Los científicos han construido un 'circuito cerebral' de computadora, o red neuronal artificial, que refleja los procesos humanos de toma de decisiones y arroja luz sobre cómo los circuitos podrían alterarse en las enfermedades psiquiátricas, un nuevo estudio publicado hoy en eLife informes.
El modelo identifica un mecanismo potencial para la toma de decisiones deficiente que se observa comúnmente en la esquizofrenia, que involucra la actividad reducida de moléculas en el cerebro llamadas receptores NDMA. Estos resultados brindan una nueva perspectiva que puede informar el desarrollo de tratamientos futuros para afecciones neuropsiquiátricas.
"Un desafío importante en psiquiatría es relacionar los cambios que ocurren en las sinapsis nerviosas del cerebro con los procesos cognitivos que causan síntomas de trastornos como la esquizofrenia", explica el autor principal, el Dr. Sean Cavanagh, estudiante de MBPhD en la UCLQueen Square Institute of Neurology, Londres, Reino Unido. "El modelado computacional de los circuitos cerebrales puede llenar estos vacíos. Al alterar el modelo del circuito en el nivel de la sinapsis, puede hacer predicciones de la actividad y los comportamientos nerviosos y luego probarlos experimentalmente".
El equipo construyó un modelo que reproduce cómo el cerebro acumula evidencia y toma una decisión. Los tipos de decisiones que les interesaban eran los que implican combinar múltiples piezas de información. Por ejemplo, al decidir dónde ir de vacaciones,deben combinar información sobre muchos factores, incluido el costo, el clima y la experiencia cultural. Inicialmente, el equipo quería ver si su modelo de computadora mostraba el mismo sesgo de toma de decisiones que los humanos sanos muestran en este tipo de elecciones, llamado el 'sesgo a favor de la varianzaEsto describe cómo los humanos tienden a elegir opciones con evidencia más variable. Por ejemplo, al planificar unas vacaciones y enfrentarse a dos opciones, la gente generalmente tiende a preferir unas vacaciones que son muy atractivas en un atributo pero menos en otro precio caro,pero excelente clima, en comparación con otras vacaciones que son mediocres en todos los atributos precio aceptable y clima aceptable.
Los investigadores comenzaron estableciendo una tarea de toma de decisiones para dos monos macacos y registrando el patrón de sus comportamientos. A los monos se les presentaron dos series de ocho barras, una a cada lado de la pantalla de una computadora, y tuvieron que decidir cuállado tenía la altura promedio más alta. Los monos tomaron decisiones basadas en casi 30,000 conjuntos de información, y los investigadores estudiaron el efecto del tiempo y la variabilidad de la evidencia en las elecciones de los monos. Encontraron que, al igual que con los humanos, los monos generalmente preferíanpara elegir opciones con mayor variabilidad a través de la evidencia.
Para explorar los procesos cerebrales que subyacen a esta preferencia, el equipo construyó un modelo de circuito basado en computadora. Este modelo incluye dos grupos de células nerviosas excitadoras neuronas asignadas a la opción derecha o izquierda, de modo que una alta actividad en un gruposeñala una decisión hacia esa opción. Ambos grupos de neuronas también están conectados a neuronas inhibitorias, que contrarrestan y equilibran la actividad de las neuronas excitadoras. Luego, el circuito se probó con las mismas tareas de decisión que los monos y se demostró que podía reproducirel mismo sesgo que usaron los monos y que usan los humanos para tomar sus decisiones.
Para comprender cómo estos procesos de decisión pueden verse afectados en enfermedades neuropsiquiátricas como la esquizofrenia, el equipo redujo la actividad de los receptores NMDA sinápticos que conectan las neuronas en cada grupo excitador e inhibitorio. Descubrieron que el rendimiento de la toma de decisiones en el modelo eradependiente del equilibrio entre la excitación y la inhibición, que a su vez fue influenciado por los cambios relativos en los receptores NDMA en los dos grupos de neuronas.
Se sabe que el fármaco ketamina bloquea los receptores NDMA y se utiliza como modelo experimental de esquizofrenia, ya que reproduce temporalmente muchos de los síntomas de la esquizofrenia en seres humanos sanos. Para probar si las predicciones del modelo eran coherentes con los cambios de comportamiento, elEl equipo estudió los efectos de la ketamina en la toma de decisiones de los monos. Aunque los monos se volvieron menos precisos en su toma de decisiones después de la ketamina, mantuvieron el mismo sesgo a favor de la varianza. En el modelo informático, este cambio en el comportamiento de toma de decisiones fue consistente condisminución del equilibrio de excitación / inhibición.
En conjunto, esto sugiere que los cambios en el comportamiento de toma de decisiones observados en la esquizofrenia y otros trastornos podrían surgir de una actividad reducida en los receptores NMDA presentes en las neuronas excitadoras. El equipo espera que esta información pueda allanar el camino para el desarrollo de nuevos tratamientos.
"Los sesgos en la toma de decisiones pueden ser características del comportamiento normal o déficits subyacentes a los síntomas neuropsiquiátricos", concluye el autor principal Steve Kennerley, profesor de neurociencia cognitiva en el Instituto de Neurología Queen Square de la UCL. "Desarrollar explicaciones mecanicistas de las enfermedades neurológicas es muy difícil,que requieren tareas experimentales bien diseñadas, grupos neurológicos normales versus anormales y modelos computacionales. Este estudio solo fue posible con la colaboración de la Universidad de Oxford Dr. Laurence Hunt y la Universidad de Yale Dr. Norman Lam; Profesor John Murray. Nuestros resultados proporcionanun mecanismo a nivel de circuito que une el nivel sináptico al conductual en los trastornos neuropsiquiátricos donde los sesgos en la toma de decisiones son prominentes ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por eLife . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
Referencia de la revista :
cite esta página :