El cerebelo es su «pequeño cerebro»: hace cosas bastante importantes

Durante mucho tiempo, la estructura densa del tamaño de un puño del cerebelo en la base del cerebro nunca recibió mucho respeto por parte de los neurocientíficos.

Durante aproximadamente dos siglos, la comunidad científica creía que el cerebelo (en latín, «pequeño cerebro») contiene aproximadamente la mitad de las neuronas del cerebro, dedicadas a controlar el movimiento. En las últimas décadas, sin embargo, esa tendencia ha comenzado a cambiar a medida que los investigadores han descubierto detalles del papel de la estructura en la cognición, el procesamiento emocional y el comportamiento social.

Se puede ver un interés de larga data en el cerebelo en el trabajo de la fisióloga francesa Marie Jean Pierre Flourens (1794-1867). Flourens extrajo el cerebelo de las palomas y descubrió que las palomas se desequilibraron, aunque aún podían moverse. Con base en estas observaciones, concluyó que el cerebelo es responsable de coordinar los movimientos. «[This] Establece el dogma de que el cerebelo está involucrado en la coordinación motora”, dijo Kamran Hodaka, neurocientífico del Colegio de Medicina Albert Einstein, y agregó: “Durante años, ignoramos las señales de que el cerebelo estaba involucrado en otras cosas. «

Hace unos 20 años, el neurólogo Jeremy Schmahmann del Hospital General de Massachusetts describió el síndrome afectivo cognitivo cerebeloso, una de las pruebas más sólidas de una función más amplia del cerebelo, después de descubrir cambios de comportamiento como el trastorno del razonamiento abstracto y el trastorno de la regulación emocional. El cerebelo ha sido dañado. Desde entonces, este campo de investigación se ha ampliado. Los estudios de neuroimagen humana han demostrado que el cerebelo está involucrado en el procesamiento cognitivo y el control emocional; los estudios en animales han demostrado que la estructura del cerebelo es importante para el desarrollo normal de las habilidades sociales y cognitivas. Los investigadores también vincularon la función cerebelosa alterada con la adicción, el autismo y la esquizofrenia.

Aunque muchos de estos hallazgos sugieren que el cerebelo juega un papel importante tanto en los comportamientos sociales como en los relacionados con la recompensa, falta un mecanismo neuronal claro para explicar esta conexión.Una nueva investigación, publicada esta semana en Ciencias, demostrando que las vías que conectan el cerebelo directamente con el área tegmental ventral (VTA), uno de los principales centros de placer del cerebro, controlan ambos procesos. «Este trabajo ayuda a construir circuitos que conectan el cerebelo con el procesamiento social y de recompensas», dijo Julie Fiez, neurocientífica cognitiva de la Universidad de Pittsburgh que no participó en el estudio. «Creo que es realmente emocionante».

Uno de los autores del estudio, Khodakhah, se había centrado en el papel del cerebelo en la coordinación motora hasta que se topó con la literatura sobre las funciones no motoras de la estructura mientras revisaba las subvenciones. Intrigado por los vínculos del cerebelo con trastornos como el autismo y la adicción, se dispuso a investigar si podía comunicarse directamente con el VTA, una región del cerebro previamente implicada en estos trastornos.

Las primeras investigaciones en su laboratorio insinuaron una posible conexión inesperada entre el cerebelo y otras partes del cerebro. Específicamente, al examinar los circuitos cerebrales detrás de la distonía en ratones, un trastorno del movimiento que provoca contracciones musculares incontroladas, el equipo de Khodakhah descubrió que el cerebelo se comunica directamente con los ganglios basales (que participan en funciones motoras, de motivación y de recompensa) para controlar movimientos complejos. Anteriormente se pensaba que para coordinar estas acciones, dos regiones del cerebro se comunican a través de la corteza, que es responsable de tareas de orden superior como la planificación y la toma de decisiones. «Esto realmente nos motivó a comenzar a observar la manipulación cerebelosa directa de otras estructuras cerebrales», dijo Khodakhah.

Para estudiar el vínculo entre el cerebelo y el VTA, el equipo de Khodakhah primero inyectó el virus del herpes en las células del cerebelo de ratones, que cuando llevan una etiqueta fluorescente, actúa como una sinapsis (la pequeña brecha entre las células cerebrales) cuando cruzan Move Sentinel . El experimento reveló que varias neuronas en el VTA estaban iluminadas por marcadores brillantes, lo que indica que las células en esta región del cerebro recibieron conexiones directas desde el cerebelo. Luego, utilizando la optogenética (un método que permite a los científicos encender o apagar un destello de luz en células específicas en una vía neuronal), los investigadores demostraron que estimular las neuronas cerebelosas activa las células en el VTA.

A continuación, el equipo probó si el circuito afecta los comportamientos sociales y relacionados con la recompensa. Descubrieron que cuando los ratones exploraban un cuadrante de la vivienda cuadrada, estimular esta vía con optogenética les hacía desarrollar una fuerte preferencia por ese lugar. Al activar esta vía, los científicos también pudieron modular a los roedores nocturnos para que prefirieran explorar compartimentos brillantes, a pesar de su preferencia natural por los lugares oscuros. «Estos hallazgos sugieren que esta vía puede estar involucrada en el comportamiento adictivo», dijo Khodakhah. Señaló que el último experimento se ha utilizado ampliamente para estudiar la adicción a las drogas en animales, y su grupo planea investigar más. Los experimentos futuros pueden proporcionar cocaína a los roedores para ver si la inhibición de la vía entre el cerebelo y el VTA puede controlar los comportamientos adictivos.

Cuando los investigadores realizaron experimentos similares en ratones usando tres cámaras interconectadas, hicieron un descubrimiento intrigante. La rata se encontró con un animal familiar, que se colocó en un compartimento («sala social»). Adyacente a él hay un compartimento vacío («sala de objetos»). Las ratas generalmente pasan más tiempo en compartimentos sociales. Pero después de usar optogenética para deshabilitar la vía cerebelo-VTA, esa preferencia desapareció, un comportamiento similar al que los científicos suelen observar cuando hacen las mismas pruebas en modelos animales de autismo.

Curiosamente, el equipo descubrió que estimular este circuito no aumentaba las interacciones de los roedores con animales desconocidos. Según los autores, esta observación sugiere que la vía no necesariamente aumenta el comportamiento prosocial, sino que produce objetos inanimados que, por ejemplo, son tan beneficiosos como interactuar con otros. «este [study] Egidio D’Angelo, neurofisiólogo de la Universidad de Pavía en Italia, escribió una reseña que acompaña al artículo. «Pero este trabajo se realizó en ratones; ahora tenemos que ver si esto sucede en humanos».

Schmaman, que tampoco participó en el estudio, señaló que los hallazgos confirman la existencia de una vía propuesta por primera vez por los científicos hace décadas. «Me alegra ver [this research]», agregó. «Son otra parte muy importante de lo que seguimos intentando. [understand] Contribuciones del cerebelo a la cognición y la emoción. «

La exploración adicional del circuito cerebelo-VTA podría algún día ayudar a los científicos a tratar una variedad de enfermedades, dijo Khodakhah. Este circuito podría manipularse potencialmente, utilizando técnicas como la estimulación magnética transcraneal o la estimulación cerebral profunda, en personas con adicción o autismo. Pero se necesita más investigación antes de que tal intervención se convierta en realidad; por ahora, el equipo de Khodakhah planea probar algunos de estos métodos en ratones.

«Este es un momento muy emocionante para la investigación del cerebelo», dijo Khodakhah. «Creo que en los próximos años veremos un papel cada vez más importante para el cerebelo en las funciones no motoras, [such as] Procesamiento cognitivo y emocional. «