Hallan el mecanismo por el que el cerebro aprende

Hasta ahora los investigadores pensaban que las recompensas, como la comida o el dinero, fomentaban el aprendizaje en el cerebro al provocar la liberación de la hormona dopamina, conocida por reforzar el almacenamiento de nueva información. Ahora, un nuevo estudio en roedores describe cómo el aprendizaje en el cerebro ocurre en ausencia de un incentivo inmediato.

Dirigido por investigadores de la Escuela de Medicina Grossman de la NYU Langone Health de Nueva York, el estudio exploró la relación entre la dopamina y la acetilcolina, una sustancia química del cerebro, también conocida por desempeñar un papel en el aprendizaje y la memoria. Investigaciones anteriores habían demostrado que estas dos hormonas compiten entre sí, de modo que un aumento en una provoca una disminución en la otra. Se pensaba que las recompensas promovían el aprendizaje en el cerebro al desencadenar simultáneamente un aumento de la dopamina y una disminución de la acetilcolina. Además, este desequilibrio hormonal repentino provocaba que las células cerebrales se ajustaran a las nuevas circunstancias y formasen recuerdos para su uso posterior. Es lo que se conoce como neuroplasticidad, básica para el aprendizaje. Sin embargo, la pregunta seguía siendo si la comida y otras recompensas externas eran los únicos impulsores de este sistema de memoria, o si nuestros cerebros eran capaces de crear las mismas condiciones que son favorables para el aprendizaje sin ayuda externa.

Para brindar algo de claridad, los autores del estudio se centraron en cuándo y en qué circunstancias los niveles de dopamina son altos al mismo tiempo que los niveles de acetilcolina son bajos. Descubrieron que esta situación ocurre con frecuencia, incluso en ausencia de recompensas. De hecho, resulta que las hormonas fluyen y refluyen constantemente en el cerebro, con niveles de dopamina elevados regularmente mientras que los niveles de acetilcolina son bajos, preparando el escenario para un aprendizaje continuo.

“Nuestros hallazgos desafían la comprensión actual de cuándo y cómo la dopamina y la acetilcolina funcionan juntas en el cerebro”, ha dicho la autora principal del estudio, Anne Krok. “En lugar de crear condiciones únicas para el aprendizaje, las recompensas aprovechan un mecanismo que ya existe y está en funcionamiento constante”, ha agregado la doctora.

Probado en ratones

Para la investigación, publicada en la revista Nature, el equipo de estudio dio a docenas de ratones acceso a una rueda en la que podían correr o descansar a voluntad. En ocasiones, los investigadores ofrecieron a los animales un trago de agua. Luego, registraron la actividad cerebral de los roedores y midieron la cantidad de dopamina y acetilcolina liberada en diferentes momentos. Como era de esperar, las golosinas de bebidas crearon los patrones típicos de liberación de dopamina y acetilcolina que son provocados por las recompensas. Sin embargo, el equipo también observó que mucho antes de recibir tratamiento con agua, la dopamina y la acetilcolina ya seguían ciclos de "flujo y reflujo" aproximadamente dos veces por segundo, durante los cuales los niveles de una hormona bajaban mientras que los de la otra aumentaban. La doctora Krok señala que este patrón continuó independientemente de si los roedores corrían o estaban quietos. “Se han observado ondas cerebrales similares en humanos durante períodos de introspección y descanso”, agrega.

“Estos resultados pueden ayudar a explicar cómo el cerebro aprende y ensaya por sí solo, sin necesidad de incentivos externos”, ha dicho el autor principal del estudio y neurocientífico Nicolas Tritsch. “Quizás este circuito hace que el cerebro reflexione sobre eventos pasados ​​y aprenda de ellos”.

A pesar de que el cerebro de ratones y hombres no funciona igual, los resultados del estudio también pueden ofrecer información sobre nuevas formas de comprender las afecciones neuropsiquiátricas que se han relacionado con niveles incorrectos de dopamina, como la esquizofrenia, el trastorno por déficit de atención con hiperactividad, TDAH y la depresión.

 

---