La ansiedad, la adicción y otros trastornos psiquiátricos a menudo se caracterizan por estados intensos de lo que los científicos llaman excitación: el corazón se acelera, las lecturas de la presión arterial aumentan, la respiración se acorta y se toman «malas» decisiones. En un esfuerzo por comprender cómo estos estados influyen en los procesos de toma de decisiones del cerebro, los científicos de la Escuela de Medicina Icahn en Mount Sinai analizaron los datos de un estudio anterior de primates no humanos. Descubrieron que dos de los centros de toma de decisiones del cerebro contienen neuronas que pueden monitorear exclusivamente la dinámica interna del cuerpo. Además, un estado elevado de excitación pareció reconectar uno de los centros al convertir algunas neuronas de toma de decisiones en monitores internos del estado.
«Nuestros resultados sugieren que los circuitos de toma de decisiones del cerebro pueden estar conectados para monitorear e integrar constantemente lo que está sucediendo dentro del cuerpo. Por eso, los cambios en nuestro nivel de excitación pueden alterar la forma en que funcionan estos circuitos», dijo Peter Rudebeck, profesor asociado en el Departamento de Neurociencia de la Familia Nash y el Instituto del Cerebro Friedman en Mount Sinai y el autor principal del estudio publicado en PNAS (Actas de la Academia Nacional de Ciencias). «Esperamos que estos resultados ayuden a los investigadores a comprender mejor las áreas del cerebro y los procesos celulares fundamentales que subyacen a varios trastornos psiquiátricos».
El estudio fue dirigido por Atsushi Fujimoto, un instructor en el laboratorio del Dr. Rudebeck que previamente estudió cómo el cerebro controla la toma de riesgos.
Durante años, los científicos han descrito la relación entre la excitación y el desempeño en la toma de decisiones como una «curva en forma de U». Básicamente, un poco de excitación, como la que se experimenta después de una taza de café, puede producir un rendimiento máximo. Pero demasiada o muy poca excitación aumenta las posibilidades de que el cerebro tome decisiones lentas o incorrectas.
Los resultados iniciales de este estudio apoyaron esta idea. Los investigadores analizaron datos de un conjunto anterior de experimentos que probaron la capacidad de tres monos rhesus para decidir entre recibir dos recompensas: mucho jugo sabroso o un poco. El Dr. Rudebeck realizó estos experimentos mientras trabajaba como becario postdoctoral en el Instituto Nacional de Salud Mental. Como se esperaba, los monos optaron constantemente por tener más jugo y, en promedio, tomaron esta decisión más rápido cuando sus corazones latían más rápido, lo que respalda la idea de que un estado de excitación fomenta un mejor rendimiento.
A continuación, los investigadores analizaron la actividad eléctrica registrada de las neuronas en dos de los centros de decisión del cerebro llamados corteza orbitofrontal y corteza cingulada anterior dorsal.
Descubrieron que la actividad de aproximadamente una sexta parte de las neuronas en cualquiera de las áreas se correlacionaba con las fluctuaciones en la frecuencia cardíaca. En otras palabras, si la frecuencia cardíaca de un animal cambiara, entonces la actividad de estas células también cambiaría al acelerarse o desacelerarse. Esta actividad pareció no verse afectada por las decisiones tomadas sobre las diferentes recompensas que estaban recibiendo los monos. Mientras tanto, la actividad de las células restantes en cada área parecía estar involucrada principalmente en el proceso de toma de decisiones.
«Los estudios de escaneo cerebral han sugerido que la excitación corporal altera la actividad de estos centros de toma de decisiones. Nuestros resultados apoyan esta idea a nivel celular y sugieren que el único trabajo de algunas de estas neuronas es rastrear los estados internos o interoceptivos del cuerpo. «, Dijo el Dr. Fujimoto. «La siguiente pregunta que tuvimos fue: ‘¿Qué podría suceder durante el tipo de estados de excitación elevados que se observan en pacientes que sufren de ansiedad, adicción y otros trastornos psiquiátricos?'»
Para responder a la pregunta, los investigadores analizaron los datos obtenidos después de que la amígdala, el centro emocional del cerebro, fuera quirúrgicamente desconectada en cada animal. Esto elevó la frecuencia cardíaca hasta en 15 latidos por minuto. Ahora, en este estado de mayor excitación, cuanto más rápido latían los corazones de los animales, más lento eran para elegir una recompensa. Esto sugiere que cuando el estado de excitación de los animales aumentó, en realidad obstaculizó el proceso de toma de decisiones.
Cuando el equipo observó la actividad neuronal, encontraron algo aún más interesante. El estado de mayor excitación pareció alterar los roles que desempeñaban las neuronas durante la toma de decisiones. En ambos centros cerebrales, los investigadores vieron evidencia de una disminución en la cantidad de neuronas involucradas en el proceso de toma de decisiones. Además, en la corteza cingulada anterior dorsal, el número de neuronas que parecían rastrear estados internos aumentó ligeramente. Esto alteró el equilibrio de la información representada en esta área, como si las señales neuronales para la toma de decisiones fueran «secuestradas» por la excitación.
«Aunque no es definitivo, nuestros resultados sugieren que un estado de excitación elevado degrada y toma el control de los circuitos de toma de decisiones en el cerebro», dijo el Dr. Rudebeck. «Planeamos seguir estudiando cómo la excitación puede influir en las funciones cerebrales superiores y cómo esto contribuye a los trastornos psiquiátricos».
Fuente: The Mount Sinai Hospital/Mount Sinai School of Medicine
Articulo original:
Atsushi Fujimoto, Elisabeth A. Murray, Peter H. Rudebeck. Interaction between decision-making and interoceptive representations of bodily arousal in frontal cortex. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2021; 118 (35): e2014781118 DOI: 10.1073/pnas.2014781118