Estás a punto de coger una taza con fruta en un buffet, pero en el último segundo cambias y coges una magdalena. Esta decisión es un complejo conjunto de culpa y sensación de que se te hace la boca agua; sin embargo, físicamente es un cambio simple: en vez de mover la mano a la izquierda, la llevas a la derecha.
Este tipo de cambios de una fracción de segundo interesan a los neurocientíficos porque desempeñan un papel importante en las enfermedades que implican problemas para optar por una acción, como el Parkinson y la adicción a las drogas.
En un artículo publicado en la edición digital de la revista 'Neuron', científicos del Instituto Salk, en La Jolla, California, Estados Unidos, informan de que la concentración de una sustancia química llamada dopamina gobierna las decisiones sobre las acciones con tanta precisión que medir el nivel justo antes de una decisión permite a los investigadores predecir con precisión el resultado.
Además, los investigadores encontraron que el cambio del nivel de dopamina es suficiente para alterar la próxima elección. El trabajo puede abrir nuevas vías para tratar trastornos tanto en casos en los que una persona no puede seleccionar un movimiento para iniciarlo, como en la enfermedad de Parkinson, así como aquellos en los que alguien no puede detener las acciones repetitivas, como el trastorno obsesivo-compulsivo (TOC) o la drogadicción.
'Debido a que no podemos hacer más de una cosa a la vez, el cerebro está constantemente tomando decisiones sobre qué hacer a continuación', dice Xin Jin, profesor asistente en el Laboratorio de Neurobiología Molecular de Salk y autor principal del documento. 'En la mayoría de los casos, nuestro cerebro controla estas decisiones a un nivel más alto que hablar directamente a determinados músculos, y eso es lo que mi laboratorio quiere comprender mejor'.
Cuando decidimos realizar una acción voluntaria, como atar nuestros cordones, la parte externa de nuestro cerebro (la corteza) envía una señal a una estructura más profunda llamada cuerpo estriado, que recibe dopamina para orquestar la secuencia de acontecimientos: agacharse, agarrar los cordones y atar los nudos.
Las enfermedades neurodegenerativas como el Parkinson dañan las neuronas liberadoras de dopamina, lo que perjudica la capacidad de una persona para ejecutar una serie de órdenes. Por ejemplo, si se pide a los pacientes de Parkinson que dibujen una forma de V, pueden dibujar la línea que va abajo o la línea que va para arriba, pero tienen grandes dificultades para hacer el cambio de una dirección a la otra, y pasan mucho más tiempo en la transición.
Hacia posibles tratamientos para el parkinson y la adicción a las drogas
Antes de que los investigadores puedan desarrollar terapias dirigidas para este tipo de enfermedades, necesitan entender exactamente cuál es la función de la dopamina a un nivel neurológico fundamental en los cerebros normales. El equipo de Jin diseñó un estudio en el que los ratones eligieron entre presionar una de las dos palancas para obtener un premio azucarado. Las palancas estaban en el lado derecho e izquierdo de una cámara personalizada, con el dispensador de la recompensa en el centro y se retiraron las palancas de la cámara al comienzo de cada prueba y reaparecieron después de dos segundos u ocho segundos.
Los animales de experimentación aprendieron rápidamente que cuando las palancas reaparecían después de un tiempo más corto, presionando la palanca izquierda se conseguía el obsequio; y cuando reaparecieron después del tiempo más largo, presionando la palanca derecha obtenían la golosina. Por lo tanto, los dos lados representaron una situación simplificada de dos opciones para los animales, que se movían al lado izquierdo de la cámara inicialmente, pero si las palancas no reaparecían dentro de un cierto periodo de tiempo, se desplazaban a la derecha basándose en una decisión interna.
'Este diseño en particular nos permite hacer una pregunta única sobre qué sucede en el cerebro durante este cambio mental y físico de una opción a otra', dice el coprimer autor del documento, Hao Li, investigador asociado en Salk. Cuando los ratones realizaron los ensayos, los investigadores usaron una técnica de exploración rápida llamada voltametría cíclica para medir la concentración de dopamina en los cerebros de los animales a través de electrodos incrustados mucho más finos que un cabello humano.
La técnica permite una medición muy precisa de la escala de tiempo (en este estudio, el muestreo se realizó diez veces por segundo) y, por lo tanto, puede indicar cambios rápidos en la química del cerebro. Los resultados de la voltametría mostraron que las fluctuaciones en el nivel de dopamina en el cerebro estaban estrechamente asociadas con la decisión del animal y los científicos pudieron predecir con exactitud la próxima selección de palanca en función de la concentración de dopamina.
Curiosamente, otros roedores que recibieron un premio al presionar cualquier palanca (por lo que se eliminaba el elemento de elección) experimentaron un aumento de la dopamina, pero en contraste sus niveles se mantuvieron por encima de la línea base (no fluctuaron por debajo de la línea base), lo que indica el papel evolutivo de la dopamina cuando se trata de una elección.
'Estamos muy emocionados por estos hallazgos porque indican que la dopamina también podría estar involucrada en las decisiones en curso, más allá de su papel bien conocido en el aprendizaje', añade el coprimer autor del documento, Christopher Howard, investigador colaborador en Salk.
El equipo utilizó la ingeniería genética y las herramientas moleculares --incluyendo la activación o inhibición de las neuronas con luz mediante una técnica llamada optogenética-- para manipular los niveles de dopamina cerebral de los animales en tiempo real. Encontraron que podían cambiar bidireccionalmente a los ratones de elegir una palanca a la otra mediante el aumento o la disminución de los niveles de dopamina.
Jin dice que estos resultados sugieren que dinámicamente los niveles de dopamina están asociados con la selección de acciones. 'Creemos que si pudiéramos restablecer la dinámica apropiada de la dopamina --en la enfermedad de Parkinson, el TOC y la adicción a las drogas-- las personas podrían tener un mejor control de su conducta. Éste es un paso importante para entender cómo lograrlo', concluye.