El control de la atención que los organismos necesitan para tener éxito en sus objetivos proviene de dos habilidades: el enfoque para ignorar las distracciones y la disciplina para frenar los impulsos. Un nuevo estudio realizado por neurocientíficos del MIT muestra que estas habilidades son independientes, pero que la actividad de la norepinefrina-produciendo neuronas en una sola región del cerebro, el locus coeruleus, controla ambos dirigiéndose a dos áreas distintas de la corteza prefrontal.
"Nuestros resultados demuestran un papel causal fundamental de la activación neuronal LC en la implementación del control de la atención mediante la modulación selectiva de la actividad neuronal en sus áreas objetivo", escribieron los autores del estudio del grupo de investigación de Susumu Tonegawa, profesor Picower deBiología y Neurociencia en el Laboratorio RIKEN-MIT de Genética de Circuitos Neurales en el Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria y el Instituto Médico Howard Hughes.
Los estudios farmacológicos y de lesiones del control de la atención en humanos y otros mamíferos han sugerido que las neuronas productoras de noradrenalina, o noradrenérgicas, en el LC podrían tener este papel, pero la evidencia más convincente ha sido correlativa en lugar de causal, dijo la autora principal del estudio, AndreaBari, científico investigador del laboratorio de Tonegawa. En el nuevo estudio de Actas de la Academia Nacional de Ciencias , el equipo demostró una causalidad clara mediante el uso de optogenética para controlar específicamente las neuronas noradrenérgicas LC en ratones con precisión temporal y espacial mientras los roedores participaban en tres tareas de control de la atención. Las manipulaciones afectaron de forma inmediata y confiable el rendimiento de los roedores.
"Por primera vez demostramos que la activación de LC en tiempo real, con técnicas específicas de células causa este efecto", dijo Bari.
Los resultados, dijeron los autores, podrían hacer contribuciones importantes a los esfuerzos para comprender y tratar mejor los trastornos psiquiátricos en los que el control de la atención o cualquiera de sus capacidades componentes está comprometido, como el trastorno por déficit de atención e hiperactividad TDAH.
"Los pacientes con TDAH pueden sufrir tanto distracción como impulsividad", dijo el coautor y científico investigador Michele Pignatelli "pero también puede haber casos caracterizados principalmente por una presentación desatendida o por una presentación hiperactiva-impulsiva. Quizás podamos concebir nuevas estrategias para abordar diferentestipos de TDAH ".
Inesperadamente, el estudio también planteó nuevas preguntas sobre el papel de la LC en la ansiedad, dijo Bari, porque para sorpresa del equipo, estimular la actividad de la LC también redujo la ansiedad en los ratones.
enfoque de locus
Después de establecer su método de tomar el control optogenético bidireccional de las neuronas LC noradrenérgicas, lo que significa que con diferentes colores de luz podrían estimular o inhibir la actividad, los investigadores probaron los efectos de cada manipulación en ratones. En la primera tarea, elLos roedores tuvieron que esperar siete segundos antes de que un destello de luz de medio segundo indicara cuál de los dos portales debían pinchar con la nariz para obtener una recompensa de comida. Los ratones en los que las neuronas LC fueron estimuladas optogenéticamente hicieron la tarea correctamente con más frecuencia y realizaron menos movimientos prematurosque cuando no se manipularon.Los ratones en los que se inhibieron las neuronas LC hicieron la tarea correctamente con menos frecuencia menos atención significaba perder ese destello de luz y saltaron el arma más de lo normal.
Los investigadores luego entrenaron a ratones en un segundo paradigma de comportamiento, derivado de la tarea de señales espaciales de Posner, ampliamente utilizada en la neurociencia cognitiva humana. En esta tarea, los ratones antes de ver la luz que señalaba el portal correcto esta vez durante tres segundos,verían un destello de "señal". A veces, esa señal estaría en el lado opuesto, a veces en el medio y a veces en el lado correcto. Nuevamente, la estimulación LC mejoró el rendimiento correcto y suprimió los impulsos y nuevamente la inhibición redujo la corrección y aumentó los impulsos, pero ahora los investigadores aprendieron algo nuevo basado en el tiempo de reacción de los ratones. Los ratones LC estimulados no mostraron diferencias en el tiempo de reacción porque estaban enfocados en el objetivo real, pero los ratones LC inhibidos mostraron variaciones en el tiempo de reacción porque estaban distraídos porla señal: cuando estaba en el lado equivocado, reaccionaban más lento de lo normal y cuando la señal estaba en el lado correcto, reaccionaban más rápido.
En la tercera tarea, los ratones fueron desafiados conductualmente y manipulados optogenéticamente de manera diferente. Esta vez, los ratones enfrentaron la posibilidad de una distracción constante por luces irrelevantes mientras esperaban la señal real de tres segundos de la ubicación de la recompensa de alimentos. Los mismos resultadoscomo antes, con una excepción. En los casos en que no hubo distractores, con tres largos segundos para notar la señal, los ratones LC inhibidos no tardaron en realizar la tarea correctamente. Solo mostraron el déficit en medio de distractores.
Para llegar realmente al corazón de si el enfoque de atención y el control de los impulsos eran independientes o disociables, el equipo decidió controlar la actividad de LC y la liberación de norepinefrina no en los cuerpos neuronales principales como antes, sino solo donde sus proyecciones largas se conectaban a áreas específicas.áreas de la corteza prefrontal PFC. Continuando con algunas de las investigaciones anteriores de Bari y sugerencias de otros estudios, se dirigieron a la PFC dorso-medial dmPFC y la corteza orbitofrontal ventrolateral vlOFC. En estos experimentos encontraron queLas conexiones LC en el dmPFC aumentaron el rendimiento correcto pero no redujeron las respuestas prematuras. Mientras tanto, estimular las conexiones LC en el vlOFC no mejoró el rendimiento correcto, pero redujo las respuestas prematuras.
"Aquí hemos aplicado técnicas de genética conductual, optogenética y de circuitos neuronales, que proporcionan un alto grado de especificidad temporal y de tipo celular para la manipulación y el registro de la actividad de las neuronas noradrenérgicas en el LC y demuestran un vínculo causal entre el LC temporal específicomodulación de norepinefrina y control de la atención ", escribieron los autores." Nuestros resultados revelan que el control atencional de la conducta está modulado por los efectos sinérgicos de dos vías coeruleo-corticales disociables, con proyecciones de LC a dmPFC que mejoran la atención y proyecciones de LC a vlOFC que reducen la impulsividad."
menos ansiedad
Las pruebas que revelaron que la estimulación LC reducía la ansiedad se realizaron como precaución. Muchos estudios sugirieron que el aumento de la actividad de la neurona LC norepinefrina aumentaría la ansiedad, dijo Pignatelli. Eso podría haber comprometido la voluntad de los ratones de hurgar en busca de comida, o podría haberlos han hecho demasiado impulsivos, por lo que el equipo verificó los efectos de la ansiedad antes de comenzar las tareas de control de la atención.
Bari dijo que investigar el sorprendente beneficio de la estimulación LC para la ansiedad podría ser un área intrigante para un estudio futuro. Dijo que espera darle más ... atención.
El Centro RIKEN de Ciencias del Cerebro, el HHMI, la Fundación JPB, los Institutos Nacionales de Salud, una Beca Forgram de Ciencia de la Frontera Humana, la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China y la Iniciativa del Cerebro de Beijing apoyaron el estudio.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Picower en MIT . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
Referencia de la revista :
cite esta página :