Un equipo de científicos estudia cómo se procesa el miedo en el cerebro

El objetivo de un grupo de investigadores brasileños consiste en localizar los circuitos neuronales implicados en la organización de respuestas de defensa ante distintas situaciones de peligro

Por Karina Toledo, desde Río de Janeiro

Agência FAPESP – Distintas situaciones de peligro requieren diferentes respuestas defensivas; por ende, la información que llega al cerebro desde el ambiente debe procesarse en circuitos neuronales disímiles.

La localización de estos circuitos y la comprensión acerca de cómo se organizan en el cerebro las variadas respuestas de miedo y de estrés constituyen el objetivo de un grupo de científicos del Instituto de Ciencias Biomédicas de la Universidad de São Paulo (ICB-USP), Brasil, en el marco de un Proyecto Temático que cuenta con el apoyo de la FAPESP y con la coordinación del profesor Newton Sabino Canteras.

La investigadora Simone Motta presentó una parte de los resultados de este estudio durante la novena edición del Congreso Mundial sobre el Cerebro (IBRO 2015), realizado en Río de Janeiro entre los días 7 y 11 de julio.

“La comprensión de cómo percibe y reacciona el encéfalo ante situaciones de miedo puede ayudar a entender diversas neuropatologías. En el caso del modelo de defensa social, que representa el miedo de un individuo de la misma especie, podría ayudar a entender también la depresión”, dijo Motta en entrevista a Agência FAPESP.

Durante su doctorado, Motta investigó los circuitos neurales implicados en el comportamiento de defensa social en modelos animales. Su experimento consistió en poner a una rata “intrusa” en una caja anteriormente habitada por una pareja de la misma especie.

“Se retira a la hembra y en su lugar se pone otro macho. El residente más antiguo asume un comportamiento agresivo, territorial, en tanto que el intruso demuestra sumisión. Esta derrota social es una de las situaciones más estresantes para una rata. El animal pierde el estatus que ostentaba en su grupo anterior y su respuesta conductual se ve drásticamente alterada en este experimento, que induce alteraciones similares a la depresión”, explicó la investigadora.

El trabajo desarrollado en el ICB-USP mostró de manera inédita que el circuito neural que se activa en esta situación de miedo de un individuo de la misma especie es distinto al circuito activado ante el miedo que genera un predador. Los resultados salieron publicados en 2009 en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) y alteraron el paradigma de los estudios sobre este tema (lea más en: http://revistapesquisa.fapesp.br/es/2010/05/01/los-caminos-del-miedo).

“Resulta importante que esos caminos neurales sean distintos para que la respuesta se adecue a cada situación. Frente al predador, la reacción dependerá de la distancia. Si el mismo estuviera muy cerca, la única posibilidad de sobrevivir sería atacarlo. Si la distancia permitiera correr, se debería huir. De estar lo suficientemente lejos como para no ser visto, se debe permanecer inmóvil. En tanto, en la defensa social, el intruso deja el vientre a la muestra y levanta las patas delanteras para impedir que el residente lo muerda”, comentó la investigadora.

El grupo mostró que, durante ese comportamiento de defensa social, un núcleo del hipotálamo conocido como premamilar dorsal se encontraba sumamente activo. Estudiaron de dónde provenían las señales que llegaban a la región hipotalámica y, posteriormente, hacía dónde se proyectaba dicha información.

“En uno de los experimentos, indujimos una lesión en el núcleo premamilar dorsal con el uso de sustancias neurotóxicas y observamos que el roedor perdía muchas respuestas de defensa social, dejando de demostrar sumisión. El animal también permanecía más tranquilo en la brega con el investigador, y parecía no sentir estrés. La liberación de corticosterona [la equivalente en los animales al cortisol, la hormona del estrés] se mantuvo inalterada tras el ataque del residente”, comentó Motta.

Con la intención de demostrar que esa región hipotalámica no estaría implicada en cualquier tipo de estrés –sólo en el estrés social–, el grupo recurrió a un modelo de inmovilización.

“Es un experimento muy aplicado en el estudio del estrés y consiste en poner al roedor dentro de un tubo, de forma tal que no logre moverse. Este modelo provoca una gran activación del núcleo paraventricular del hipotálamo, conocidamente relacionado con el estrés. Durante el tiempo que permanece en el tubo y tras ser retirado, el animal queda muy agitado y es difícil tratarlo”, explicó la investigadora.

Para sorpresa de Motta y sus colaboradores, tras inducirse una lesión en el núcleo premamilar dorsal, el comportamiento del roedor cambió completamente cuando se lo puso en el tubo. Permaneció tranquilo, como si nada hubiese sucedido. Pruebas subsiguientes mostraron que en ese modelo también se registraba una pequeña activación neuronal en el núcleo premamilar dorsal.

“Comenzamos entonces a investigar qué tenían en común esos dos modelos –el del tubo y el de defensa social– y arribamos a la conclusión que es el acorralamiento. En ambas situaciones el roedor se ve amenazado y sin medios para escapar”, explicó Motta.

Las conclusiones de este trabajo salieron publicadas en la revista Physiology & Behavior.

Encender y apagar neuronas

De acuerdo con Motta, el núcleo premamilar dorsal se activa en situaciones de gran importancia para los roedores, de emergencia efectiva. Con todo, y dependiendo de cada situación, regiones distintas de ese mismo núcleo organizarán la respuesta de defensa. Cada una de esas subregiones tiene proyecciones distintas dentro del cerebro.

Para comprender mejor los factores que influyen sobre el procesamiento y la respuesta de defensa, el grupo del ICB-USP ha recurrido a métodos genéticos que permiten activar o inactivar en ratones las neuronas de la región de interés sólo temporalmente, en lugar de provocar una lesión permanente, como en los experimentos anteriores.

Una de las técnicas empleadas consiste en insertar en las células neuronales, con la ayuda de un virus modificado, el gen encargado de expresar una proteína de algas llamada opsina, que es fotosensible. Se coloca entonces una fibra óptica en el cerebro, y cuando se enciende el láser, puede activar o inhibir a las neuronas de manera temporal y altamente selectiva.

Otro método consiste en utilizar el virus modificado para insertar en la neurona genes de receptores diseñados en laboratorio para responder exclusivamente a una droga específica creada a tal fin, sin ningún efecto sobre otras partes del cuerpo.

“Inyectamos la droga, que inhibirá o activará durante algunas horas a las neuronas de la zona que estamos estudiando. Alrededor de media hora después de la inyección, ponemos al animal en el experimento y observamos de qué manera la activación o la inhibición de una determinada zona altera su comportamiento. Estamos afinando nuestros instrumentos para obtener respuestas más cercanas a la realidad y entender mejor cómo transcurre ese procesamiento. De este modo, esperamos echar luz sobre psicopatologías humanas”, explicó.

A juicio de la investigadora, enfermedades tales como la depresión o el estrés postraumático son causadas por errores en el procesamiento del miedo en el cerebro.

“El gran problema radica en que actualmente estamos tratando los síntomas y no la causa. Estamos observando únicamente la salida de la información, la última neurona del circuito. Pero esa neurona no está funcionando de manera inadecuada. A decir verdad, ésta recibe información incorrecta debido a un error de procesamiento que ocurrió antes. Al no conocer todo el circuito, no logramos detectar el problema”, concluyó la investigadora.