La genética del comportamiento basado en recompensas
El sistema dopaminérgico (DA) del prosencéfalo desempeña diversas funciones cerebrales, entre las que se incluye la memoria de trabajo, y es también un factor fundamental en el desarrollo de la enfermedad de Parkinson. También es importante en algunos trastornos neuropsicológicos, y las sustancias de abuso más habituales, como el alcohol, ejercen influencia a través de este sistema DA. Trabajando con las tecnologías emergentes de la imaginología «in vivo», la optogenética y las técnicas transgénicas, el equipo de FISHDOPA investigó la compleja red neuronal del sistema DA en «Danio rerio», el conocido modelo del pez cebra. Genes implicados en el aprendizaje del comportamiento basado en recompensas La profesora Petronella Kettunen, coordinadora del proyecto FISHDOPA, comenta cómo los investigadores analizaron las regiones cerebrales y las vías de señalización implicadas en la activación del sistema DA, que da como resultado una modificación de los patrones conductuales. «Los resultados mostraron una activación uniforme de las poblaciones neuronales dopaminérgicas en dos áreas del prosencéfalo conocidas como los núcleos dorsal (Vd) y ventral (Vv) del telencéfalo ventral», explica la profesora Kettunen. A continuación, utilizaron un microscopio de captura láser para obtener muestras de ARNm de las regiones Vd y Vv y, tras una secuenciación de próxima generación, el equipo pudo ver qué genes se expresaban durante el aprendizaje del comportamiento basado en recompensas. «Nuestro análisis bioinformático preliminar indica que, mientras que el Vd muestra una regulación al alza de los genes asociados con la señalización de la dopamina antes del aprendizaje de la recompensa, el Vv muestra una regulación al alza de los genes asociados con el aprendizaje tras el aprendizaje de la recompensa», destaca la profesora Kettunen. Esto indica claramente que el Vd es importante para el procesamiento de recompensas y que el Vv lo es para el aprendizaje de las recompensas. Relevancia de los resultados del proyecto FISHDOPA para el aprendizaje y la adicción FISHDOPA ha desarrollado un paradigma conductual para estudiar las recompensas y el aprendizaje con el fin de comprender los mecanismos moleculares que subyacen a este comportamiento. Por otra parte, el uso del microscopio de captura láser para cortar y obtener muestras pequeñas de regiones de las secciones del cerebro del pez cebra adulto, la extracción del ARNm y la secuenciación de próxima generación de las muestras constituye un nuevo protocolo. Como novedad en el campo de la conducta basada en recompensas, el proyecto FISHDOPA ha demostrado que es posible usar tanto larvas como peces cebra adultos. De cara al futuro, esto abre nuevas aplicaciones e investigaciones en las importantes áreas de la neurotransmisión, el aprendizaje y la adicción. «Lo más importante es que hemos identificado distintas áreas del cerebro implicadas en el sistema de recompensa», destaca la profesora Kettunen. «Nuestros datos indican que en los diferentes aspectos del comportamiento participan distintas regiones cerebrales y vías de señalización». Sortear los obstáculos en cuanto a los retos de la investigación conductual Al situarse en la vanguardia de la investigación en el campo del comportamiento asociado a las recompensas, el equipo de FISHDOPA tuvo que hacer frente a diversos retos. «Se carecía de diversas herramientas y métodos y se contaba con información limitada respecto a, por ejemplo, el funcionamiento del cerebro de los peces. Por consiguiente, tuvimos que desarrollar o refinar una gran parte de los métodos empleados, incluidas las pruebas conductuales, la evaluación de los anticuerpos y los peces transgénicos disponibles», explica la profesora Kettunen. Otro reto fue manipular y seguir el delicado y complejo comportamiento implicado en el aprendizaje de los peces cebra que se desplazaban libremente, así como investigar en qué momento del desarrollo de las larvas comienza a manifestarse el comportamiento basado en recompensas. Tal y como señala la profesora Kettunen, «cuanto mayor es la edad de los animales, más restringida te ves como científica en cuanto a la tecnología disponible para la obtención de imágenes ‘‘in vivo’’, por ejemplo». Siguientes pasos en el camino hacia la aplicación del sistema DA en el ámbito clínico Un enfoque futuro será estudiar el funcionamiento de los nuevos genes descubiertos durante la investigación del proyecto y extender las investigaciones a las cascadas genéticas humanas. «Además de la dopamina, se pueden investigar otras vías de señalización implicadas en el aprendizaje de recompensas y esto puede evaluarse farmacológicamente o genéticamente en futuros experimentos», señala la profesora Kettunen. La desregulación del sistema dopaminérgico se asocia con diversas enfermedades y síndromes psiquiátricos y neurológicos, como la enfermedad de Parkinson, la enfermedad de Alzheimer, el TDAH y la depresión. Además, la dopamina desempeña un papel fundamental en la adicción. Tal y como concluye la profesora Kettunen: «Todavía carecemos de tratamientos eficaces y seguros para muchos de estos trastornos relacionados con la disfunción dopaminérgica, y las nuevas herramientas desarrolladas por FISHDOPA podrían ser de gran ayuda en el proceso de encontrar nuevas curas».
Palabras clave
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