Investigadores del Instituto HUN-REN han descubierto que neuronas inhibidoras específicas del cerebro, llamadas neuronas HDB-PV, desempeñan un papel fundamental en el aprendizaje de experiencias negativas. Estas neuronas mejoran los procesos cognitivos y son esenciales para atraer la atención y facilitar el aprendizaje en respuesta a estímulos aversivos. Crédito: Issues.fr
Un estudio de neurociencia identifica neuronas cerebrales específicas que son esenciales para aprender de estímulos negativos, destacando su papel potencial en la salud mental.
A menudo decimos “ya no haré eso” cuando nos enfrentamos a comentarios negativos, efectos secundarios o resultados decepcionantes. De estas experiencias intentamos aprender.
¿Cómo facilita el cerebro este tipo de aprendizaje? El refuerzo positivo y negativo son mecanismos cruciales dentro del sistema de valoración del cerebro. Las neuronas que liberan el neurotransmisor dopamina obtienen mejores o peores resultados de lo esperado al aumentar o disminuir su actividad. Al mismo tiempo, cada vez hay más pruebas de que otras partes del cerebro manejan lo “negativo” y lo “positivo” de manera diferente.
Excitación y atención en experiencias negativas.
Las experiencias negativas suelen provocar un fuerte efecto de excitación, activando partes específicas de la neocorteza. Esta activación nos ayuda a centrarnos en características relevantes y aprender de la experiencia, un concepto conocido como “atención para el aprendizaje aversivo”.
Investigadores del Instituto de Medicina Experimental HUN-REN, dirigidos por Balazs Hangya, exploraron qué regiones del cerebro y tipos de neuronas están implicadas en el aprendizaje aversivo. Su estudio, publicado en Comunicaciones naturalesrevela que las neuronas inhibidoras de proyección de largo alcance que expresan la proteína parvalbúmina (PV) en la rama horizontal de la banda diagonal de Broca (HDB) desempeñan un papel crucial en este proceso.
Los axones que expresan parvalbúmina (amarillo) contactan con una neurona colinérgica (cian) en el tabique medial. Crédito: Panna Hegedüs. Basado en Hegedüs et al., 2024, Nature Communications.
Funcionalidad neuronal y resultados experimentales.
Estas neuronas HDB-PV, conocidas por su rápida actividad, transmiten efectos excitadores al neocórtex y controlan las oscilaciones gamma esenciales para las funciones cognitivas. Por lo tanto, surgieron como buenos candidatos para mediar la “atención al aprendizaje aversivo”. El equipo de Hangya demostró que estas neuronas son efectivamente reclutadas por eventos aversivos en ratones experimentales, como una inesperada bocanada de aire en la cara que los ratones se esfuerzan por evitar, o el olor de un temible depredador.
Los efectos de los eventos aversivos
Los eventos aversivos activan una variedad de vías, lo que lleva a una variedad de consecuencias en el cerebro. En primer lugar, promueven conductas de evitación que reducen el riesgo de experimentar impactos negativos. En segundo lugar, mejoran la conciencia y la atención activando las partes relevantes del neocórtex, ayudando así al cuerpo a afrontar la situación. En tercer lugar, facilitan el aprendizaje para evitar o mitigar escenarios futuros similares.
Panna Hegedüs, primer autor del estudio, señaló: “Aprender de las experiencias negativas es una estrategia de supervivencia antigua y profundamente arraigada. Incluso puede negar los efectos del refuerzo positivo.
Reseñas de optogenética
El equipo de Hangya utilizó una tecnología llamada optogenética, que puede hacer que tipos de células específicas, en este caso las neuronas HDB-PV, sean sensibles a la luz. Estas técnicas permiten la activación o supresión precisa de la actividad neuronal mediante la entrega programada de luz al tejido cerebral a través de pequeñas fibras ópticas. Descubrieron que la activación de las neuronas HDB-PV no causaba un comportamiento de evitación en ratones, lo que sugiere que esta vía no está involucrada en la evitación activa, como buscar refugio, sino que más probablemente media la atención y/o aspectos del aprendizaje inducidos por estímulos aversivos.
De hecho, al bloquear optogenéticamente las respuestas neuronales a las bocanadas de aire faciales, los ratones no lograron aprender estímulos auditivos predictivos discriminativos que predijeran bocanadas de aire probables o improbables. Este experimento demostró que las neuronas HDB-PV son necesarias para aprender estímulos aversivos.
Circuitos neuronales y respuestas conductuales.
Las neuronas no actúan de forma aislada sino que forman parte de circuitos complejos con diversas vías de entrada y salida. El equipo de Hangya, con Gabor Nyiri y colegas del mismo instituto, mapearon las entradas y salidas de las neuronas HDB-PV. Descubrieron que estas células integran múltiples fuentes de información aversiva, incluidas vías importantes desde el hipotálamo y los núcleos del rafe del tronco del encéfalo. A su vez, transmiten información integrada al llamado sistema límbico, en gran medida responsable de las respuestas conductuales y emocionales, incluido el sistema septohipocampal, importante para el almacenamiento y la recuperación de recuerdos episódicos.
Además, las células HDB-PV inhibidoras se dirigen principalmente a otras neuronas inhibidoras en estas regiones, lo que probablemente alivia la inhibición de las células excitadoras y les permite ser más activas, un mecanismo cerebral ubicuo llamado desinhibición.
Conclusión e implicaciones para la salud mental.
El estudio sugiere que las neuronas HDB-PV inhibidoras de largo alcance son reclutadas por estímulos aversivos para realizar funciones cruciales de aprendizaje asociativo al aumentar la excitabilidad cortical en áreas objetivo específicas, probablemente a través de la desinhibición. Así, al menos para estímulos aversivos, las neuronas HDB-PV podrían ser el sustrato físico del concepto de “atención para aprender”.
“La desregulación del procesamiento de valencia positiva y negativa se puede observar en diferentes trastornos psiquiátricos, incluidas la ansiedad y la depresión. Por tanto, es fundamental comprender cómo se codifica la valencia negativa en el cerebro y cómo contribuye al aprendizaje», concluye Hegedüs.
