Adaptarse rápidamente a nuevas situaciones puede ayudar a desarrollar la capacidad cerebral

Este tiempo de incertidumbre que atraviesa la humanidad a partir de la pandemia puede ser difícil. Requiere flexibilidad para explorar nuevos enfoques y encontrar nuevas soluciones. Pero la investigación del laboratorio de Joseph Gogos, MD, PhD, sugiere que los animales mejoran su capacidad para adaptarse cuantos más nuevos lugares y nuevas caras encuentran.

“La capacidad de aprender con flexibilidad en situaciones nuevas hace posible adaptarse a un mundo en constante cambio -señala Joshua A. Gordon, autor principal del estudio y director del Instituto Nacional de Salud Mental (NIH) de Estados Unidos-. Comprender la base neuronal de este aprendizaje flexible en los animales nos da una idea de cómo este tipo de aprendizaje puede interrumpirse en los seres humanos”.

Publicado en Nature, el documento fue cosupervisado por el doctor Gordon junto a los especialistas Joseph A. Gogos y Alexander Z. Harris, ambos de la Universidad de Columbia. En él se demuestra el poderoso impacto que la novedad puede tener en el cerebro y su capacidad para resolver problemas. Y podría inspirar a probar algo nuevo cada día. La capacidad de adaptarse rápidamente a situaciones nuevas es esencial para la supervivencia, y esta flexibilidad se ve afectada en muchos trastornos neuropsiquiátricos.

Por lo tanto, comprender si la novedad prepara los circuitos cerebrales para facilitar la flexibilidad cognitiva tiene una relevancia traslacional importante. La exposición a la novedad recluta el hipocampo y la corteza prefrontal medial (mPFC) 2 y puede cebar los circuitos prefrontales del hipocampo para la plasticidad posterior asociada al aprendizaje.

La novedad reinicia los circuitos neuronales que unen el hipocampo ventral (vHPC) y la mPFC, facilitando la capacidad de superar una estrategia establecida. La exposición de ratones a la novedad interrumpió una estrategia previamente codificada al reorganizar la actividad de vHPC a oscilaciones locales theta (4–12 Hz) y debilitar la conectividad existente entre vHPC y mPFC.

A medida que los ratones se adaptaban posteriormente a una nueva tarea, las neuronas del hipocampo ventral desarrollaron una nueva actividad asociada a la tarea, se fortaleció la conectividad ellas y la corteza prefrontal medial, a la par que las neuronas mPFC se actualizaron para codificar las nuevas reglas.

El bloqueo de los receptores D1 de dopamina (D1R) o la inhibición de las células marcadas como novedad que expresan D1R en el vHPC impidió estos efectos conductuales y fisiológicos de la novedad. Además, la activación de D1R imitó los efectos de la novedad.

Estos resultados sugieren que la novedad promueve el aprendizaje adaptativo mediante el restablecimiento mediado por D1R de los circuitos vHPC - mPFC, lo que permite la plasticidad del circuito asociada al aprendizaje posterior.

Ratones readaptados

Este estudio, apoyado por los Institutos Nacionales de Salud (NIH) de Estados Unidos, sobre el aprendizaje espacial en ratones ha demostrado que la exposición a nuevas experiencias desdibuja las representaciones preestablecidas en el hipocampo y la corteza prefrontal del cerebro, lo que permite aprender nuevas estrategias de navegación.

Los investigadores plantearon la hipótesis de que la exposición a una nueva experiencia puede servir como un desencadenante ambiental que amortigua la conectividad hipocampal-prefrontal establecida, lo que permite un aprendizaje espacial flexible.

En una primera fase, entrenaron ratones para que navegaran por un laberinto de cierta manera para recibir una recompensa. A algunos de los ratones se les permitió explorar un ambiente que no habían visto antes, mientras que otros exploraron un espacio familiar. Luego, participaron en una segunda tarea espacial, que requirió que cambiaran a una nueva estrategia de navegación para obtener una recompensa.

Al principio todos los ratones favorecieron su estrategia de navegación original. Pero los que habían explorado un nuevo espacio superaron gradualmente este sesgo y aprendieron con éxito la nueva estrategia de navegación a la mitad de la sesión de entrenamiento de 40 pruebas.

Cuando los científicos volvieron a probar un subconjunto de ratones en la primera tarea, encontraron que los expuestos a la novedad pudieron volver a la estrategia original, lo que indica que actualizaron y eligieron su estrategia de acuerdo con las demandas de la tarea.

La conclusión a la que arribaron indica que la exposición a la novedad también interrumpió la codificación de la estrategia de navegación original, reorganizando el patrón de disparo de neuronas individuales en el hipocampo ventral para sincronizarlas con la onda theta.

Juntos, estos hallazgos arrojan luz sobre algunos de los mecanismos cerebrales que juegan un papel en la codificación flexible de información. “Nuestro estudio apunta a la novedad como una forma de activar el restablecimiento de los circuitos que facilita el aprendizaje espacial en ratones --destaca Park--. El siguiente paso es basarse en estos hallazgos y explorar si la novedad juega un papel similar en la memoria y el aprendizaje humanos”.

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