Explica los muchos roles de la dopamina.

Entre los neurotransmisores del cerebro, la dopamina ha adquirido un estado casi mítico. Décadas de investigación han demostrado su contribución a muchas funciones cerebrales aparentemente no relacionadas, incluido el aprendizaje, la motivación y el movimiento, lo que plantea la cuestión de cómo un solo neurotransmisor puede desempeñar tantas funciones diferentes.

Desenredar las diversas funciones de la dopamina ha sido un desafío, en parte porque el cerebro avanzado de los humanos y otros mamíferos contiene diferentes tipos de neuronas de dopamina, todas las cuales están integradas en circuitos altamente complejos. En un nuevo estudio, Rockefeller Vanessa Rota Ella y su equipo profundizan en esta cuestión, en cambio, mirando el cerebro mucho más simple de la mosca de la fruta, cuyas neuronas y conexiones se han identificado en detalle.

Al igual que en los humanos, las neuronas de dopamina de la mosca proporcionan una señal de aprendizaje, lo que les ayuda a asociar un olor específico con un resultado específico. Sepa que el vinagre de sidra de manzana, por ejemplo, contiene azúcar que da forma al comportamiento futuro de los animales en su próximo encuentro con ese aroma. Pero el equipo de Ruta descubrió que las mismas neuronas de dopamina están estrechamente relacionadas con el comportamiento persistente del animal. La actividad de estas neuronas dopaminérgicas no solo codifica los mecanismos de movimiento, sino que parece reflejar la motivación subyacente o el objetivo detrás de las acciones de la mosca en tiempo real. En otras palabras, las mismas neuronas de dopamina que enseñan a los animales lecciones a largo plazo también brindan un refuerzo momento a momento, lo que alienta a las moscas a continuar con una acción beneficiosa.

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Dice Rota, quien publicó los resultados en un neurociencia natural.

aprendizaje continuo

Los olores son importantes para las moscas. El centro del cerebro para el aprendizaje olfativo, llamado cuerpo en forma de hongo, es responsable de enseñarles qué olores indican un azúcar delicioso. Hay tres tipos de neuronas agrupadas: las células de Kenyon que responden a los olores, las neuronas resultantes que envían señales al resto del cerebro y las neuronas productoras de dopamina. Cuando una mosca encuentra un olor y luego obtiene una recompensa de azúcar, la rápida liberación de dopamina cambia la fuerza de las conexiones entre las neuronas en el cuerpo del hongo, esencialmente ayudando a la mosca a formar nuevas conexiones y alterando su respuesta futura a ese olor.

Pero Ruta y sus colegas señalan que la señalización de dopamina persiste incluso en ausencia de recompensas. Las mismas neuronas que ayudaron a las moscas a aprender las asociaciones se activan repetidamente a medida que el animal se mueve. «Esto planteó la pregunta, ¿estas neuronas representan ciertos aspectos del movimiento, como la forma en que el animal mueve sus patas, o están relacionadas con algo más, como el objetivo del animal?» Dice Rota.

Para averiguarlo, el equipo desarrolló un sistema de realidad virtual en el que las moscas de la fruta pueden navegar en un entorno olfativo, caminando sobre una pelota similar a una cinta rodante mientras su actividad cerebral es monitoreada con un microscopio sobre sus cabezas. Una corriente de aire transmite aromas a través de un pequeño tubo. Cuando la mosca huele un olor atractivo, como el vinagre de sidra de manzana, se redirige y comienza a moverse contra el viento hacia la fuente.

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Con este sistema, los investigadores pudieron examinar la actividad cerebral de la mosca en diversas condiciones. Descubrieron que la actividad de las neuronas de dopamina reflejaba de cerca los movimientos a medida que ocurrían, pero solo cuando las moscas realizaban un seguimiento intencional, no solo cuando deambulaban.

Cuando los investigadores suprimieron la actividad de las neuronas de dopamina, los animales redujeron el seguimiento del olfato, incluso cuando estaban hambrientos, y por lo tanto tenían un mayor interés en los olores relacionados con la comida. Por el contrario, la activación de neuronas en moscas alimenticias indiferentes y completamente alimentadas las impulsa a buscar activamente un olor.

Juntos, los hallazgos revelan cómo la vía de la dopamina puede realizar dos funciones: transmitir señales de estímulo para dar forma rápidamente a los comportamientos en curso mientras proporciona pistas para guiar el comportamiento futuro a través del aprendizaje. «Nos da una comprensión más profunda de cómo una vía puede generar diferentes formas de comportamiento elástico», dice Ruta.

El siguiente paso es comprender cómo otras neuronas saben qué significa un estallido de dopamina en un momento dado. Una posibilidad, dice Rota, es que el aprendizaje es un proceso más dinámico y continuo de lo que a menudo se ha pensado: durante cortos períodos de tiempo, los animales evalúan continuamente su comportamiento en cada paso, aprendiendo no solo las asociaciones finales, sino también las acciones que llévalos allí.

Referencia:

Zolin A, Cohn R, Pang R, Siliciano AF, Fairhall AL, Ruta V. Representaciones de movimiento dependientes del contexto en las vías de refuerzo de dopamina de Drosophila. Nat Neurosci. Publicado en línea el 25 de octubre de 2021: 1-12. dui:10.1038 / s41593-021-00929-y

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