Los animales aprenden especialmente bien de los eventos sorprendentes y la hormona noradrenalina puede ser una de las razones del porqué.

Autora: S. Hussain Ather es estudiante de posgrado en el Instituto de Ciencias Médicas de la Universidad de Toronto.

Fuente: Scientific American Magazine

Te acercas a una estufa para recoger una olla. Lo que no te diste cuenta fue que el quemador estaba todavía encendido. ¡Ay! Ese doloroso accidente probablemente te enseñó una lección. Es adaptativo aprender de eventos inesperados para que no repitamos nuestros errores. Nuestro cerebro puede estar preparado para prestar más atención cuando nos sorprendemos. En un estudio reciente de Nature , los investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts encontraron evidencia de que una hormona, la noradrenalina, altera la actividad cerebral, y el comportamiento posterior de un animal, en estos momentos sorprendentes.

La noradrenalina es una de varias sustancias químicas que pueden inundar el cerebro con señales poderosas. Investigaciones anteriores muestran que la noradrenalina está involucrada cuando nos sentimos emocionados, ansiosos o alertas y que contribuye al aprendizaje. Pero la nueva investigación muestra que juega un papel importante en las respuestas a lo inesperado.

El equipo del MIT utilizó un método llamado optogenética para estudiar la noradrenalina en ratones. Los científicos agregaron proteínas especiales sensibles a la luz a las neuronas que funcionan como un «interruptor de apagado» para las células cuando son golpeadas por pulsos de luz láser. Se centraron en modificar un área del cerebro llamada locus coeruleus, que contiene células responsables de liberar noradrenalina. Con láseres, los investigadores pudieron evitar que estas células produjeran la hormona en circunstancias específicas. Combinaron este método con el etiquetado fotográfico, una técnica en la que las proteínas parpadean con la luz, lo que permite a los científicos observar la actividad en las células del locus coeruleus y luego determinar la cantidad de noradrenalina que se produjo.

Luego, los investigadores diseñaron una tarea de aprendizaje de prueba y error para los roedores. Los ratones podían empujar palancas cuando escuchaban un sonido. Había dos sonidos. Después de tonos de alta frecuencia de alrededor de 12 kilohercios, los ratones que empujaron una palanca fueron recompensados ​​con agua que podían beber. Para tonos de baja frecuencia, alrededor de cuatro kilohercios, los ratones que golpearon la palanca se llevaron una sorpresa un poco desagradable: les sopló una incómoda bocanada de aire. Con el tiempo, los ratones aprendieron a empujar la palanca solo cuando escuchaban tonos de alta frecuencia porque les llegaba agua cuando lo hacían. Evitaron la palanca cuando escucharon tonos de baja frecuencia.

Cuando los investigadores examinaron lo que estaba sucediendo dentro del locus coeruleus durante estos eventos, vieron que la producción de noradrenalina se disparó en dos momentos diferentes: antes de que los ratones empujaran la palanca y cuando los roedores recibieron agua o una bocanada de aire.

Los investigadores sospechan que el primer estallido de noradrenalina indica que juega algún papel en la decisión de un animal de buscar recompensas. Uno de sus experimentos apoya esa corazonada. Cuando los científicos bajaron el volumen de los tonos, haciendo más difícil distinguir las notas de alta frecuencia que producen agua de las de baja frecuencia que soplan aire, los ratones parecían confundidos. Algunos se mostraron reacios a empujar la palanca, pero algunos lo hicieron de todos modos. Luego, los investigadores usaron su interruptor de apagado optogenético para bloquear la liberación de noradrenalina, y esto hizo que los ratones dudaran aún más. Al parecer, la liberación de noradrenalina aumentó las probabilidades de que los ratones se arriesgaran cuando no estaban tan seguros de los resultados. Además, los investigadores rastrearon la noradrenalina liberada antes de que los ratones golpearan la palanca y descubrieron que viajaba a la corteza motora del cerebro. un área involucrada en el envío de impulsos nerviosos que estimulan el movimiento muscular. En otras palabras, el aumento de la química cerebral ayudó a que los ratones empujaran la palanca.

En cuanto al segundo pico de noradrenalina, los investigadores encontraron que la sustancia química se liberaba cuando los ratones recibían una bocanada de aire o agua, y esta respuesta cerebral era más fuerte cuando el resultado era una sorpresa. Por ejemplo, después de que los ratones aprendieron a relacionar los tonos más altos con la obtención de agua, los investigadores decidieron sacudir un poco las cosas liberando a veces la bocanada de aire. Estos cambios no solo alteraron el comportamiento de los ratones (la inesperada bocanada de aire, por ejemplo, hizo que los ratones fueran más cautelosos a la hora de empujar la palanca en la siguiente prueba), sino que los científicos descubrieron que el locus coeruleus liberaba más noradrenalina cuando los animales recibían estos resultados inesperados. Los investigadores también encontraron que el bloqueo de la liberación de noradrenalina hizo que los ratones fueran menos precisos para dominar cuándo presionar una palanca para obtener una recompensa de agua.

En el trabajo futuro, los investigadores pueden investigar si existen procesos similares en humanos. Los científicos también pueden estudiar cómo funciona la noradrenalina con otros mensajeros químicos, como la dopamina, que desempeñan un papel en nuestra respuesta a las recompensas. Lo que la nueva investigación deja en claro es que puede haber una historia neuroquímica mucho más compleja detrás del «elemento sorpresa» de lo que nadie esperaba.

Está publicación es una traducción de la versión original que se encuentra en el siguiente enlace: https://www.scientificamerican.com/article/unexpected-brain-chemistry-is-behind-the-element-of-surprise/?utm_source=newsletter&utm_medium=email&utm_campaign=mind&utm_content=link&utm_term=_top-stories&spMailingID=71943702&spUserID=NTI0MDA2MTU1MTM4S0&spJobID=2250847545&spReportId=MjI1MDg0NzU0NQS2 La publicación del articulo en este blog obedece al deseo de compartir conocimiento. Se hace la divulgación en lengua castellana para personas no anglohablantes. Esté blog no recibe ninguna aportación monetaria por su contenido.