ScienceDaily (noviembre 29, 2011) - Cuanta más materia gris tenga en la parte de su cerebro para la toma de decisiones y el procesamiento de pensamientos, mejor será su capacidad para evaluar las recompensas y las consecuencias. Puede parecer una conclusión obvia, pero un nuevo estudio realizado en el Laboratorio Nacional de Brookhaven del Departamento de Energía de EE. UU. Es el primero en mostrar este vínculo entre la estructura y la función en personas sanas, y el deterioro de la estructura y la función en las personas adictas a la cocaína. .
"Este estudio documenta por primera vez la importancia de recompensar el procesamiento de la integridad estructural de la materia gris en las partes de la corteza prefrontal del cerebro que están involucradas en la función ejecutiva de orden superior, incluido el autocontrol y la toma de decisiones", dijo Muhammad Parvaz. becario postdoctoral en Brookhaven Lab y coautor principal del artículo.
"Estudios anteriores realizados en Brookhaven y en otros lugares han explorado la integridad estructural de la corteza prefrontal en la adicción a las drogas y los componentes funcionales del procesamiento de recompensas, pero estos estudios se realizaron por separado", dijo Parvaz. “Queríamos saber si la función específica del procesamiento de recompensas podría 'mapearse' en la estructura cerebral subyacente, si estos dos están relacionados y cómo”, agregó.
Se han observado diferencias en el volumen de materia gris (la cantidad de materia cerebral formada por cuerpos de células nerviosas, a diferencia de los axones de "materia blanca" que forman las conexiones entre las células) en una variedad de enfermedades neuropsiquiátricas en comparación con estados saludables, explicó Anna Konova, la otra coautora principal del artículo. "Queríamos saber más sobre lo que significan estas diferencias funcionalmente en individuos sanos y en individuos adictos a las drogas", dijo.
Para explorar esta relación estructura-función, los científicos realizaron escáneres cerebrales por resonancia magnética (MRI) para medir el volumen cerebral en 17 personas sanas y 22 consumidores de cocaína. Las exploraciones recopilan medidas estructurales de todo el cerebro y se pueden analizar vóxel por vóxel, el equivalente a píxeles tridimensionales, para obtener medidas detalladas de regiones cerebrales individuales.
En un breve período de las exploraciones de resonancia magnética, los científicos también utilizaron electrodos colocados en el cuero cabelludo de los sujetos de investigación para medir una señal eléctrica particular conocida como P300 (un potencial relacionado con un evento derivado de un electroencefalograma en curso, o EEG, es decir, el tiempo). bloqueado para un evento en particular). Esta medida específica puede indexar la actividad cerebral relacionada con el procesamiento de recompensas. Durante estas grabaciones eléctricas, los sujetos realizaron una tarea psicológica cronometrada (presionando botones de acuerdo con un conjunto específico de reglas) con la perspectiva de ganar diferentes niveles de recompensa monetaria, desde sin dinero hasta 45 centavos por cada respuesta correcta con una recompensa potencial total. de $ 50.
Estudios previos realizados por el equipo de investigación han demostrado que, en sujetos sanos, la señal P300 aumenta en magnitud con la cantidad de recompensa monetaria ofrecida. Sin embargo, los individuos adictos a la cocaína no muestran esta respuesta diferencial en la medida P300 de la actividad cerebral, a pesar de que, al igual que los sujetos sanos, califican la tarea como más interesante y emocionante cuando la recompensa potencial es mayor.
El estudio actual extendió estos resultados al vincularlos por primera vez con las mediciones estructurales.
Los científicos utilizaron métodos estadísticos para buscar correlaciones entre la diferencia en la actividad cerebral observada en las condiciones de recompensa alta y sin recompensa (cuánto cambió la respuesta P300 del cerebro al aumentar la recompensa) y el volumen de materia gris en varias partes del cerebro medido vóxel por vóxel en las imágenes de resonancia magnética.
En los sujetos sanos, la magnitud del cambio en la señal P300 con recompensa creciente se correlacionó más fuertemente con el volumen de materia gris en tres regiones de la corteza prefrontal.
“Cuanto mayor es el volumen de materia gris en esas regiones en particular, más actividad cerebral aumenta para obtener la recompensa monetaria más alta en comparación con la condición de no recompensa”, dijo Konova.
Los individuos adictos a la cocaína habían reducido el volumen de materia gris en estas regiones en comparación con los sujetos sanos, y no había diferencias detectables entre las condiciones de recompensa en la medida P300 de actividad cerebral. Tampoco hubo correlaciones significativas entre el primero y el segundo (medidas de estructura y función) en los sujetos adictos a la cocaína.
"Estos hallazgos sugieren que el procesamiento de recompensa deteriorado puede atribuirse a déficits en la integridad estructural del cerebro, particularmente en las regiones corticales prefrontales implicadas en la función cognitiva y emocional de orden superior", dijo Parvaz. Por tanto, este estudio valida el uso de las medidas estructurales obtenidas por resonancia magnética como indicativo de déficits funcionales ”.
Las implicaciones son importantes para comprender la posible pérdida de control y la toma de decisiones desventajosa que puede ocurrir en personas que sufren de adicción a las drogas, explicó Konova: “Estos déficits de estructura-función pueden traducirse en comportamientos disfuncionales en el mundo real. Específicamente, la capacidad deficiente para comparar recompensas y la reducción de materia gris en la corteza prefrontal pueden culminar en la capacidad comprometida de experimentar placer y controlar el comportamiento, especialmente en situaciones de alto riesgo, por ejemplo, cuando se sienten ansias o bajo estrés, lo que lleva a las personas a consumen drogas a pesar de las consecuencias catastróficas ".
Los autores reconocen que todavía hay preguntas sobre si estos cambios en la estructura y función del cerebro son una causa o una consecuencia de la adicción. Pero el uso de técnicas de imágenes multimodales, como lo ilustra este estudio, puede abrir nuevas formas de abordar estas y otras preguntas relevantes para comprender la motivación humana tanto en el estado de salud como en el estado de la enfermedad, con especial relevancia para tratar la adicción a las drogas.
Esta investigación se realizó en Brookhaven Lab bajo la dirección de Rita Goldstein, directora del Grupo de neuropsicoimagen de Brookhaven Lab y autora correspondiente del artículo. Dardo Tomasi, del Instituto Nacional sobre Abuso de Alcohol y Alcoholismo, que dirige las instalaciones de resonancia magnética de Brookhaven, y Nora Volkow, directora del Instituto Nacional sobre Abuso de Drogas (NIDA), fueron coautores. La investigación fue financiada por una subvención a Goldstein de los Institutos Nacionales de Salud y por el Centro de Investigación Clínica General de la Universidad de Stony Brook.
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