18 de septiembre de 2017
La noradrenalina es una hormona y un neurotransmisor que prepara nuestros cuerpos y nuestra mente para la acción. En el cuerpo, esto incluye funciones del sistema nervioso simpático, como el aumento de la frecuencia cardíaca, la presión arterial y el flujo sanguíneo a los músculos. En el cerebro, la noradrenalina nos ayuda a mantenernos alertas y centrar nuestra atención, pero también son importantes para el aprendizaje emocional, especialmente cuando se relaciona con miedo y ansiedad. Aunque los científicos han pensado durante mucho tiempo que todas las neuronas adrenérgicas en el locus coeruleus envíe las mismas señales al resto del cerebro a través de una sola población homogénea de células, algo no se sumó al equipo de RIKEN.
Como explica el líder del equipo Joshua Johansen, “el locus coeruleus funciona en muchos comportamientos, incluyendo aprendizaje emocional y flexibilidad cognitiva y conductual. Nos preguntamos cómo un sistema homogéneo podría regular estos aspectos aparentemente opuestos del comportamiento. Sorprendentemente, la respuesta fue que el sistema no es homogéneo ".
El equipo llegó a esta conclusión al examinar dos tipos de aprendizaje. El primero fue el aprendizaje del miedo en el que un animal aprende a asociar un sonido con un evento temeroso. Se sabe que este tipo de aprendizaje involucra aumentos de noradrenalina en una parte del cerebro llamada amígdala. El segundo fue la extinción del aprendizaje del miedo en el que la asociación entre el sonido y el evento se desaprueba a través de la repetición del sonido sin el evento temeroso. Este tipo de aprendizaje flexible implica aumentos de noradrenalina en una parte del cerebro llamada corteza prefrontal medial.
Los experimentos mostraron que durante el aprendizaje del miedo, la mayoría de las neuronas noradrenérgicas se activaban por la intensa situación aversiva. Sin embargo, a medida que las respuestas de miedo cambiaban durante la extinción, un grupo de neuronas del locus coeruleus se activó tempranamente en el aprendizaje cuando las reacciones de miedo aún eran altas, mientras que otro grupo comenzó a responder a medida que se desaprendía la asociación y se suprimían las reacciones emocionales.
Otros experimentos revelaron que el grupo de células noradrenérgicas activas durante estados de miedo envió proyecciones a la amígdala, mientras que el grupo activo durante la extinción se proyectó a la corteza prefrontal medial.
Las funciones de estas dos proyecciones separadas quedaron claras cuando el equipo usó optogenética para inhibir una u otra durante los diferentes estados de aprendizaje. La inhibición de la proyección a la amígdala durante el aprendizaje del miedo evitó que los animales asociaran el sonido con el evento temeroso, mientras que la inhibición durante la extinción facilitó el regreso a un comportamiento normal y flexible. En contraste, la inhibición de la proyección prefrontal no tuvo ningún efecto en el aprendizaje del miedo, sino que redujo el aprendizaje de la extinción, lo que resultó en animales que continuaron comportándose como si tuvieran miedo del sonido, aunque ya no predijera el evento temeroso.
“Aunque todas las células noradrenérgicas respondieron fuertemente durante el aprendizaje del miedo intenso, descubrimos que durante el aprendizaje de la extinción, cuando es necesario suprimir las respuestas emocionales, las poblaciones más pequeñas de células de noradrenalina se involucran en diferentes momentos”, relata Johansen. “Específicamente, la activación cambia de las células que proyectan la amígdala que intentan sostener respuestas de miedo, a las células que sobresalen de la corteza prefrontal que son importantes para anular estas respuestas emocionales. Esto es lo que permite un cambio desde reflexivo. respuestas emocionales a un comportamiento normal y flexible ".
Debido a que los medicamentos dirigidos al sistema de noradrenalina están actualmente en desarrollo para el tratamiento de los trastornos de ansiedad, estos hallazgos podrían tener un impacto en el descubrimiento futuro de medicamentos.
“Al comprender los circuitos detallados que subyacen al aprendizaje del miedo y el aprendizaje de la seguridad”, dice Johansen, “nuestro estudio sugiere que noradrenalinaLos enfoques de tratamiento basados en el miedo se beneficiarían de una orientación más específica y una regulación diferencial de estas poblaciones de células noradrenérgicas pro-miedo y anti-miedo ”.
El laboratorio ahora está examinando las diferencias moleculares entre estas diferentes poblaciones celulares con la esperanza de desarrollar mejores tratamientos farmacológicos para los trastornos de ansiedad.
Explora más: Los cerebros adultos producen nuevas células en un área previamente no descubierta.
Más información: La organización modular del sistema de noradrenalina del tronco cerebral coordina estados de aprendizaje opuestos, Nature Neuroscience (2017). DOI: 10.1038 / nn.4642
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