El córtex durante el aprendizaje emocional.

High Heels por Antjie Hottowitz

Mi amigo Antonio (nombre ficticio) le tenía terror a la profesora X. Principalmente porque ésta le humillaba públicamente a la menor ocasión. Me consta que la asignatura de X era la que más estudiaba Antonio y, me consta también, que se solía saber la materia de una forma mucho más que aceptable para aprobar, sin embargo, el miedo le bloqueaba en presencia de X. Le bastaba oír el ritmo de sus tacones en el pasillo para que se pusiese blanco como la pared. Ese sonido a los demás no nos provocaba ningún tipo de reacción especial. Y es que el aprendizaje causa que una misma información sea procesada de forma diferente por los circuitos neuronales de nuestro cerebro. El miedo se suele asociar a una estructura denominada amígdala que está en las profundidades del encéfalo pero, por otra parte, la señales que envían los sentidos se procesan en el córtex; entonces ¿cómo se relaciona el córtex con el aprendizaje emocional?

Un equipo de investigadores encabezado por Johannes Letzkus, del Instituto Friedrich Miescher para la Investigación Biomédica (Suiza), ha sido capaz de seguir (creemos que por primera vez) un estímulo auditivo neurona a neurona en su camino a través del cerebro, descubriendo la existencia de un microcircuito desinhibidor en el córtex que interviene en el aprendizaje del miedo asociativo. Los resultados se publican en Nature.

Los investigadores reprodujeron la situación de Antonio, pero con ratones. Hicieron que éstos aprendieran a asociar un sonido con un estímulo desagradable hasta el punto de que el mismo sonido se convirtió en algo desagradable. Durante el proceso de aprendizaje los científicos visualizaron la actividad de las neuronas in vivo usando imágenes por microscopía de dos fotones/calcio (2-photon calcium imaging), una técnica que combina la microscopía de fluorescencia de 2 fotones con los efectos que en la fluorescencia de las tinciones usadas tiene la presencia de iones de calcio y que permite el análisis en tiempo real de circuitos neuronales intactos con una resolución de células individuales.

En condiciones normales la actividad de las redes neuronales está muy controlada por un equilibrio preciso entre la excitación sináptica (que favorece el disparo de la neurona) y la inhibición sináptica (que evita el disparo). Así, cualquier señal entrante se ve rápidamente amortiguada por la inhibición, permitiendo el disparo de las neuronas por un espacio muy breve de tiempo después de la aparición del estímulo. En nuestro ejemplo, y simplificando, yo oigo el taconeo pero no lo registro especialmente. Por contra, los investigadores encontraron que el aprendizaje emocional abre una ventana prolongada de inhibición reducida, una desinhibición. De esta manera, cuando el animal, ya sea el ratón o mi amigo Antonio, percibe el sonido durante el aprendizaje, se procesa con mucha más intensidad que en condiciones normales. Esta actividad incrementada induce probablemente la plasticidad sináptica que es la base de la formación del recuerdo. Letzkus et al. comprobaron que este procesamiento también se aplica a los estímulos visuales.

La comprobación del papel de la desinhibición en el aprendizaje se realizó usando optogenética. Los investigadores usaron ratones modificados genéticamente que expresan genes que forman un canal iónico extra en las neuronas que se activa por luz de una determinada longitud de onda (más detalles aquí). Usaron esta propiedad para interferir selectivamente la desinhibición durante el aprendizaje. Cuando, al día siguiente, comprobaron lo que recordaban estos ratones, constataron que no asociaban el sonido al estímulo desagradable o, en otras palabras, la desinhibición es indispensable para el aprendizaje asociativo.

En conclusión, la desinhibición parece ser necesaria para el aprendizaje, pero no causa el aprendizaje por sí misma. Por el contrario, es lo que percibimos durante este estado de “excitación extra” lo que determina lo que aprendemos realmente.

Desde el año pasado mi amigo Antonio es senior scientist, en un área muy similar a la asignatura que impartía X, en el laboratorio principal de una prestigiosa multinacional norteamericana. Sigue enervándose cuando oye el ruido de tacones.

Referencia:

Letzkus, J., Wolff, S., Meyer, E., Tovote, P., Courtin, J., Herry, C., & Lüthi, A. (2011). A disinhibitory microcircuit for associative fear learning in the auditory cortex Nature DOI: 10.1038/nature10674