Esclarecer el papel del cerebelo en el aprendizaje cognitivo
El cerebelo, o «cerebro pequeño», es una estructura pequeña situada en la parte posterior del encéfalo que recibe y procesa información sensorial y participa en múltiples habilidades motoras y movimientos complejos. En los humanos, el daño en el cerebelo que se producen alrededor del nacimiento se asocia con un mayor riesgo de desarrollar un trastorno del espectro autista. Por ello, estudiarlo más a fondo podría ayudarnos a comprender mejor las complejas diferencias neuronales en las personas con autismo. «Nuestro objetivo era estudiar la contribución del cerebelo al conocimiento, el aprendizaje y el procesamiento sensorial. Para empezar, decidimos estudiar la forma en que el cerebelo contribuye al aprendizaje de una tarea cognitiva en ratones», explica Marlies Oostland, profesora adjunta de Neurociencia Celular y de Circuitos en la Universidad de Ámsterdam y coordinadora del proyecto NeuroTick. Se esperaba que el modelo murino exhibiera señales del cerebelo reducidas, pero los resultados sugirieron un aprendizaje mejorado. «De hecho, habíamos demostrado habilidades específicas mejoradas en un modelo murino de autismo», afirma Oostland. «Eso nos hizo pensar en los trastornos del espectro autista no tanto como trastornos sino como una variación que, en campos concretos, puede ser adaptativa».
Una prueba para el aprendizaje en ratones
En el proyecto financiado con fondos europeos NeuroTick, emprendido con el apoyo de las Acciones Marie Skłodowska-Curie, el equipo realizó un conocido experimento de toma de decisiones. En él, los ratones reciben ráfagas de aire en sus bigotes izquierdos y derechos, y deben lamer en la dirección desde la que se les envió un mayor número de ráfagas para obtener una recompensa. El equipo de NeuroTick entrenó a varios grupos de ratones en esta tarea, a saber: ratones con señales del cerebelo reducidas; ratones salvajes que recibían ráfagas de aire más fuertes; ratones cuyas ráfagas de aire se combinaron con la activación remota e intermitente de las células de Purkinje (neuronas complejas en el cerebelo); y ratones con activación continua de las células de Purkinje. Los investigadores también monitorizaron las respuestas conductuales de los ratones, llevaron a cabo un análisis computacional para identificar estados de comportamiento ocultos a medida que los animales realizaban el entrenamiento y registraron varias áreas del encéfalo mientras manipulaban las señales del cerebelo.
Una serie de experimentos con resultados inesperados
El equipo esperaba que los ratones con señales del cerebelo reducidas no aprendieran la tarea en absoluto. «Sin embargo, para nuestra sorpresa, los ratones mutantes aprendieron más rápido», añade Oostland. En los experimentos de seguimiento, el equipo encontró más resultados contrarios a lo esperado, lo cual sugiere que tanto las señales reducidas como el aumento de la actividad del cerebelo pueden mejorar el aprendizaje. «A partir de nuestros resultados, proponemos que el cerebelo regula la reactividad sensorial en todo el encéfalo para regular la persistencia de tareas y el aprendizaje», explica Oostland. El estudio completo se publicó en forma de edición preliminar en el servidor de bioRxiv.
Seguir con la investigación haciendo cosquillas a ratas
Ahora, Oostland planea estudiar el aprendizaje y el procesamiento sensorial en entornos más naturales y sociales, concretamente durante el juego. «En un principio, haremos cosquillas a ratas para estudiar acontecimientos sorprendentes, mientras registramos la actividad neuronal del cerebelo y las áreas asociadas del prosencéfalo», comenta. Aunque el equipo se propuso comprender cómo responde el cerebelo a acontecimientos inesperados, al final los propios resultados fueron sorprendentes y condujeron a nuevas vías de investigación. «Es una de las razones por las que la ciencia me parece tan emocionante: a medida que se amplían los límites del conocimiento, los datos pueden demostrar que tu hipótesis original es incorrecta. Estoy orgullosa de que hayamos podido seguir las pistas», concluye.
Palabras clave
NeuroTick, autismo, cerebelo, encéfalo, estudio, neuronas, aprendizaje, ratones
