Investigadores identifican un circuito cerebral que normalmente favorece la conducta flexible, pero que es reclutado por la cocaína para impulsar comportamientos cada vez más rígidos y repetitivos.
Un nuevo estudio liderado por los estudiantes de doctorado Ben Jerry Gonzales e Itay Shalom, bajo la supervisión del profesor Ami Citri del Centro Edmond y Lily Safra de Ciencias del Cerebro (ELSC) y del Instituto de Ciencias de la Vida de la Universidad Hebrea de Jerusalem, revela cómo la cocaína puede restringir un repertorio flexible de comportamientos naturales hasta convertirlos en un patrón repetitivo constante.
Los investigadores identificaron un circuito cerebral que normalmente participa en la selección de movimientos naturales de la boca y el rostro, pero que se activa de forma desproporcionada a medida que el comportamiento se estrecha bajo la exposición repetida a la cocaína.
El estriado es una región del cerebro involucrada en la selección de acciones momento a momento. La alteración de la capacidad de definir acciones se asocia con el desarrollo de comportamientos repetitivos y rígidos o desadaptativos observados en diversas condiciones neurológicas y psiquiátricas, incluidos el síndrome de Tourette, la enfermedad de Parkinson y los trastornos del movimiento inducidos por fármacos.
Para examinar estos procesos en detalle, el equipo desarrolló STEREO, un sistema de aprendizaje profundo capaz de identificar y rastrear comportamientos naturales directamente a partir de video. La tecnología permitió a los investigadores seguir los cambios en todo el repertorio conductual a lo largo del tiempo, en lugar de centrarse únicamente en acciones aisladas evaluadas manualmente.
“Queríamos capturar el comportamiento tal como lo ve realmente un observador: acicalarse, lamer, explorar; pero esto era imposible de registrar manualmente”, explicó Itay Shalom. “STEREO nos permitió observar cómo el repertorio conductual completo de los animales se reducía progresivamente hasta que un solo tipo de acción pasaba a dominar”.
Utilizando la exposición repetida a la cocaína como modelo experimental de rigidez conductual, los investigadores observaron un cambio drástico. El comportamiento diverso y exploratorio se redujo gradualmente hasta que una acción repetitiva pasó a dominar el repertorio. Para el quinto día de exposición, los ratones pasaban más del 60% del tiempo lamiendo el suelo y las paredes del recinto, comportamientos casi inexistentes en ausencia de cocaína, lo que ilustra cómo un conjunto de acciones normalmente variado puede quedar restringido a un patrón persistente.
Los investigadores mapearon este cambio en el estriado ventrolateral (VLS), una zona del estriado involucrada particularmente en los movimientos de la boca y la lengua. Dentro de esta región existen dos vías neuronales principales, conocidas como la vía directa y la vía indirecta, que parecen ejercer influencias opuestas sobre qué acciones se expresan.
Cuando los investigadores activaron las neuronas pertenecientes a la vía indirecta, el comportamiento repetitivo impulsado por la cocaína se interrumpió de inmediato y la conducta se orientó hacia acciones alternativas. Una vez que finalizó la estimulación, el efecto se revirtió rápidamente y se reanudó el comportamiento repetitivo. La supresión de esta misma vía produjo el resultado opuesto, limitando la capacidad de cambiar de comportamiento e impulsando episodios más largos de la conducta repetitiva.
La vía directa mostró el patrón contrario. Reducir su actividad debilitó el comportamiento repetitivo inducido por la droga, mientras que activarla en ausencia de cocaína fue suficiente por sí solo para generar patrones rígidos de acciones repetitivas similares a los observados tras la exposición a la sustancia.
“La cocaína no parece crear un programa conductual completamente nuevo”, afirmó Ben Jerry Gonzales. “Toma el control de un circuito que el cerebro ya utiliza para acciones naturales y empuja el comportamiento hacia una repetición persistente”.
Es importante destacar que este mismo circuito es responsable de la expresión de comportamientos normales y adecuados al contexto, como acicalarse y lamerse. Por lo tanto, la cocaína parece secuestrar un sistema normal de selección de acciones en lugar de reclutar un circuito dedicado exclusivamente a comportamientos anormales.
Los hallazgos pueden ayudar a los investigadores a comprender mejor cómo surgen los comportamientos motores repetitivos en diferentes condiciones neurológicas y psiquiátricas. Dado que distintas áreas del estriado corresponden a diferentes tipos de movimiento, los investigadores proponen que desequilibrios similares en otros circuitos estriatales podrían contribuir potencialmente a otras formas de rigidez conductual.
El estudio también presenta a STEREO como una herramienta prometedora para la neurociencia conductual. Al identificar automáticamente acciones reconocibles a partir de video crudo, el sistema podría permitir a los investigadores examinar cambios complejos en el comportamiento natural a una escala y nivel de detalle difíciles de alcanzar solo mediante la observación manual.
El trabajo de investigación “Opponent ventrolateral striatal circuits regulate behavioral flexibility and rigidity”, está disponible en Current Biology.
