Resumen: Los investigadores han desvelado el mecanismo químico del cerebro detrás de nuestra capacidad de atención.
Históricamente, el neurotransmisor acetilcolina se consideraba el único regulador de la atención. Sin embargo, este estudio muestra que el ácido gamma-aminobutírico (GABA) colabora con la acetilcolina, activándose como un «interruptor» en la región del claustro del cerebro para filtrar la información esencial del ruido.
Este avance puede ayudar en terapias para los trastornos relacionados con la concentración.
Hechos clave:
- Además del conocido neurotransmisor acetilcolina, el GABA también desempeña un papel crucial en la regulación de la capacidad de atención.
- El claustro actúa como un centro regulador de la atención donde la acetilcolina y el GABA alternan la transferencia de información cerebral.
- Este descubrimiento podría conducir a tratamientos mejorados para los trastornos de atención como el TDAH y la depresión.
Fuente: UNT
Un equipo de investigadores de la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur (NTU Singapur) ha descubierto nuevas pistas sobre cómo las sustancias químicas liberadas por las células cerebrales regulan nuestra capacidad de atención.
Los hallazgos del estudio podrían allanar el camino para nuevas terapias para tratar afecciones neurológicas asociadas con dificultades de concentración, como la depresión y el trastorno por déficit de atención con hiperactividad (TDAH).
Para comunicarse entre sí, las neuronas del cerebro y del sistema nervioso liberan sustancias químicas llamadas neurotransmisores que transmiten mensajes de una célula a otra. Los neurotransmisores son cruciales para el funcionamiento del cerebro y para regular todas las funciones corporales, desde la respiración y el ritmo cardíaco hasta la reproducción.
Estas sustancias químicas también coordinan procesos cognitivos que nos permiten concentrarnos en información importante dentro del aluvión constante de estímulos que el cerebro recibe del entorno externo, también conocido como nuestra capacidad de atención.
Los investigadores han pensado durante mucho tiempo que nuestra capacidad de atención estaba dirigida por un solo neurotransmisor, la acetilcolina, que excita las neuronas y hace que emitan señales eléctricas. Sin embargo, trabajos recientes sugieren que la atención podría requerir otro neurotransmisor, el ácido gamma-aminobutírico (GABA), que inhibe que las neuronas reciban y envíen mensajes.
En su estudio publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), el equipo demostró por primera vez que el GABA trabaja junto con la acetilcolina en una secuencia precisa para regular la transmisión de señales desde una parte de la red de procesamiento de información del cerebro. llamado claustro.
Escondido en lo profundo del cerebro, el claustrum es una estructura delgada en forma de lámina que recibe y procesa información de diferentes partes del mismo. El claustro ayuda a regular la concentración, pero se desconoce su función exacta.
Los neurotransmisores se alternan «como un interruptor» para transmitir información
En experimentos de laboratorio, los científicos de la NTU investigaron cómo las neuronas del claustro de ratones responden a la acetilcolina y al GABA producidos por una parte del cerebro llamada prosencéfalo, que desempeña un papel central en varias funciones cerebrales.
El avance tecnológico clave que permitió a los investigadores realizar este descubrimiento se llama optogenética . La optogenética utiliza proteínas sensibles a la luz para controlar selectivamente la actividad de tipos específicos de neuronas dentro del cerebro. En este caso, las neuronas del prosencéfalo que liberan acetilcolina y GABA fueron activadas por la luz, lo que permitió al equipo medir la respuesta del claustrum a dicho estímulo.
Descubrieron que dos tipos de neuronas en el claustrum, que envían señales de salida a diferentes partes del cerebro, responden de manera opuesta a la acetilcolina y al GABA. Las neuronas que se extienden a las estructuras profundas del cerebro fueron excitadas por la acetilcolina, mientras que las neuronas que se extienden a las estructuras de la superficie del cerebro fueron inhibidas por el GABA.
A través de esta secuencia coordinada de acciones opuestas, los dos neurotransmisores alternan la transferencia de información entre el claustrum y el resto del cerebro, como un interruptor. El estudio proporciona evidencia de que los neurotransmisores regulan un «microcircuito» en el cerebro que permite al órgano diferenciar la información importante del ruido, ayudando a la persona a prestar atención.
Las acciones opuestas de los neurotransmisores ( acetilcolina y GABA) sobre las neuronas del claustro permiten que las señales cerebrales se codifiquen de manera eficiente, lo que le permite al cerebro prestar atención e ignorar el ruido.
El primer autor, el Sr. Aditya Nair, ex investigador de LKCMedicine y actual doctorado. estudiante de Caltech, dijo: “Nuestro estudio avanza en nuestra comprensión del papel del claustrum en la dirección de la capacidad de atención. Comprender cómo el claustrum regula la capacidad de atención a nivel celular también proporciona una ventana a otras áreas reguladas por vías de señalización similares, como la excitación y el aprendizaje”.
El investigador principal y neurocientífico, el profesor George Augustine de la Facultad de Medicina Lee Kong Chian (LKCMedicine) de NTU, dijo: «Al comprender cómo la acetilcolina y el GABA trabajan juntos para dirigir nuestra atención, en el futuro se podrán desarrollar terapias nuevas y más efectivas para mejorar la capacidad de atención». de pacientes con afecciones como TDAH y depresión”.
Como experto independiente, el Dr. Geoffrey Tan, científico clínico consultor (psiquiatría) del Instituto de Salud Mental de Singapur, afirmó: “Dirigir la atención y realizar múltiples tareas son procesos cognitivos cruciales para el funcionamiento cotidiano que requieren alternar entre redes o circuitos en el cerebro.
Este estudio identifica un «interruptor» en el claustro que proporciona un mecanismo mediante el cual la acetilcolina puede impulsar cálculos como estos. Es oportuno a medida que incorporamos cada vez más redes cerebrales en nuestra forma de pensar sobre la cognición, las condiciones psiquiátricas e incluso intervenciones como la atención plena”.
Los próximos pasos de este proyecto serán determinar cómo la alteración del interruptor del transmisor dual altera la atención y los trastornos cerebrales que afectan la atención, como el TDAH. También será importante determinar si el mecanismo de cambio se aplica a otros procesos cerebrales, como la excitación y el aprendizaje.
Acerca de esta noticia de investigación en neurociencia
Autor: Junn Loh
Fuente: NTU
Contacto: Junn Loh – NTU
Imagen: La imagen está acreditada a Neuroscience News
Investigación original: Acceso abierto.
“ Una lógica funcional para la coliberación de neurotransmisores en la vía colinérgica del cerebro anterior ” por Aditya Nair et al. PNAS
Abstracto
Una lógica funcional para la coliberación de neurotransmisores en la vía colinérgica del cerebro anterior
El sistema colinérgico del prosencéfalo basal desempeña un papel integral en comportamientos que van desde la atención hasta el aprendizaje, en parte alterando el impacto del ruido en las poblaciones neuronales.
Los cálculos del circuito que subyacen a las acciones colinérgicas se ven confusos por hallazgos recientes de que las neuronas colinérgicas del prosencéfalo liberan conjuntamente acetilcolina (ACh) y GABA.
Hemos identificado que la coliberación de ACh y GABA mediante entradas colinérgicas al claustrum, una estructura implicada en el control de la atención, tiene efectos opuestos sobre la actividad eléctrica de las neuronas del claustrum que se proyectan a objetivos corticales versus subcorticales.
Estas acciones alteran diferencialmente la ganancia neuronal y el rango dinámico en los dos tipos de neuronas. En las redes modelo, los efectos diferenciales de ACh y GABA alternan la eficiencia de la red y el impacto del ruido en la dinámica de la población entre dos subcircuitos de proyección diferentes.
Tal conmutación colinérgica entre subcircuitos proporciona una lógica potencial para la coliberación de neurotransmisores en la implementación de cálculos conductualmente relevantes.
