Las viejas neuronas que controlan los hábitos también pueden desempeñar un papel fundamental en el nuevo aprendizaje activo

Imagínese trabajando en su computadora y escribiendo la misma contraseña larga que ha usado durante años para acceder a su correo electrónico. Por costumbre realizas esta secuencia casi inconscientemente. Pero entonces, Un día, te topas con un atajo. Es más rápido, pero implica aprender y recordar un nuevo conjunto de pulsaciones de teclas.

En un estudio de roedores, Los científicos de la Escuela de Medicina Icahn en Mount Sinai descubrieron que una parte del cerebro que tradicionalmente se pensaba que controlaba la escritura de la secuencia antigua también puede desempeñar un papel fundamental en el aprendizaje de la nueva. Los resultados, publicado el 25 de agosto ^th en Comunicaciones de la naturaleza , sugieren que este proceso implica un delicado equilibrio en la actividad de dos circuitos neuronales vecinos:uno dedicado a nuevas acciones y el otro a viejos hábitos.

Durante años, los científicos pensaron que los hábitos y el aprendizaje Lo más probable es que las acciones gratificantes estuvieran controladas por diferentes partes del cerebro. Asombrosamente, Descubrimos que un área del cerebro que tradicionalmente se pensaba que se especializaba en la expresión de viejos hábitos también puede ayudar al cerebro a aprender nuevas acciones. Por último, Esperamos que estos resultados proporcionen nuevos conocimientos sobre las células y los circuitos cerebrales que subyacen a una variedad de trastornos que implican anomalías en la forma en que se controlan nuestras acciones. incluida la enfermedad de Parkinson y la adicción a las drogas ".

Paul J. Kenny, Doctor, el profesor Ward-Coleman y presidente del Departamento de Neurociencia de la Familia Nash en Mount Sinai y el autor principal del artículo

El estudio fue dirigido por Alexander C. W. Smith, Doctor, un instructor en el laboratorio de Kenny, y Sietse Jonkman, Doctor, un ex becario postdoctoral en Mount Sinai.

El aprendizaje activo ocurre cuando se hace algo, como mover un objeto, produce un beneficio, como encontrar comida o evitar a un enemigo. En este estudio, los investigadores examinaron el papel que juega el cuerpo estriado en este tipo de aprendizaje. Ubicado en lo profundo del cerebro, se sabe que el cuerpo estriado está involucrado en el control de movimientos y acciones.

"Aunque los científicos han planteado la hipótesis de que el cuerpo estriado está involucrado en el aprendizaje activo, pocos han probado esta idea, ", dijo el Dr. Jonkman." Queríamos echar un vistazo en profundidad a los circuitos estriatales que pueden estar involucrados con el aprendizaje activo ".

Para hacer esto, los investigadores probaron la capacidad de los roedores hambrientos para encontrar comida. El primer día de los experimentos, los roedores fueron colocados en una jaula especial y entrenados para ganar comida presionando una palanca dispensadora. Cada vez que un roedor experimental presionó la palanca, recibió una pastilla de alimento, mientras que los roedores de control no recibieron ninguna. Dos días después, los investigadores probaron el aprendizaje volviendo a colocar a los roedores en la jaula especial. Una vez en la jaula, los roedores experimentales presionaron vigorosamente la palanca a pesar de que ya no entregaba comida, indicando que habían aprendido con éxito la nueva acción, mientras que los roedores de control buscarían por todas partes y solo presionarían la palanca unas pocas veces.

En varios momentos durante los experimentos, los investigadores examinaron la actividad neuronal en los cerebros de los roedores. Descubrieron que inmediatamente después de una sesión de entrenamiento, las neuronas en áreas específicas del cuerpo estriado fueron más activas en roedores experimentales que en el grupo de control. Este fue un período en el que se sabe que la memoria de la acción recién aprendida se almacena, o codificado, en el cerebro para su uso posterior. Más destacado, esto se vio en el cuerpo estriado dorsolateral, el cuerpo estriado dorsomedial posterior, y el núcleo accumbens, sugiriendo que estas áreas jugaron un papel en el aprendizaje.

Para probar esto más a fondo, los investigadores inyectaron en cada área un fármaco, anisomicina, que evita que las células fabriquen las proteínas necesarias para el almacenamiento de la memoria a largo plazo. La droga se inyectó inmediatamente después de una sesión de entrenamiento o seis horas después, un momento en el que ya deberían haberse producido las nuevas proteínas necesarias para el almacenamiento de la memoria. Inesperadamente, Los investigadores encontraron que el fármaco sólo interrumpió la capacidad de los animales para recordar la nueva acción cuando se inyectó en el cuerpo estriado dorsolateral inmediatamente después de la sesión de entrenamiento. Las inyecciones en otras áreas no tuvieron ningún efecto sobre el aprendizaje.

"Nos sorprendieron estos resultados. Tradicionalmente, se piensa que el aprendizaje activo está codificado por el estriado dorsomedial posterior mientras que el estriado dorsolateral solo se ocupa de los hábitos. Pero eso no es lo que vimos ", dijo el Dr. Smith." En cambio, nuestros resultados sugirieron que, además de regular los hábitos, el cuerpo estriado dorsolateral también consolida el aprendizaje en acción inmediatamente después de que se ha aprendido la nueva acción ".

Otros experimentos apoyaron esta idea. Por ejemplo, Bloquear químicamente la actividad de las neuronas en el cuerpo estriado dorsolateral poco después de una sesión de entrenamiento también impidió que los roedores recordaran usar la palanca para recuperar comida.

Finalmente, cuando los investigadores observaron más de cerca esta área, descubrieron que el aprendizaje puede ser controlado por dos circuitos neuronales vecinos y contrarios que se sabe que responden al neurotransmisor dopamina. En un circuito la actividad de las células llamadas neuronas espinosas del medio receptor D1 aumentó inmediatamente después del entrenamiento, e inhibir estas células dificultaba el aprendizaje. A diferencia de, la actividad de las otras células, llamadas neuronas espinosas medianas del receptor D2, calmados después del entrenamiento y el bloqueo de su actividad mejoró la capacidad de los animales para recordar la nueva acción. En un conjunto separado de experimentos, los investigadores encontraron que el bloqueo de la actividad de la neurona D2 evitaba que los roedores mostraran hábitos aprendidos previamente.

"Nuestros resultados sugieren que existe un delicado equilibrio entre el nuevo aprendizaje activo y la expresión de viejos hábitos, que está controlado por la actividad yin-yang de dos poblaciones diferentes de neuronas en el cuerpo estriado dorsolateral, "dijo el Dr. Kenny." En el futuro, planeamos estudiar cómo la alteración de este equilibrio contribuye a las acciones desadaptativas en los trastornos cerebrales ".

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