El papel de los ganglios basales en el control del movimiento

Los Ganglios Basales (BG) son un grupo de estructuras en el cerebro que juegan un papel clave en el control del movimiento y la selección de acciones. Entre estas estructuras, el Estriado es la parte más grande y recibe señales de varias partes del cerebro, incluyendo la corteza y el tálamo. El estriado tiene principalmente dos tipos de células: neuronas de la vía directa y neuronas de la vía indirecta. Estas células ayudan a decidir si promover o inhibir movimientos.

Los investigadores han identificado diferentes circuitos dentro de los ganglios basales, que se pueden categorizar en tres tipos según sus funciones: circuitos límbicos, asociativos y sensoriomotores. Cada uno de estos circuitos está vinculado a diferentes partes del estriado. Por ejemplo, el circuito límbico está conectado al estriado ventral, el circuito asociativo se conecta al estriado dorsomedial, y el circuito sensoriomotor se asocia con el estriado dorsolateral. Cada parte del estriado contribuye de manera diferente a las acciones, como formar hábitos o realizar acciones orientadas a un objetivo.

#Selección de Acciones y Control del Movimiento

Los ganglios basales juegan un papel importante en la selección de acciones y el control del movimiento. Cuando se activan las neuronas de la vía directa, fomentan el movimiento, mientras que las neuronas de la vía indirecta tienden a inhibirlo. Esta relación ayuda al cerebro a tomar decisiones sobre qué acciones realizar. Sin embargo, se ha observado que durante algunas acciones, ambos tipos de neuronas pueden activarse al mismo tiempo, lo que sugiere que podrían trabajar juntas en ciertos contextos.

Cuando los investigadores observan los efectos del daño a diferentes partes de los ganglios basales, ven problemas específicos en el comportamiento. Por ejemplo, si el estriado dorsomedial está dañado, los animales tienen dificultades para realizar acciones orientadas a un objetivo. Por otro lado, el daño al estriado dorsolateral afecta la formación de hábitos.

A pesar de esta comprensión, no está claro si los roles de las neuronas de la vía directa e indirecta se pueden generalizar a través de diferentes circuitos en el estriado. Para explorar esto, los científicos han utilizado métodos para activar o inhibir selectivamente estas neuronas durante diversas pruebas.

#Optogenética: Una Herramienta para la Investigación

En estudios recientes, la optogenética se ha convertido en una herramienta vital. Este método permite a los investigadores controlar neuronas utilizando luz. Al introducir proteínas sensibles a la luz en neuronas específicas, pueden encender o apagar estas células con un tiempo preciso.

Los investigadores han mostrado previamente que esta técnica se puede aplicar al estriado, permitiendo la activación o inhibición dirigida de neuronas de la vía directa e indirecta. De esta manera, los científicos pueden estudiar cómo estos diferentes tipos de neuronas afectan el comportamiento sin interferir con otras funciones cerebrales.

#Prueba de Preferencia de Lugar en Tiempo Real

Una forma de estudiar el papel de estas neuronas es a través de pruebas de preferencia de lugar. Esto implica colocar a los animales en un espacio abierto dividido en secciones. Los investigadores pueden darles a los animales la capacidad de autoestimular ciertas neuronas cuando ingresan a secciones particulares. Observar cuánto tiempo pasan los animales en estas secciones brinda información sobre si esas neuronas fomentan o desincentivan sus movimientos.

En las pruebas, cuando se activaron las neuronas de la vía directa, los animales preferían el área donde recibían estimulación. Por el contrario, la activación de las neuronas de la vía indirecta llevó a evitar el área de estimulación. Estos resultados ilustran los efectos opuestos de estas vías en el proceso de toma de decisiones.

#Experimentos de Inhibición

Además de la activación, inhibir la actividad neuronal también puede arrojar luz sobre sus funciones. Los experimentos de inhibición permiten a los investigadores explorar cómo silenciar ciertas neuronas afecta el comportamiento. Por ejemplo, cuando se inhibieron las neuronas de la vía directa, los animales no mostraron una preferencia fuerte por ninguna área, lo que sugiere que estas neuronas juegan un papel en fomentar movimientos hacia áreas asociadas con recompensas.

En contraste, inhibir las neuronas de la vía indirecta llevó a un aumento del tiempo pasado en el área de estimulación, lo que sugiere que estas neuronas están involucradas en el comportamiento de evitación y en la señalización de peligro o incomodidad.

#Prueba de Selección de Acciones

Otro experimento que realizan los investigadores involucra la selección de acciones. En estas pruebas, se presentan dos palancas que los animales pueden presionar para recibir una recompensa de comida. Solo una palanca está emparejada con la estimulación o inhibición de neuronas. Al comparar presiones de palanca, los investigadores pueden entender la influencia de las neuronas de la vía directa e indirecta en la toma de decisiones.

Cuando los animales autoestimulan las neuronas de la vía directa, mostraron una fuerte preferencia por la palanca asociada con esa estimulación. Por otro lado, la autoestimulación de las neuronas de la vía indirecta llevó a significativamente menos presiones, indicando que estas neuronas desalientan la acción.

Curiosamente, cuando se inhibieron las neuronas, los animales evitaron la palanca vinculada a la inhibición de la vía directa pero prefirieron la que estaba relacionada con la inhibición de la vía indirecta. Esto muestra cómo las diferentes contribuciones de estas vías pueden cambiar cómo se seleccionan las acciones.

#Comportamiento Dependiente del Contexto

La influencia de estas vías neuronales a menudo depende del contexto de la tarea. Por ejemplo, en una situación gratificante donde los animales necesitan moverse hacia la comida, activar la vía directa ayuda a facilitar ese movimiento. Sin embargo, en una tarea diferente donde no hay un objetivo inmediato presente, la misma activación neuronal puede llevar a menos movimiento.

Esto sugiere que el equilibrio de la actividad neuronal en el estriado tiene diferentes efectos según si el animal está buscando una recompensa o simplemente explorando un entorno. Estos hallazgos destacan la importancia de considerar tanto el tipo específico de acción como el contexto al evaluar los roles de las vías de los ganglios basales.

#Pruebas de Desplazamiento Espontáneo

Además, los investigadores han analizado cómo estas vías afectan el movimiento espontáneo. En pruebas sin un objetivo claro, encontraron que activar las neuronas de la vía directa en el estriado dorsomedial mejoró el movimiento, mientras que la misma activación en el estriado dorsolateral tuvo el efecto contrario, reduciendo el movimiento general.

La inhibición de estas neuronas mostró resultados aún más interesantes. Inhibir la vía directa en el estriado dorsomedial ralentizó el movimiento, mientras que en el estriado dorsolateral, hubo una disminución notable en las acciones espontáneas. Así, se evidencian los diferentes roles de estas neuronas en varios contextos.

#Resumen de Hallazgos

Los hallazgos de estos experimentos indican que las neuronas de la vía directa e indirecta tienen roles específicos en la guía del comportamiento. En algunos casos, como en las pruebas de preferencia de lugar en tiempo real, estas vías tienen contribuciones opuestas. Sin embargo, cuando se trata de la selección de acciones o movimientos espontáneos, sus efectos pueden ser complementarios o incluso inesperados.

Esta investigación sugiere que el comportamiento no se dicta únicamente por la activación de una vía sobre la otra, sino que el contexto y la tarea específica en cuestión influyen en gran medida en cómo estas neuronas interactúan y afectan las acciones.

#Direcciones Futuras

De cara al futuro, es esencial que los investigadores estudien más estas vías en varios contextos para obtener una comprensión completa de cómo contribuyen a la toma de decisiones y al movimiento. El impacto de las vías estriatales en el comportamiento ilustra claramente la complejidad de la función cerebral y resalta la necesidad de continuar explorando en esta área.

Comprender los roles dependientes del contexto de estas vías puede informar enfoques terapéuticos futuros para condiciones relacionadas con el movimiento y la toma de decisiones, como la enfermedad de Parkinson o la adicción.

En conclusión, los ganglios basales y sus vías ofrecen un campo rico para entender la interacción entre la función cerebral, el comportamiento y el impacto de actividades neuronales específicas en nuestras acciones diarias.