Un grupo de neurobiólogos de Rusia y los EE. UU., Incluidos Dmitry Smagin, Tatyana Michurina y Grigori Enikolopov del Instituto de Física y Tecnología de Moscú MIPT, han demostrado experimentalmente que la agresión tiene una influencia en la producción de nuevas células nerviosas en elcerebro. Los científicos realizaron una serie de experimentos con ratones machos y publicaron sus hallazgos en la revista Fronteras en neurociencia .
Investigadores del Instituto de Citología y Genética de la Rama Siberiana de la Academia de Ciencias de Rusia ICG SB RAS, MIPT, Cold Spring Harbor Laboratory y Stony Brook University and School of Medicine estudiaron los cambios que ocurrieron en los cerebros deratones que demostraron un comportamiento agresivo, que atacó a otros ratones y ganó en peleas. Después de una victoria, estos ratones se volvieron aún más agresivos y aparecieron nuevas neuronas en su hipocampo, una de las estructuras clave del cerebro; además de esto, en ratonesque se les permitió continuar luchando, se observaron ciertos cambios en la actividad de sus células nerviosas. Los científicos esperan que la nueva información sobre las bases neurobiológicas de la agresión no solo ayude a comprender este importante fenómeno, sino que también aliente la investigación en otras áreas:- e incluso ayuda a encontrar causas de autismo y otros trastornos similares en humanos.
Para explicar exactamente cómo la agresión afecta la formación de nuevas neuronas, cómo altera el funcionamiento del cerebro y qué tiene que ver el autismo con todo esto, debemos analizar detenidamente varios aspectos del estudio recientemente publicado.
"Una vez más, estoy sorprendido de cómo los bloques de construcción básicos que componen el comportamiento complejo son similares en diferentes organismos y es realmente fascinante cómo se pueden combinar con otros bloques para crear una enorme variedad de reacciones de comportamiento en animales y humanos,"dijo Grigori Enikolopov, jefe del Laboratorio de Células Madre Cerebrales del MIPT y autor correspondiente del estudio.
¿Cómo? A nivel de comportamiento
Así es como se realizó el experimento en sí: se colocaron pares de ratones machos en una jaula dividida por una partición. La partición permitió que los animales se vieran, oyeran y olieran entre sí, pero no permitió el contacto físico. Todos los días,a primera hora de la tarde, se retiró la partición y comenzaron las observaciones: normalmente no tomaba mucho tiempo para que estallaran las peleas. Después de dos o tres encuentros, se estableció el ganador y fue entonces después de tres minutos, o a veces menos para evitar lesiones ael macho derrotado se separó de su vecino nuevamente. Después de repetir el proceso durante tres días seguidos, los científicos cambiaron los ratones en las jaulas, colocando aleatoriamente a los machos derrotados con un nuevo vecino pero, lo más importante, cada vez que un macho derrotado eracolocados en la misma jaula que otro macho ganador. En un grupo, después de tres semanas de estas rotaciones, se impidió que los ganadores entraran en confrontación, y en otro grupo los ratones continuaron luchando entre ellos.
Los científicos también realizaron una serie de pruebas para demostrar el efecto de la agresión no en el cerebro, sino en el comportamiento. Por ejemplo, los ratones fueron colocados en un laberinto en forma de cruz más-laberinto donde se cerró un corredor y elotro era un espacio abierto. Cuanto más tiempo los ratones preferían pasar en la oscuridad, espacio cerrado, más podría describirse su comportamiento como "evitar riesgos".
Los ratones se colocaron en una jaula con una partición transparente y otro macho en el otro lado; cuanto más tiempo pasaban los ratones cerca de la barrera, mayor era el nivel de posible agresión. Esta interpretación es consistente con el hecho de que ellos animales activos en el estudio tienden a atacar a sus parejas si surge la oportunidad también se realizaron pruebas para probar esto.
La línea es un concepto más riguroso que "especie". Una línea son todos los ratones producidos por la endogamia de la descendencia de un par de ratones con el mismo genotipo. La línea C57BL es una de las más comunes. Y, por cierto, BLsignifica negro, por lo que los ratones de laboratorio no suelen ser blancos
Todas las pruebas mostraron que los machos con experiencia ganadora en una serie de peleas muestran una actitud más "descarada": se acercan a la partición transparente con mayor frecuencia e inician un ataque contra sus oponentes más rápidamente. Si los ratones se vieron privados de luchar porun período de tiempo antes de la prueba, se volvieron aún más agresivos: la latencia al primer ataque fue casi tres veces menor y las peleas duraron más tiempo, pero lo que es particularmente interesante es que al mismo tiempo su nivel de ansiedad aumentó- ¡un hombre que logró arrancar parches de cabello de la parte posterior de un mouse más débil preferiría evitar espacios abiertos, prefiriendo sentarse en la oscuridad siempre que sea posible!
Los ratones de diferentes líneas pueden incluso exhibir un comportamiento diferente al pelear. En una confrontación, los ratones C57BL normalmente sacan parches de pelo de la espalda de su oponente. Las peleas rara vez son fatales, pero se sabe que esto ocurre.
Los métodos utilizados en los experimentos no fueron elegidos por casualidad. Natalia Kudryavtseva, una de las autoras del estudio Jefa del Sector de Neurogenética del Comportamiento Social en ICG SB RAS, es una líder reconocida internacionalmente en el estudio de la biología.bases de la agresión, y el modelo de comportamiento y el método de estudio de la agresión en ratones se ha desarrollado durante décadas.
¿Cómo? A nivel celular
El estudio de la agresión en el contexto de la función del cerebro a nivel de células individuales fue posible como resultado del progreso logrado en la neurociencia en las últimas décadas. Ahora se considera que tres afirmaciones se han probado de manera confiable :
- Contrariamente a la visión previamente aceptada, se pueden generar nuevas neuronas en un cerebro maduro y este proceso juega un papel clave en el aprendizaje;
- Para iniciar cambios a largo plazo a nivel celular, las células necesitan activar ciertos genes y suprimir la actividad de otros.
A pesar de que el ADN es el mismo en todas las células, las diferentes secciones diferentes genes tienen un estado diferente. Si el ADN se modifica químicamente, o las proteínas que se combinan con el ADN para formar cromosomas ya no se pueden modificar, ya no es posiblepara leer información del gen y sintetizar moléculas codificadas por ese gen. La célula detiene la producción de proteínas innecesarias, por ejemplo, una neurona no sintetiza las fibras musculares requeridas por los miocitos, las células del tejido muscular. Al controlar la actividad de los genes, las neuronas también puedenreconstruirse, y la activación de células madre en el cerebro puede conducir a la generación de nuevas células nerviosas, para construir las redes neuronales que juegan un papel esencial en la memoria, por ejemplo.
Los estudios en el campo de la neurobiología de la memoria, que se realizaron por primera vez a mediados del siglo XX, han demostrado que aprender o incluso simplemente encontrar algo nuevo desencadena una serie de cambios moleculares en las neuronas, y ciertos genes, que los científicosllamados genes tempranos inmediatos IEG, se activan para producir transformaciones a largo plazo en el cerebro. Si se toma una muestra de prueba del cerebro de un animal poco después de un experimento de aprendizaje y se combina con etiquetas especiales de la proteína codificada por c-fos, los científicosson capaces de observar los cambios desencadenados por el experimento. Esto es exactamente lo que hicieron los autores del artículo para rastrear los efectos de la agresión a nivel celular: monitorear los niveles de c-fos es uno de los métodos estándar para buscar activamente cambios en los nervioscélulas.
Neurociencia: el estudio del cerebro a menudo requiere conocimiento en campos inesperados, como la óptica, la teoría de juegos, la economía o la sociología. Las habilidades prácticas empleadas por los neurocientíficos a menudo incluyen la capacidad de manipular, programar y controlar ratas y hacer cálculos estadísticosEs por eso que este campo interdisciplinario ha sido clasificado por separado por científicos británicos y estadounidenses como neurociencia.
¿Dónde? El hipocampo y la amígdala
Simplemente observar neuronas individuales, o incluso grupos de neuronas, no da una imagen completa. La ubicación de las células debe tenerse en cuenta. La actividad de las neuronas en diferentes regiones del cerebro puede variar significativamente, ya que estas regiones funcionandiferentes funciones
En este estudio en particular, los científicos examinaron el hipocampo y la amígdala. A menudo se dice que la amígdala está asociada con las emociones y el hipocampo con la memoria, y esto es generalmente cierto, pero debe aclararse que a pesar de esto,la memoria no está localizada en el hipocampo, y para experimentar emociones, incluso los ratones necesitan algo más que la amígdala.
Muchas estructuras en el cerebro en realidad no realizan una función específica, de la misma manera que en las computadoras se usa un procesador o un chip RAM para una amplia variedad de tareas: no hay componentes individuales que solo se usan para juegos, o solose utiliza para programas de oficina. El hipocampo se utiliza en la formación de la memoria a largo plazo y en la navegación de laberintos, y la amígdala es responsable del miedo, la agresión y también la ansiedad. Varios estudios que involucraron a personas incluso mostraron que la amígdala esvinculado al alcoholismo, y también a puntos de vista políticos. Esta extensa lista es fácil de explicar si tenemos en cuenta el hecho de que los recuerdos en sí mismos se presentan en diferentes formas: un "mapa" mental de un área, la capacidad de equilibrio al andar en bicicleta, yuna experiencia traumática se almacena de manera diferente en el cerebro.
La amígdala está involucrada en la memoria de estímulos desagradables, es la razón por la cual un ratón se congela cuando se coloca en una jaula donde en una ocasión anterior el piso estaba electrificado. El hipocampo también está vinculado a la memoria, pero, comodemostrado en la década de 1950 en el caso del paciente HM que se sometió a una operación fallida, almacena información sobre eventos enteramente conscientes. Henry Molaison ampliamente conocido como HM, a quien le extirparon el hipocampo debido a una epilepsia severa, comenzó a olvidar cosas que habían sufrido¡Le sucedió hace solo unos minutos! Sin embargo, desarrolló una habilidad para resolver ciertos acertijos, aunque cada vez que los hacía, estaba seguro de que nunca los había visto antes.
Una jaula con piso electrificado es un método estándar para formar memoria. Nos gustaría señalar que un representante de la Oficina de Prensa de MIPT experimentó personalmente un entorno similar y confirmó que no se trata de una descarga eléctrica grave, sino completamente tolerable,aunque una sensación un poco incómoda. La mejor manera de describirlo sería decir que era como si el piso se hubiera convertido de repente en una estera de masaje para pies.
La comparación de la actividad de la amígdala y el hipocampo permitió a los científicos rastrear la influencia del experimento de agresión en dos estructuras clave a la vez. La evidencia pasada sugirió que en ratones agresivos y socialmente activos, se producen más neuronas nuevas en el hipocampo, y enlíneas especialmente criadas de ratones con mayor comportamiento agresivo, el nivel de neurogénesis también es más alto que aquellos que fueron seleccionados en base a una agresión reducida.
En este experimento, los científicos descubrieron que con las peleas repetidas el nivel de la proteína c-fos aumenta en el hipocampo, pero disminuye en la amígdala. Y si se evita que el ratón participe en peleas adicionales, estos cambios no ocurren enLa función de los genes tempranos inmediatos, aunque todavía se desarrollan nuevas neuronas. Los investigadores también realizaron una serie de pruebas y experimentos adicionales para interpretar las observaciones realizadas.
La neurogénesis es el proceso por el cual se generan las neuronas. Es interesante observar que aún no ha sido posible ver este proceso en todas las áreas del cerebro, sin embargo, en la circunvolución dentada del hipocampo, la neurogénesis ha sido probada de manera confiable.
En términos relativos, el efecto varió de alrededor del diez por ciento para duplicar la cantidad de nuevas neuronas y para las cuatro líneas de ratones utilizados en los experimentos el efecto fue estadísticamente significativo. Esto significa que es poco probable que sea una coincidencia; obtener talun resultado exclusivamente debido a las diferencias individuales de los animales tiene un nivel de probabilidad muy bajo no más de un pequeño porcentaje.
¿Qué significa esto?
La nueva publicación confirma una teoría previa: los ratones que están acostumbrados a luchar no solo se comportan de manera diferente, sino que su cerebro comienza a funcionar de manera diferente. El número de células nuevas del hipocampo aumenta, y si se les permite a los ratonesContinuar luchando, la actividad de las células existentes también cambia. Las nuevas células parecen ser uno de los mecanismos clave del aumento de la agresión y, quizás, también de la ansiedad, aunque los científicos aún no están seguros de esto: la reputación ganadora de un agresivo yEl ratón dominante seguramente necesitaría ser respaldado por nuevas peleas, pero esto no es algo que ayude a reducir la ansiedad.
En comparación con los datos anteriores, los nuevos resultados son un poco confusos en algunas áreas. Se demostró previamente que el aumento de la ansiedad normalmente se acompaña de una reducción en la neurogénesis, pero en este caso es al revés: hombres con más neuronas nuevasen el hipocampo prefería evitar salir a áreas abiertas e iluminadas. Podría ser que una victoria produjera un efecto opuesto al efecto de la ansiedad, también podría ser que los investigadores se hayan encontrado con un nuevo fenómeno: se necesitarán más pruebas paraEncuentra la verdad.
Sin embargo, la conclusión sobre la actividad de las células de la amígdala es interesante no solo en el contexto de los principios fundamentales del comportamiento en ratones. Los científicos señalan que en los humanos también la amígdala está involucrada en una serie de procesos patológicos, incluida la formaciónde autismo. Aumento de la ansiedad, comportamiento repetitivo estereotípico, disminución de la capacidad de comunicarse con los demás: estos síntomas se observaron en los ratones de los experimentos descritos anteriormente y son parcialmente similares a los síntomas del autismo. Quizás este sea un vínculo que eventualmente conduciráprogresar no solo para los científicos, sino también para los médicos.
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Materiales proporcionados por Instituto de Física y Tecnología de Moscú . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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