Utilizando un sensor especializado de resonancia magnética MRI, los neurocientíficos del MIT han descubierto cómo la dopamina liberada en las profundidades del cerebro influye en las regiones cerebrales cercanas y distantes.
La dopamina desempeña muchos papeles en el cerebro, especialmente relacionados con el movimiento, la motivación y el refuerzo de la conducta. Sin embargo, hasta ahora ha sido difícil estudiar con precisión cómo una inundación de dopamina afecta la actividad neuronal en todo el cerebro. Utilizando su nueva técnica, el equipo del MIT descubrió que la dopamina parece ejercer efectos significativos en dos regiones de la corteza cerebral, incluida la corteza motora.
"Ha habido mucho trabajo sobre las consecuencias celulares inmediatas de la liberación de dopamina, pero aquí lo que estamos viendo son las consecuencias de lo que la dopamina está haciendo en un nivel más amplio del cerebro", dice Alan Jasanoff, un MITprofesor de ingeniería biológica, cerebro y ciencias cognitivas, y ciencia e ingeniería nuclear. Jasanoff también es miembro asociado del Instituto McGovern para la Investigación del Cerebro del MIT y autor principal del estudio.
El equipo del MIT descubrió que, además de la corteza motora, el área cerebral remota más afectada por la dopamina es la corteza insular. Esta región es crítica para muchas funciones cognitivas relacionadas con la percepción de los estados internos del cuerpo, incluidos los estados físicos y emocionales.
Postdoc MIT Nan Li es el autor principal del estudio, que aparece hoy en Naturaleza .
Seguimiento de dopamina
Al igual que otros neurotransmisores, la dopamina ayuda a las neuronas a comunicarse entre sí en distancias cortas. La dopamina tiene un interés particular para los neurocientíficos debido a su papel en la motivación, la adicción y varios trastornos neurodegenerativos, incluida la enfermedad de Parkinson. La mayor parte de la dopamina del cerebro se produce enel mesencéfalo por neuronas que se conectan al cuerpo estriado, donde se libera la dopamina.
Durante muchos años, el laboratorio de Jasanoff ha estado desarrollando herramientas para estudiar cómo los fenómenos moleculares, como la liberación de neurotransmisores, afectan las funciones de todo el cerebro. A escala molecular, las técnicas existentes pueden revelar cómo la dopamina afecta a las células individuales y a la escala de todo el cerebro, la resonancia magnética funcional fMRI puede revelar cuán activa es una región cerebral en particular. Sin embargo, ha sido difícil para los neurocientíficos determinar cómo se vinculan la actividad unicelular y la función de todo el cerebro.
"Ha habido muy pocos estudios en todo el cerebro de la función dopaminérgica o realmente de cualquier función neuroquímica, en gran parte porque las herramientas no están allí", dice Jasanoff. "Estamos tratando de llenar los vacíos".
Hace unos 10 años, su laboratorio desarrolló sensores de resonancia magnética que consisten en proteínas magnéticas que pueden unirse a la dopamina. Cuando se produce esta unión, las interacciones magnéticas de los sensores con el tejido circundante se debilitan, atenuando la señal de resonancia magnética del tejido. Esto permite a los investigadores monitorear continuamenteniveles de dopamina en una parte específica del cerebro.
En su nuevo estudio, Li y Jasanoff se propusieron analizar cómo la dopamina liberada en el cuerpo estriado de las ratas influye en la función neuronal tanto localmente como en otras regiones cerebrales. Primero, inyectaron sus sensores de dopamina en el cuerpo estriado, que se encuentra profundamente dentro del cuerpo estriado.cerebro y juega un papel importante en el control del movimiento. Luego estimularon eléctricamente una parte del cerebro llamada hipotálamo lateral, que es una técnica experimental común para recompensar el comportamiento e inducir al cerebro a producir dopamina.
Luego, los investigadores utilizaron su sensor de dopamina para medir los niveles de dopamina en todo el cuerpo estriado. También realizaron fMRI tradicional para medir la actividad neuronal en cada parte del cuerpo estriado. Para su sorpresa, encontraron que las altas concentraciones de dopamina no hacían que las neuronas fueran más activasSin embargo, los niveles más altos de dopamina hicieron que las neuronas permanezcan activas durante un período de tiempo más largo.
"Cuando se lanzó la dopamina, hubo una mayor duración de la actividad, lo que sugiere una respuesta más larga a la recompensa", dice Jasanoff. "Eso puede tener algo que ver con cómo la dopamina promueve el aprendizaje, que es una de sus funciones clave".
efectos de largo alcance
Después de analizar la liberación de dopamina en el cuerpo estriado, los investigadores se propusieron determinar que esta dopamina podría afectar ubicaciones más distantes en el cerebro. Para ello, realizaron imágenes tradicionales de fMRI en el cerebro y al mismo tiempo mapearon la liberación de dopamina en el cuerpo estriado ".combinando estas técnicas podríamos investigar estos fenómenos de una manera que no se había hecho antes ", dice Jasanoff.
Las regiones que mostraron los mayores aumentos de actividad en respuesta a la dopamina fueron la corteza motora y la corteza insular. Si se confirman en estudios adicionales, los hallazgos podrían ayudar a los investigadores a comprender los efectos de la dopamina en el cerebro humano, incluido su papel en la adicciónY aprendiendo.
"Nuestros resultados podrían conducir a biomarcadores que podrían verse en los datos de fMRI, y estos correlatos de la función dopaminérgica podrían ser útiles para analizar la fMRI animal y humana", dice Jasanoff.
La investigación fue financiada por los Institutos Nacionales de Salud y una beca de investigación Stanley Fahn de la Fundación para la Enfermedad de Parkinson.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por Anne Trafton. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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