Si estás a punto de tomar el último trozo de pizza en una fiesta y ves que otra mano lo busca al mismo tiempo, tu siguiente paso probablemente dependa tanto de cómo te sientas como de a quién pertenece la mano. Tu hermana pequeña...podrías seguir adelante y tomar la pizza. Tu jefe, probablemente sea más probable que des un paso atrás y renuncies a la rebanada. Pero si tienes hambre y te sientes particularmente confiado, podrías intentarlo.
Ahora, los investigadores de Salk han avanzado en la comprensión de cómo el cerebro de los mamíferos codifica el rango social y usa esta información para dar forma a comportamientos, como si luchar por la última porción de pizza. En ratones que participan en una competencia, el equipo descubrió, patronesde actividad cerebral difieren según el rango social del animal contrario. Además, los científicos podrían usar lecturas cerebrales para predecir con precisión qué animal ganaría una recompensa de comida: el vencedor no siempre era el animal socialmente más dominante, sino el más comprometido.en una "mentalidad ganadora". Los hallazgos fueron publicados en Naturaleza el 16 de marzo de 2022.
"La mayoría de las especies sociales se organizan en jerarquías que guían el comportamiento de cada individuo", dice la autora principal Kay Tye, profesora en el Laboratorio de Neurobiología de Sistemas de Salk e Investigadora del Instituto Médico Howard Hughes. "Comprender cómo el cerebro media esto puede ayudarnos a comprender la interacción entrerango social, aislamiento y enfermedades psiquiátricas, como depresión, ansiedad o incluso abuso de sustancias".
Los investigadores ya sabían que un área del cerebro llamada corteza prefrontal medial mPFC era responsable de representar el rango social en los mamíferos; las alteraciones en la mPFC de un ratón cambian el comportamiento de dominación de un animal. Pero se desconocía cómo la mPFC representaba esta información yqué neuronas si las hubo estuvieron involucradas en la alteración del comportamiento de dominancia.
En el nuevo estudio, Tye y su equipo permitieron que grupos de cuatro ratones compartieran una jaula, lo que permitió que se desarrollara naturalmente una jerarquía social: algunos animales se volvieron más dominantes y otros más subordinados. Luego, los investigadores seleccionaron pares de ratones que cohabitaban para competirpara recompensas de comida en una estructura de estilo de torneo "todos contra todos".
Para capturar la actividad cerebral de los animales, así como las diferencias leves y difíciles de medir en su comportamiento mientras competían, los investigadores encabezaron varias tecnologías nuevas. Usaron nuevos dispositivos inalámbricos para registrar la actividad cerebral en animales que deambulan libremente y desarrollaronuna herramienta de seguimiento de inteligencia artificial de múltiples animales para seguir los movimientos de los ratones a lo largo del tiempo, incluso cuando dos animales parecían idénticos. Finalmente, recurrieron a nuevos enfoques de modelado para analizar los datos.
Tan pronto como los ratones se emparejaron, los científicos descubrieron que la actividad de las neuronas en su mPFC podía predecir, con un 90 por ciento de certeza, el rango de su oponente.
"Esperábamos que los animales solo indicaran el rango cuando escucharan un pitido para comenzar la competencia", dice la coautora Nancy Padilla-Coreano, profesora asistente de la Universidad de Florida, quien llevó a cabo el trabajo mientras estabaun becario postdoctoral en Salk. "Pero resulta que los animales caminan con esta representación de rango social en su cerebro todo el tiempo".
Cuando los investigadores preguntaron a continuación si la actividad de las neuronas mPFC estaba asociada con el comportamiento, encontraron algo sorprendente. Los patrones de actividad cerebral estaban relacionados con ligeros cambios en el comportamiento, como la rapidez con que se movía un ratón, y también podían predecir:- 30 segundos completos antes de que comenzara la competencia - qué ratón ganaría la recompensa de comida.
Si bien generalmente se predijo que el ratón más dominante ganaría, a veces el modelo predijo con precisión que el animal subordinado ganaría. El modelo, dice el equipo, estaba capturando el éxito competitivo, o lo que algunas personas podrían llamar una "mentalidad ganadora".
Al igual que a veces puede estar en un estado de ánimo más competitivo y es más probable que arrebate esa rebanada de pizza antes que su jefe, un ratón subordinado puede tener una "mentalidad más ganadora" que un animal más dominante y terminar ganando.
Las áreas de la mPFC asociadas con el rango social y el éxito competitivo son adyacentes entre sí, descubrieron los investigadores, y están altamente conectadas. Señales en el rango social, dicen, afectan el estado del cerebro involucrado en el éxito competitivo. En otras palabras, la confianza y la "mentalidad ganadora" de un animal subordinado pueden disminuir parcialmente cuando se enfrenta al ratón alfa.
"Esta es la primera vez que hemos podido capturar estos estados internos que conectan el rango social con el comportamiento", dice Kanha Batra, estudiante de posgrado en el laboratorio de Tye y coautora del artículo. "En cualquier momento, podríamos predecir el próximo movimiento de un animal a partir de la actividad cerebral usando estos estados internos".
Los investigadores también demostraron que se producían cambios en la actividad cerebral cuando los animales competían en comparación con cuando recogían recompensas solos. Sin embargo, el rango social del grupo de vida de los animales aún podía decodificarse a partir de la actividad cerebral incluso cuando los animales estaban solos.
"Toda esta es evidencia adicional que sugiere que estamos en diferentes estados cerebrales cuando estamos con otros en comparación con cuando estamos solos", dice Tye, titular de la Cátedra Wylie Vale. "Independientemente de con quién estés,si eres consciente de otras personas a tu alrededor, tu cerebro está usando neuronas diferentes".
A continuación, los científicos examinarán cómo y cuándo se desarrollan por primera vez en el cerebro las representaciones de rango social de los animales, así como también cómo se ven afectados otros tipos de comportamientos.
Otros autores incluyeron a Makenzie Patarino, Sebastien B. Hausmann, Reesha Patel, Srishti Mishra, Deryn O. LeDuke, Jasmin Revanna, Hao Li, Matilde Borio, Rachelle Pamintuan, Aneesh Bal, Laurel R. Keyes, Avraham Libster, Romy Wichmann,Fergil Mills, Felix H. Taschbach y Gillian A. Matthews de Salk, Zexin Chen, Hao-Shu Fang y Cewu Lu de la Universidad Jiao Tong de Shanghai, Rachel R. Rock, Ruihan Zhang, Javier C. Weddington e Ila R. Fiete de MassachusettsInstituto de Tecnología; Yu Eva Zhang de la Universidad de California en San Diego; y James P. Curley de la Universidad de Texas en Austin.
El trabajo fue apoyado por el Instituto Médico Howard Hughes, los Institutos Nacionales de Salud R01-MH115920, Pioneer Award DP1-AT009925 y K99 MH124435-01, la Fundación JPB, Dolby Family Fund, la Fundación Kavli, el Centro Simons para laSocial Brain, Ford Foundation, L'Oreal For Women In Science, Burroughs Wellcome Fund, AI Institute, SJTU, Shanghai Qi Zhi Institute y Meta Technology Group.
Fuente de la historia:
Materiales proporcionado por Instituto Salk. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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