Una de las funciones esenciales del cerebro de los animales es su capacidad para reaccionar emocionalmente y crear una respuesta ante cualquier estímulo externo, una disposición que a través de unos circuitos cerebrales les permite reconocer si ese estímulo es gratificante o aversivo.
Se trata de unos circuitos que se consideran fundamentales para la supervivencia de las especies, aunque cuando se altera su correcto funcionamiento se pueden desarrollar algunas patologías como la adicción o la depresión, de ahí que se les conceda una gran relevancia clínica.
Si bien se han logrado en los últimos años grandes avances en la investigación del sistema de recompensa y aversión del cerebro, su conocimiento continua siendo un gran reto para la ciencia. Sobre estos circuitos cerebrales, que participan en el procesamiento de los estímulos y provocan tanto una sensación placentera como aversiva en los animales, versó María José Sánchez Catalán en la Fundación Cañada Blanch.
María José Sánchez Catalán (València, 1983), doctora en Farmacia especializada en Neurociencia, es en la actualidad docente e investigadora de la Unidad Predepartamental de Medicina de la Universitat Jaume I de Castelló (UJI) y ha realizado estancias investigadoras en el Instituto Central de Salud Mental de Mannheim (Alemania) y en el Instituto de Neurociencias Celulares e Integradas del Centro Nacional de Investigaciones Científicas de Estrasburgo (Francia).
Con la conferencia "El cerebro, entre la recompensa y la aversión", cerró el décimo ciclo "ConecTalks" de divulgación científica. El ciclo, dirigido por el catedrático de Astronomía y Astrofísica de la Universitat de València, Vicent Martínez, y en el que colabora el Institut de CiènciesFisico-naturals de la Institució Alfons el Magnànim, forma parte del programa de actividades de la Cátedra de Divulgación de la Ciencia establecida entre la Fundación Cañada Blanch y la Universitat.
La neurocientífica valenciana inició su intervención hablando de la necesidad biológica de los animales de adaptarse al medio y señaló que "para que los animales puedan sobrevivir, necesitan adaptar sus conductas a los cambios ambientales, lo que implica que busquen estímulos que puedan ser recompensantes como la comida o el sexo o, por ejemplo, eviten estímulos aversivos como sería la presencia de un animal predador del que deberían huir para poder sobrevivir".
"En realidad -añadió- hay una necesidad biológica para que existan circuitos cerebrales, que permitan esta adaptación de la respuesta de los animales a los estímulos tanto positivos como negativos que se encuentran en el ambiente".
La interconexión de los circuitos cerebrales
Sánchez Catalán indicó asimismo que los núcleos cerebrales que procesan estos estímulos externos están interconectados directa o indirectamente para formar circuitos cerebrales, cuyo funcionamiento en conjunto nos permite comprender el procesado de información a nivel del cerebro.
Cuando el equilibrio en el funcionamiento de estos sistemas se encuentra afectado, se desarrollan patologías como la adicción o la depresión por un mal funcionamiento de aquellos.
"Por tanto -dijo- para conocer un poco los mecanismos neurobiológicos que subyacen en estas patologías, necesitamos en primer lugar conocer cómo el cerebro animal procesa los estímulos externos y adapta su conducta para obtener una recompensa, evitar un estímulo que le pueda resultar desagradable o, incluso, predecir con los estímulos ambientales si lo que va a suceder es algo positivo o negativo".
La investigadora de la UJI abordó a continuación los sistemas dopaminérgicos, -las rutas de neuronas que transmiten dopamina de una región del cerebro a otra-, y explicó que estos sistemas tienen un papel neuromodulador que es clave para entender los procesos cerebrales que subyacen en un funcionamiento cerebral normal y, por tanto, al posible desarrollo de patologías.
En este sentido aseguró que "antes de conocer qué sucede en una patología, debemos conocer en un funcionamiento normal de un animal cuáles son los núcleos cerebrales y cómo se relacionan entre ellos, es decir, cómo actúa el circuito global para responder a los estímulos ambientales y encauzar la conducta hacia una determinada acción".
Para analizar los sistemas dopaminérgicos, detalló las vías más estudiadas y, en concreto, la mesolímbica, cuyas neuronas dopaminérgicas van desde el área ventral tegmental (VTA) hasta el núcleo accumbens; la mesocortical, que conectan el VTA y la corteza frontal y la nigroestriatal, que comunica la sustancia nigra con el estriado dorsal del cerebro.
La funcionalidad del sistema dopaminérgico
En las últimas décadas se han realizado muchos estudios que vinculan estas vías con procesos como el aprendizaje relacionado con la obtención de recompensas, conductas que reflejan el estado motivacional del animal, o también funciones motoras.
Unos estudios destinados a conocer la funcionalidad de este sistema y cuáles son las partes de los circuitos que están implicados en cada uno de esos procesos, aseveró Sánchez Catalán, quien destacó que en los últimos años se ha conocido que existen algunos núcleos cerebrales que controlan el funcionamiento de los sistemas dopaminérgicos, y por tanto, pueden ser en última estancia responsables tanto de las funciones motoras como de la conducta motivacional.
Una cuestión ésta en la que la neurocientífica ha desarrollado básicamente sus últimas investigaciones con modelos animales, ratas machos en concreto, siempre bajo las normas de un comité de ética. En este sentido, resaltó que ha estado trabajando "en la caracterización de una estructura cerebral recientemente descrita, la cola del área tegmental ventral o núcleo rostromedial tegmental, que existe en roedores y monos, pero que se desconoce todavía si también existe en los humanos, aunque se considera que probablemente por razones evolutivas también esté presente en el cerebro humano".
Esta área cerebral, según dijo, "regula la actividad de las neuronas del sistema dopaminérgico, tanto del área tegmental ventral como de la sustancia nigra compacta, ambas regiones cerebrales claves puesto que contienen los cuerpos neuronales de las neuronas dopaminérgicas, que desde estas regiones proyectan a diferentes zonas del cerebro".
Sánchez Catalán añadió que de esta estructura cerebral se sabe que es uno de los principales reguladores de las funciones de las neuronas dopaminérgicas, pero se desconoce realmente en todos los procesos en los que puede estar implicada. Así, explicó que se han desarrollado numerosos estudios sobre esta área para conocer cómo regula los sistemas dopaminérgicos. "Nos hemos centrado en que podemos explicar las conductas con el funcionamiento de estos sistemas, pero si existe un área cerebral que los está controlando, debemos conocer también esta área que parece actuar", afirmó.
Drogas de abuso y estímulos aversivos
La investigadora de la UJI señaló que se ha descrito la conectividad neuroanatómica, una cuestión imprescindible para conocer primero las conexiones cerebrales existentes entre los diferentes núcleos, para posteriormente poder explicar la funcionalidad de un área en concreto. En este sentido, se refirió a que la cola del área tegmental ventral o núcleo rostromedial tegmental, actúa como un embudo recogiendo información de distintas partes del cerebro, tanto información sensorial como de equilibrio interno del organismo, y la integra para poder controlar los sistemas dopaminérgicos de manera inhibitoria.
Por lo tanto, aseveró, "sí que parece que la funcionalidad de esta estructura tiene un papel clave para explicar el funcionamiento de los sistemas dopaminérgicos". "Y si esto puede explicar un funcionamiento normal -dijo- podría estar implicado en el desarrollo de determinadas patologías psiquiátricas que se explican con alteraciones de los sistemas dopaminérgicos". En concreto, indicó que esta área cerebral está relacionada con el efecto de determinadas drogas de abuso, como por ejemplo las psicoestimulantes o los opioides, así como con los estímulos aversivos. En este último caso explicó que cuando el cerebro recibe un estímulo aversivo que produce disgusto en el animal -miedo, estrés o cualquier cosa que tenga un componente negativo-, dicha área parece estar implicada en el procesamiento de esa información.
Igualmente, Sánchez Catalán afirmó que esta zona del cerebro está también implicada en cuestiones de predicción: "Para que un animal pueda sobrevivir, -señaló-, necesita predecir qué es lo que va a a contecer y poder adaptar sus conductas para la supervivencia, que es el objetivo final, así que frente a un estímulo asociado a algo placentero o desagradable, como por ejemplo el contexto, el animal puede predecir si lo que va a suceder es algo positivo o negativo, algo esencial para la supervivencia y parece que esta estructura cerebral está muy relacionada con ello".
El control de las funciones motoras
Por otra parte, la neurocientífica valenciana se refirió a la investigación que realizó sobre esta área cerebral durante su periodo postdoctoral en el laboratorio dirigido por el doctor Michel Barrot en el Instituto de Neurociencias Celulares e Integradas de Estrasburgo. Unos estudios en los que se pudo demostrar, además del papel de la cola del área tegmental ventral en el procesamiento de la información aversiva, la implicación de esta zona del cerebro en el control de las funciones motoras, algo que puede tener mucho interés cuando se habla de enfermedades neurodegenerativas que cursan con síntomas motores como el Parkinson.
María José Sánchez Catalán cerró su intervención resaltando la necesidad de profundizar en el conocimiento de los circuitos cerebrales que participan en la adaptación de las conductas animales a los estímulos externos. Así, cuando se produjeran alteraciones en determinadas partes de esos sistemas y se desarrollaran patologías como la adicción o la depresión, podría entenderse cuáles son los mecanismos neurobiológicos que subyacen al desarrollo de estas patologías. "Un conocimiento que podría conducirnos en un futuro a desarrollar nuevos tratamientos e incluso a mejorar los ya existentes", concluyó.
