Si pisa una tachuela, las neuronas en su cerebro registrarán dos cosas: que hay una sensación física penetrante en su pie y que no es agradable. Ahora, un equipo de científicos de la Universidad de Stanford ha identificado un conjunto de células cerebralesen ratones responsables de esto último, es decir, las emociones negativas del dolor.
La investigación del dolor se ha centrado tradicionalmente en las neuronas y las moléculas en la primera línea de la percepción del dolor, las células en los nervios que procesan picaduras, cortes, quemaduras y similares, y finalmente transmiten un mensaje de amenaza física. Lo que Grégory Scherrer, PhD, profesor asistente de anestesiología y neurocirugía, y Mark Schnitzer, PhD, profesor asociado de biología y física aplicada, están estudiando un paso más: "Estamos viendo qué hace el cerebro con esa información", dijo Scherrer.Si bien los nervios detectan estímulos dolorosos, esta información no significa nada emocional hasta que llega al cerebro, por lo que nos propusimos encontrar las células en el cerebro que están detrás de lo desagradable del dolor ".
Respaldados por imágenes de cerebro animal y pruebas moleculares, los investigadores han encontrado un conjunto de células en la amígdala, una región del cerebro asociada clásicamente con la emoción y el miedo, que parece funcionar específicamente como un interruptor de encendido y apagado para la aversión al dolorY aunque el hallazgo se realizó en ratones, hay razones para pensar que algún día podría servir como objetivo terapéutico para el dolor humano, ya que el ratón y la amígdala humana no tienen una función tan diferente. Investigar este grupo de células podría revelar un potencialtratamiento para el dolor crónico, esperan los científicos.
La idea es que los pacientes sufren el desagrado emocional del dolor, en lugar de la sensación de dolor en sí. Si hay una manera de mitigar el dolor emocional, en lugar de la sensación física de dolor, eso podría ser importante para los pacientes con dolor crónico.
Se publicará un documento que describe los resultados del estudio el 18 de enero ciencia . Scherrer y Schnitzer, quien también es investigador del Instituto Médico Howard Hughes, comparten la autoría principal. El erudito posdoctoral Gregory Corder, PhD y el ex erudito posdoctoral Biafra Ahanonu, PhD, son los coautores.
Espiando las neuronas del dolor
La amígdala les pareció a los investigadores un lugar lógico para comenzar, ya que es un centro bien establecido para la emoción en el cerebro. Dentro de la amígdala, redujeron su búsqueda al buscar neuronas en ratones que estaban activos durante una breve estimulación del dolor.como una gota de agua caliente, pero no hirviendo, aplicada a una pata. Las neuronas activas expresan más de un gen específico llamado c-Fos y, de hecho, un mar de neuronas que expresan c-Fos estalló después de este estímulo.
"Pero eso realmente solo te dice que esas neuronas estaban activas en algún momento, y no es lo suficientemente específico", dijo Scherrer. "Lo que queríamos era observar las neuronas de los animales que se mueven libremente".
Para observar el cableado profundamente asentado del cerebro de un ratón, Scherrer se asoció con Schnitzer, que había desarrollado un "miniscopio": un microscopio del tamaño de un pequeño clip de papel, que podría colocarse en la cabeza de un ratón para registrar la actividaden su cerebro. Posicionaron el dispositivo estratégicamente para visualizar la amígdala. El ratón, vivo y sano, podía pasear como quisiera, mientras el miniscopio registraba el flujo de calcio en las neuronas, un indicador de la actividad celular.
Los científicos monitorearon los cerebros de los ratones con el microscopio, observaron a los ratones detectar algo incómodo, observaron las reacciones adversas y luego verificaron qué neuronas estaban activas. "Con esta configuración, identificamos un conjunto de neuronas en la amígdala que codifica selectivamente señales relacionadasa los aspectos emocionales de una experiencia dolorosa ", dijo Schnitzer.
Cuando los ratones tocaron una gota de agua incómodamente caliente o fría ninguna de las cuales era lo suficientemente grave como para dañar a los ratones se retiraron, señalando a los científicos que los roedores no estaban contentos. Tras esta extracción, la grabación del microscopio mostró un paquetede neuronas disparando en la amígdala, específicamente en la región basolateral, lo que sugiere que estas neuronas fueron específicamente responsables de la emoción del dolor.
Sin embargo, todavía era posible que este conjunto basolateral simplemente disparara para transmitir emoción general, en lugar de específicamente la desagradable sensación de dolor. Por lo tanto, los investigadores alimentaron a los ratones con agua azucarada, un dulce dulce conocido por alegrar a cualquier ratón- y vigilaba la colección de neuronas sospechosas de transmitir desagrado. Como era de esperar, esas neuronas permanecieron en silencio.
"También hay una diferencia entre experimentar dolor y experimentar algo molesto, por lo que además queríamos probar si las neuronas de la amígdala activas durante el dolor también estaban asociadas con la emoción negativa general, en lugar del dolor en particular", dijo Scherrer.
¿Qué molesta a un ratón? Las mismas cosas que podrían molestar a un hermano: pequeñas bocanadas de aire en la cara, un sabor amargo poco apetitoso o un olor muy malo. Mientras molestaban a los ratones, los investigadores volvieron a controlar el conjunto de dolor de amígdala basolateral, yaquí también, las neuronas permanecieron sometidas.
Seguimiento de la percepción del dolor
"Después de todo eso, llegamos a la conclusión de que este conjunto de neuronas responde selectivamente durante el dolor", dijo Scherrer. "Pero aún no demostró completamente que apuntalaron la respuesta emocional".
Para investigar esa pregunta más profundamente, los investigadores establecieron una pista para caminar con tres carriles invisibles: en el extremo izquierdo había una franja fría, a la derecha, una caliente; y entre los dos había un punto medio templado.Para el contexto, caminar en los dos carriles exteriores era comparable a caminar brevemente descalzo sobre el pavimento en medio del invierno o el verano, respectivamente, incómodo, pero no dañino permanente.
Los ratones normales que caminaron en la pista gradualmente aprendieron que el carril central era tolerable, mientras que los dos exteriores eran desagradables. Pero en un grupo selecto de ratones, los investigadores desactivaron temporalmente el conjunto de neuronas de dolor de amígdala que se cree que transmiten sentimientos de incomodidad físicaEstos ratones, libres de molestias provocadas por el dolor, se deslizaron por las regiones exteriores, sin inmutarse por las temperaturas extremas.
Lo interesante de esto, dijo Scherrer, es que estos ratones no estaban privados de sensación física. "El dolor ya no era desagradable para ellos", dijo. Los roedores aún podían sentir y responder a las sensaciones físicas, pero los estímulosuna vez que se percibieron como desagradables gotas de agua fría o caliente ya no eran molestos. Cuando se exponían a una gota de agua caliente, por ejemplo, los ratones con un conjunto neural basolateral silenciado alejaban la pata del gotero, lo que indicaba quesintió el estímulo, pero volverían a mover su pata a su posición original, algo que los ratones normales no hicieron. Esta es una parte crucial de aprovechar el conjunto como una herramienta en la terapia del dolor, dijo Scherrer, como animal o humano, sin la capacidad de sentir físicamente nada, los hace vulnerables a las lesiones.
A largo plazo, Scherrer tiene como objetivo confirmar que la función del conjunto basolateral en ratones es la misma que en las personas, y luego, en el futuro, encontrar una forma segura y efectiva de silenciar la función del conjunto sin interferir con otras neuronas.
"Realmente no hay un buen tratamiento para el dolor crónico en los humanos, y ese es uno de los principales impulsores de la epidemia de opioides", dijo Scherrer. "Pero notarán que los pacientes que toman opioides para el dolor informan que todavía pueden sentir la sensación dedolor, pero digamos que es menos molesto: las emociones del dolor son diferentes. Nuestra gran esperanza futura es que las células en el conjunto basolateral puedan ser una táctica para frenar la dolencia sin causar adicción y, por lo tanto, idealmente, actuar como un posible sustitutopara tratamiento con opioides "
Otros autores de Stanford del estudio son el ex becario postdoctoral de Stanford Benjamin Grewe, PhD; y el científico investigador Dong Wang, PhD.
El estudio fue financiado por los Institutos Nacionales de Salud otorga R00DA031777, R01NS106301, K99DA043609, F32DA041029 y T32DA35165, la New York Stem Cell Foundation, la Rita Allen Foundation, la American Pain Society, la National Science Foundation, la Howard HughesInstituto Médico, la Fundación Bill y Melinda Gates y la Fundación Nacional de Ciencias de Suiza.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Medicina de Stanford . Original escrito por Hanae Armitage. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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