Un novedoso trabajo de científicos estadounidenses señala a la hormona noradrenalina como la ayuda que recibe el cerebro para enfocar su atención y aprender de un evento novedoso.
En el trabajo experimental que aparece hoy en Nature, investigadores del mítico Massachusetts Institute of Technology (MIT) concluyen que cuando el cerebro humano necesita que se preste atención a algo importante, una forma en que puede hacerlo es enviando una ráfaga del neuromodulador noradrenalina.
Producido por la estructura profunda en el cerebro denominada locus coeruleus, puede tener efectos generalizados en todo el cerebro. En un estudio con ratones, el equipo del MIT descubrió que una función clave de la noradrenalina, también conocida como norepinefrina, es ayudar al cerebro a aprender de resultados sorprendentes.
«Lo que demuestra este trabajo es que el locus coeruleus codifica eventos inesperados y prestarles atención es crucial para que el cerebro haga un balance de su entorno», explica el profesor Mriganka Sur, del Departamento de Ciencias Cerebrales y Cognitivas del MIT y primer autor del estudio.
Además de su papel en la señalización de sorpresas, los investigadores también descubrieron que la noradrenalina ayuda a estimular el comportamiento que conduce a una recompensa, particularmente en situaciones en las que existe incertidumbre sobre si se ofrecerá o no un premio.
La noradrenalina es uno de los neuromoduladores que influyen en el cerebro, junto con la dopamina, la serotonina y la acetilcolina. A diferencia de los neurotransmisores, que permiten la comunicación de célula a célula, los neuromoduladores se liberan en grandes porciones del cerebro, lo que les permite ejercer efectos más generales.
Noradrenalina del cerebro
El profesor Mriganka Sur recuerda que «se cree que las sustancias neuromoduladoras se encuentran en grandes áreas del cerebro y, por lo tanto, alteran el impulso excitatorio o inhibitorio que las neuronas reciben de una manera más puntual. Esto sugiere que deben tener funciones cerebrales muy importantes que son básicas para la supervivencia y la regulación del estado cerebral».
Si bien los científicos han aprendido mucho sobre el papel de la dopamina en la motivación y la búsqueda de recompensas, conocen menos sobre los otros neuromoduladores, incluida la noradrenalina. Se ha relacionado con la excitación y el aumento del estado de alerta, pero demasiada noradrenalina puede provocar ansiedad.
Estudios previos del locus coeruleus, la principal fuente de noradrenalina del cerebro, han demostrado que recibe información de muchas partes del cerebro y también envía sus señales por diversas zonas. En este nuevo estudio, el equipo del MIT quiso analizar su papel en un tipo específico del denominado aprendizaje por refuerzo, o aprendizaje por ensayo y error.
Para este estudio, los investigadores entrenaron roedores para empujar una palanca cuando escuchaban un tono de alta frecuencia, pero no cuando oían un tono de baja frecuencia.
Cuando los ratones respondían correctamente al tono de alta frecuencia, recibían agua, pero si empujaban la palanca cuando escuchaban un tono de baja frecuencia, recibían una desagradable bocanada de aire.
Posible sinergia entre neuromoduladores
Así, aprendieron a empujar la palanca con más fuerza cuando los tonos eran más fuertes. Cuando el volumen era más bajo, tenían más dudas sobre si debían empujar o no. Y, cuando los investigadores inhibieron la actividad del locus coeruleus, los ratones se volvieron mucho más reacios a presionar la palanca cuando escucharon tonos de volumen bajo.
Esto sugiere a los científicos del MIT que la noradrenalina promueve la posibilidad de obtener una recompensa en situaciones en las que el premio es incierto.
Los investigadores también encontraron que las neuronas que generan esta señal de noradrenalina parecen enviar la mayor parte de su producción a la corteza motora, lo que ofrece más evidencia de que esta señal estimula a los animales a actuar.
“La función de codificación sorpresa del locus coeruleus parece estar mucho más extendida en el cerebro y eso puede tener sentido porque todo lo que hacemos está moderado por la sorpresa”, subraya este investigador.
El siguiente paso de este equipo es analizar la posible sinergia entre la noradrenalina y otros neuromoduladores, especialmente la dopamina, que también responde a recompensas inesperadas.
Este estudio fue financiado, entre otras entidades, por el Consejo de Investigación de Ciencias Naturales e Ingeniería de Canadá, los Institutos Nacionales de Salud de Estados Unidos, Simons Center for the Social Brain y la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China.
