para lograrlo, diseñaron un experimento donde las ratas fueron entrenadas para reconocer dos señales visuales, una asociada con el agua azucarada y otra con una descarga eléctrica leve. Luego, exploraron lo que sucedió cuando ambas señales se presentaron al mismo tiempo.

Descubrieron que si estimulaban la liberación de dopamina al mismo tiempo que se daban las señales, era mucho más probable que las ratas se congelasen (su respuesta normal a la señal de choque) que a dirigirse al puerto donde recibirían el agua azucarada. Si estimulaban la dopamina cuando solo se daba una de las señales, el comportamiento de las ratas no se veía afectado, lo que sugiere que la función de la dopamina es mejorar la respuesta de escape cuando los animales reciben información contradictoria.

"Las neuronas asociadas a la recompensa reducen su ataque en una cantidad considerable, lo que dificulta que prestes atención a una recompensa", dice Tye.

Otros experimentos sugirieron que la dopamina actúa ajustando la relación señal a ruido en las neuronas de la corteza prefrontal. El "ruido" es el disparo aleatorio de las neuronas, mientras que la "señal" es la entrada significativa que entra, como la información sensorial. Cuando las neuronas que se conectan al PAG reciben dopamina al mismo tiempo que un estímulo amenazador, su señal aumenta y el ruido disminuye. Los investigadores no están seguros de cómo sucede esto, pero sospechan que la dopamina puede activar otras neuronas que ayudan a amplificar las señales que ya llegan a las neuronas conectadas a PAG y suprimen la actividad de las neuronas que se proyectan al núcleo accumbens.

Adaptado para la supervivencia.

Este circuito cerebral podría ayudar a dar a los animales una mejor oportunidad de sobrevivir a una situación amenazante, dice Tye. Cualquier tipo de señal de peligro, como la ramita que asusta a una manada de ciervos, o un extraño que se topa con usted en la acera, puede producir una oleada de dopamina en la corteza prefrontal. Esta dopamina promueve una mayor vigilancia.

"Estarías a la defensiva", dice Tye. "Puede haber algunas veces que corres cuando no es necesario, pero la mayoría de las veces, podría tener sentido centrar tu atención en una amenaza potencial".

La desregulación de este cambio controlado por dopamina puede contribuir a trastornos neuropsiquiátricos como la esquizofrenia, dice Tye. Entre otros efectos, demasiada dopamina podría llevar al cerebro a pesar demasiado los insumos negativos. Esto podría resultar en paranoia, a menudo vista en pacientes con esquizofrenia, o ansiedad.

Tye ahora espera determinar con mayor precisión cómo afecta la dopamina a otros neurotransmisores involucrados en la modulación de la relación señal-ruido. También planea explorar más a fondo el papel de este tipo de modulación en la ansiedad y las fobias.

La investigación fue financiada por la Fundación JPB, el Fondo de Innovación del Instituto Picower, el Fondo de Investigación de Trastornos Neurológicos Picower, el Programa de Desarrollo de la Facultad Juvenil, la Fundación Klingenstein, un Premio Joven Investigador NARSAD, la Fundación de Células Madre de Nueva York, los Institutos Nacionales de Salud. , el Premio al Nuevo Innovador del Director de los NIH, y el Premio NIH Pioneer.

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