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Interruptor de ritmo cerebral es crítico para el aprendizaje del comportamiento habitual
La existencia de ondas cerebrales (fluctuaciones rítmicas de la actividad eléctrica que se cree reflejan el estado del cerebro) no es un descubrimiento nuevo y los neurocientíficos saben que la actividad del cerebro durante el reposo se reduce a un ritmo alfa de aproximadamente 8 a 10 ciclos o hercios por segundo.
Los neurocientíficos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) realizaron un estudio para evaluar si estas ondas tienen un significado cognitivo, en su caso, en términos de funciones, como el aprendizaje y la memoria. Los resultados revelaron que un cambio entre dos de estos ritmos es fundamental para aprender el comportamiento habitual.
El estudio, publicado esta semana en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias muestra que en las ratas que aprendieron a correr un laberinto, la actividad en una región del cerebro que controla la formación del hábito cambia de un ritmo rápido y caótico a un ritmo más lento y sincronizado. Según la profesora Ann Graybiel, autora principal del artículo PNAS e investigadora líder del Instituto McGovern de Investigación del Cerebro en el MIT, el cambio que ocurre en el momento en que las ratas comienzan a dominar el laberinto es probablemente la señal de que se ha formado un hábito. Este proceso representa un papel clave en la comprensión de cómo el cerebro se reorganiza durante el aprendizaje.
Ritmos en el cerebro La investigación ha observado varias ondas cerebrales de diferentes frecuencias en humanos y otros animales. El autor principal Graybiel y el estudiante graduado Mark Howe decidieron examinar si podían vincular estos ritmos a los cambios en el estado cerebral que acompañan el aprendizaje. Su estudio se centró en las ondas beta (ancho de banda de 15 a 28 hertz), que están relacionadas con la falta de movimiento y las altas ondas gamma (ancho de banda 70 a 90 hertz) con estados muy atentos.
El laboratorio de Graybiel demostró anteriormente que los patrones de actividad eléctrica en los ganglios basales son esenciales para la formación del hábito. Los hábitos comienzan cuando tomar una acción en particular produce algún tipo de beneficio, sin embargo, con el tiempo, esta acción se convierte en una segunda naturaleza y se lleva a cabo incluso si ya no obtiene una recompensa. En casos extremos, podría significar, por ejemplo, continuar rascando parte del cuerpo incluso después de que la picazón se haya detenido.
Howe investigó los ritmos cerebrales en una región en la parte inferior de los ganglios basales, conocida como el cuerpo estriado ventral, que es necesario para responder al dolor o el placer, pero también muy involucrado en la adicción. Para medir la actividad cerebral, Howe usó ratas corriendo a lo largo de un laberinto en forma de T. Los animales tuvieron que aprender a girar a la izquierda o derecha en respuesta a un sonido; si giraban correctamente al llegar al final del laberinto recibían una recompensa: leche con chocolate.
Durante las primeras carreras, p. mientras las ratas aún estaban aprendiendo el laberinto, los investigadores observaron ráfagas de actividad del cuerpo estriado ventral en el rango de frecuencia gamma poco antes de que las ratas terminaran el laberinto. Esta actividad se extendió por todo el cuerpo estriado ventral: células sincronizadas con el ritmo en diferentes momentos, de una manera bastante descoordinada.
Una vez que las ratas comenzaron a aprender cómo se ganaba la recompensa, la actividad gamma comenzó a desvanecerse siendo reemplazada por ráfagas cortas de actividad en la banda beta de frecuencia más baja, justo después de que terminaron el laberinto. En comparación con las primeras carreras, la actividad se volvió mucho más coordinada a lo largo de todo el cuerpo estriado ventral.
Hábitos de refuerzo Los investigadores también midieron la actividad de neuronas individuales en el cuerpo estriado ventral para lograr una visión más profunda de lo que estaba sucediendo durante este cambio de frecuencia y descubrieron que la actividad en dos grupos de neuronas se coordinaba con las oscilaciones. Observaron que las neuronas de salida, que controlan la comunicación del cuerpo estriado ventral con el resto del cerebro, se dispararon durante los picos de las oscilaciones gamma y beta, y otro tipo inhibió las neuronas de salida, que se clavaron en los valles de las oscilaciones.
Howe afirmó: "Cuando tienes un ritmo fuerte, estas dos poblaciones de neuronas oscilan en direcciones opuestas".
Este hallazgo indica que durante el proceso de aprendizaje de una nueva conducta por parte de las ratas, la actividad de alta frecuencia en las neuronas de salida del cuerpo estriado ventral transmite mensajes al resto del cerebro y lo guía a aprender un nuevo comportamiento, que fue reforzado por el chocolate. recompensa. Luego, una vez que el comportamiento se aprende y se convierte en un hábito, esos mensajes ya no son necesarios. Son apagados por neuronas inhibidoras durante las oscilaciones beta.
Graybiel explicó:"Como las ratas estaban aprendiendo, esa señal de refuerzo desaparece, porque realmente no la necesitas. Esto ayuda al cerebro porque una vez que ese hábito se forma, lo que quieres hacer es liberar ese poco de cerebro para que puedas hacer otra cosa. - formar un nuevo hábito o pensar un gran pensamiento ".
Los investigadores, incluidos Howe, Graybiel y otros miembros del laboratorio, Hisham Attalah, Dan Gibson y Andrew McCool, planean nuevas investigaciones sobre si la formación de hábito se interrumpe si alteran los ritmos cerebrales en el cuerpo estriado ventral e identifican las neuronas involucradas más específicamente . La identificación y el control de tales neuronas podrían producir nuevos enfoques para ayudar a combatir la adicción, una forma extrema de comportamiento habitual.
Escrito por Petra Rattue
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