Un estudio reciente del Instituto de Neurociencias Wu Tsai de Stanford ha arrojado luz sobre la interacción entre dos sustancias químicas cerebrales clave, la dopamina y la serotonina, revelando sus papeles opuestos en la configuración de nuestras decisiones y procesos de aprendizaje.
Publicado en la revista científica Nature, la investigación demuestra por primera vez que la dopamina y la serotonina funcionan como un sistema de “acelerador y freno”, que influyen conjuntamente en cómo aprendemos de las recompensas.
Los hallazgos tienen amplias implicaciones, desde la comprensión de la toma de decisiones cotidianas hasta el desarrollo de tratamientos para enfermedades neurológicas y psiquiátricas como la adicción, la depresión y la enfermedad de Parkinson.
La dopamina y la serotonina son fundamentales para muchos aspectos del comportamiento humano, incluido el procesamiento de recompensas y la toma de decisiones. Ambos neurotransmisores también están implicados en una variedad de trastornos de salud mental.
Si bien investigaciones anteriores han establecido sus funciones individuales (la dopamina está vinculada a la predicción y búsqueda de recompensas, mientras que la serotonina promueve el pensamiento a largo plazo y la paciencia), la naturaleza precisa de su interacción no había quedado clara.
Postulados diferentes
Dos teorías rivales han intentado explicar esta dinámica: la hipótesis de la sinergia, que postula que la dopamina se centra en las recompensas inmediatas y la serotonina en los beneficios a largo plazo, y la hipótesis de la oposición que, como su nombre lo indica, sugiere que ambas actúan en oposición, de modo que la dopamina fomenta la acción impulsiva y la serotonina promueve la moderación.
Los investigadores de Stanford se propusieron poner a prueba directamente estas teorías utilizando métodos experimentales avanzados.
El equipo estudió a un grupo de ratones que les permitieron observar y manipular simultáneamente la actividad de la dopamina y la serotonina. Estos ratones fueron objeto de modificaciones genéticas especializadas que permitieron a los investigadores controlar los neurotransmisores mediante luz, una técnica conocida como optogenética.
Los experimentos se centraron en una región del cerebro llamada núcleo accumbens, que es fundamental para el procesamiento de la motivación, las emociones y la recompensa. Los investigadores entrenaron a los ratones para que asociaran señales específicas (como un tono y una luz intermitente) con una recompensa dulce.
Durante este proceso de aprendizaje, los investigadores registraron las señales de dopamina y serotonina y observaron cómo cambiaban en respuesta a las recompensas y las señales.
Y la hipótesis ganadora es…
Los autores descubrieron que la actividad de la dopamina y la serotonina se desplazaba en direcciones opuestas: la dopamina aumentaba con las señales de recompensa, mientras que la serotonina disminuye. Esto respaldó la hipótesis de la oposición, que indica que los dos neurotransmisores actúan como fuerzas opuestas durante la toma de decisiones y el aprendizaje.
Para probar más a fondo esta dinámica, el equipo utilizó la optogenética para bloquear o restaurar selectivamente la actividad de la dopamina y la serotonina durante las tareas de aprendizaje. Los ratones no pudieron aprender las señales de recompensa cuando se suprimieron tanto la señalización de la dopamina como la de la serotonina.
Sorprendentemente, ninguno de los neurotransmisores por sí solo fue suficiente para restaurar el aprendizaje. Solo cuando ambos sistemas estaban activos los ratones asociaron eficazmente las señales con las recompensas.
En un experimento relacionado, los investigadores probaron las preferencias de los ratones por diferentes estados cerebrales inducidos mediante la manipulación de la dopamina y la serotonina. Los ratones siempre prefirieron experiencias que combinaban aumentos de dopamina y reducciones de serotonina, lo que proporcionó evidencia conductual directa del modelo de oposición.
La voz del autor
“En resumen, descubrimos que las señales de dopamina y serotonina forman un sistema de freno de gas para la recompensa en el cerebro de los mamíferos”, dijo el autor del estudio Daniel Cardozo Pinto, investigador postdoctoral en el Departamento de Psiquiatría y Ciencias del Comportamiento de la Universidad de Stanford al portal PsyPost.
“Más específicamente, descubrimos que cuando los ratones consumen una recompensa de azúcar, la dopamina en un centro de recompensa clave aumenta y la serotonina disminuye. En experimentos de seguimiento, demostramos que recrear artificialmente ambas señales de recompensa (un aumento de dopamina y una caída de serotonina) impulsa el aprendizaje de la recompensa con más fuerza que cualquiera de las señales por separado. Hasta donde sabemos, este estudio es la primera demostración directa de una relación opuesta entre la dopamina y la serotonina”, explicó.
En definitiva, el estudio pone de relieve la importancia del equilibrio de la dopamina y la serotonina en la configuración del comportamiento y la toma de decisiones. Al descubrir cómo estos neurotransmisores actúan en oposición, los investigadores han abierto nuevas vías para comprender el cerebro y abordar los trastornos que surgen cuando se altera este equilibrio.
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