CULTURA|CIENCIA
Un estudio reciente reveló que el aislamiento social durante un periodo crítico del desarrollo como la adolescencia puede tener repercusiones a largo plazo en una zona cerebral implicada en la socialización.
Debido a la pandemia por COVID-19, muchos de nosotros hemos estado obligados a estar en cuarentena. Esto ha implicado estar encerrados en nuestras casas, salir de manera restringida para hacer compras y para los jóvenes la imposibilidad de juntarse con sus grupos de amigos y amigas. Siendo el grupo de pares fundamental para la construcción de la identidad en la adolescencia.
Hemos estado seis meses en estas condiciones. ¿Se imaginan si no existieran los medios de comunicación durante una cuarentena que dure años? ¿Podría la ausencia de interacción social afectar a nuestro desarrollo neuronal? ¿Somos seres dependientes de la experiencia social para nuestro desarrollo cerebral? Estas interrogantes se relacionan con un trabajo liderado por Lucy Bicks y su equipo de la escuela de Medicina de Mount Sinai, quienes publicaron en la revista Nature Communications el 2020 los resultados de su investigación sobre los efectos del aislamiento social en ratones durante una ventana sensible del desarrollo, y sus consecuencias en la interacción social en la adultez. Su objetivo fue investigar los mecanismos moleculares que regulan la maduración de un tipo particular de neuronas y los efectos que tiene sobre ellas la ausencia de interacción social en la adolescencia y en la adultez, es decir, cómo el aislamiento social durante una ventana clave del desarrollo cambia nuestra química cerebral. Esto es relevante, ya que muchos de los trastornos psiquiátricos tienen en común alteraciones en el comportamiento social, por lo que descubrir las bases moleculares permitiría a los investigadores, diseñar fármacos específicos que podrían ayudar con estos problemas.
[cita tipo=»destaque»]Bicks y su equipo demostraron que se requiere de la experiencia social juvenil para desarrollar una ‘saludable’ actividad neuronal en la zona del comportamiento en la adultez. Esta actividad neuronal sucede sólo si se toma la iniciativa para buscar una interacción social. Esto quiere decir que la socialización en la adolescencia es indispensable para que en la adultez “se active el cerebro” para impulsar una experiencia social. Si no, se podrían promover conductas de aislamiento en la adultez o “antisociales” como señala el artículo. Al mismo tiempo, es común encontrar deficiencias en el funcionamiento de las interneuronas en trastornos del neurodesarrollo como Trastornos del Espectro Autista (TEA) y esquizofrenia, ambos con déficits en la interacción social.[/cita]
Investigaciones previas en ratones demostraron que el aislamiento social en un período crítico del desarrollo trae como consecuencia trastornos conductuales duraderos para estos animales. Este período comprende del día 21 al 35 desde el nacimiento del ratón (que equivale en humanos desde el destete hasta la adolescencia) y es un momento más sensible a experiencias que promueven el establecimiento de conexiones entre neuronas, modificando la capacidad de comunicación entre ellas.
Un antecedente importante es que una zona del cerebro nombrada corteza dorsal prefrontal media, (dmPFC, por sus siglas en inglés), está implicada en conductas complejas relacionadas con la regulación del comportamiento que en adelante llamaremos zona del comportamiento. Adicionalmente, esta área madura durante este mismo periodo sensible entre 21 a 35 días después del nacimiento. En la zona del comportamiento, al igual que en otras partes del cerebro, hay un tipo de neuronas especiales denominadas “interneuronas”, que se encargan de regular la comunicación entre distintas regiones cerebrales. La información que transmiten es vital para el desarrollo y funcionamiento de nuestro cerebro, ya que las neuronas incomunicadas, aparte de servir de poco, tienden a morir rápidamente. Para poder detectar la actividad de las interneuronas, es decir, cuando están enviando mensajes a otras neuronas, se usa una técnica que las une a una proteína parvalbúmina (en adelante interneuronas PV), que cuando se activan liberan calcio. De esta manera, en esta técnica lo que se observa es la liberación de calcio.
Los antecedentes precedentes indicaron a Lucy Bicks y su equipo, que hay un período crítico que incide en el aislamiento social, y una zona cerebral específica que regula comportamientos complejos. También sospechaban que este grupo de interneuronas PV podían estar implicadas en el impacto negativo del aislamiento social en el desarrollo.
El primer desafío fue demostrar que este subgrupo de interneuronas PV participa efectivamente en la interacción social. Para esto, los investigadores realizaron cuatro mediciones en vivo de la actividad de este subgrupo neuronal: una observación del estado en reposo del animal, una medición de la actividad neuronal de un ratón junto a un objeto, una evaluación durante una interacción social pasiva y por último otra durante una interacción activa.
¿Cómo hicieron la observación en vivo de la actividad neuronal? Utilizaron una técnica denominada fotometría, que mide y permite visualizar los cambios que se producen en los niveles de calcio en las neuronas, cuando estas se comunican. Para esto, el animal de estudio es modificado genéticamente para que sus neuronas emitan una pequeña señal lumínica cuando sus niveles de calcio varían. Estos cambios pueden ser registrados por una fibra óptica localizada en la parte del cerebro que nos interesa, que es la zona del comportamiento.
Para comprender mejor los experimentos realizados, imagina un espacio cuadrado que tiene en su interior un ratón conectado a un cable de fibra óptica (A), para medir los cambios de la actividad neuronal en las interneuronas PV. En este espacio se introduce otro ratón (B). Si este último se acerca al primero, estamos en presencia de un ejemplo de interacción pasiva. En cambio, si el animal A se acerca a B, es un encuentro activo.
¿Qué resultados obtuvieron en las cuatro situaciones? En primer lugar, observaron que: cuando el animal está solo, las PV no se activan. Por otro lado, cuando el animal está en compañía de un objeto inanimado, la activación de las interneuronas PV es similar a cuando está solo. En los experimentos en los que se incorporó otro ratón a la caja se observó que cuando se produce una interacción activa, se presenta un patrón de activación de las interneuronas en la zona cerebral que estamos estudiando, momentos previos al encuentro. Por el contrario, previamente al encuentro pasivo, la actividad neuronal disminuye. Con estos experimentos los investigadores comprobaron que estas interneuronas están implicadas en la interacción social activa.
Sin embargo, alguien podría discutir que la activación de las interneuronas en la zona del comportamiento, previa al encuentro social, es causada por otro factor y no necesariamente por la interacción social. Por tanto, el segundo desafío fue probar que existe una relación causa-efecto entre la activación de las interneuronas y el encuentro social. Para esto, usaron una técnica denominada optogenética en la que se combina una modificación genética de neuronas específicas, con la utilización de una luz tipo LED. Sin embargo, en el caso de la optogenética, en vez de observar pasivamente lo que sucede con las neuronas, la modificación genética hace que las neuronas fabriquen una proteína sensible a la luz. En la práctica esto significa que podemos aumentar la actividad de las neuronas que nos interesen exponiéndolas a la luz, así, si la luz se enciende, las neuronas se activan.
Con la ayuda de esta técnica se hizo la prueba de conducta más relevante, que tuvo lugar en una caja con tres compartimientos dispuestos en serie: en el compartimiento de la izquierda, los investigadores dejaron un ratón y en el de la derecha un objeto novedoso (los ratones son curiosos). En el compartimiento del centro depositaron al ratón modificado genéticamente y midieron su actividad neuronal cuando se dirigía hacia la derecha o la izquierda. ¿Hacia dónde crees que se dirigió el ratón cuando por medio de la aplicación de luz por un corto periodo de tiempo activaban sus interneuronas PV? Precisamente hacia la izquierda, a buscar a su par. Con esto, concluyeron que una breve activación neuronal de zona del comportamiento se asocia con la iniciación activa de una interacción social.
Como se mencionó anteriormente, la investigadora y su equipo comprobaron que la zona del comportamiento está implicada. También demostraron que las interneuronas PV no sólo eran parte del proceso, sino que eran indispensables para la interacción social, y sin su actividad ésta se ve inhibida.
En una última serie experimental, compararon dos grupos de animales, unos “solitarios” que habían sido aislados durante el periodo juvenil p21-p35, y otros “control” que habían convivido con otros ratones durante ese periodo. En ratones solitarios, la red neuronal estudiada disminuía su actividad durante los encuentros activos, al contrario de lo que ocurría en ratones control.
Posteriormente, midieron la actividad eléctrica de las neuronas PV después del día postnatal 35 (p35-p60) en ambos grupos, en la zona de nuestro interés. En ratones control se observó un aumento progresivo de la tasa de disparos de las interneuronas (aumentó la “comunicación”) con el transcurso de los días. Sin embargo, en los ratones solitarios no se observó ningún cambio. La falta de actividad de estas interneuronas indica que no están realizando adecuadamente su trabajo de crear y mantener las conexiones entre distintos grupos de neuronas en desarrollo, lo cual podría afectar a la correcta formación de los circuitos en los que intervienen, que en este caso sabemos que son circuitos implicados en funciones de socialización. Esto podría sugerir una especie de ‘detención’ del desarrollo de esas interneuronas.
Consecuentemente, Bicks y su equipo demostraron que se requiere de la experiencia social juvenil para desarrollar una ‘saludable’ actividad neuronal en la zona del comportamiento en la adultez. Esta actividad neuronal sucede sólo si se toma la iniciativa para buscar una interacción social. Esto quiere decir que la socialización en la adolescencia es indispensable para que en la adultez “se active el cerebro” para impulsar una experiencia social. Si no, se podrían promover conductas de aislamiento en la adultez o “antisociales” como señala el artículo. Al mismo tiempo, es común encontrar deficiencias en el funcionamiento de las interneuronas en trastornos del neurodesarrollo como Trastornos del Espectro Autista (TEA) y esquizofrenia, ambos con déficits en la interacción social.
Lo novedoso de este estudio realizado en ratones es que demostraron cómo una alteración en un periodo específico del desarrollo juvenil trae consecuencias en la socialización durante la adultez. Presentando a la ‘adolescencia’ como una ventana sensible del desarrollo, única, donde las experiencias sociales entre pares son fundamentales para la estructuración de redes neuronales en mamíferos.
Finalmente, producto de la pandemia hemos reducido el número de experiencias sociales, sobretodo, adolescentes están con mayor frecuencia interactuando con una pantalla, en vez, de estar compartiendo con amigos y amigas. Puede que, para estas personas en desarrollo, al igual que para los ratoncitos del estudio, sea importante compartir experiencias en persona con otros adolescentes de su edad e intentar reducir en lo posible su dependencia de dispositivos tecnológicos.
Artículo original:
Prefrontal parvalbumin interneurons require juvenile social experience to establish adult social behavior. https://www.nature.com/articles/s41467-020-14740-z
Este artículo surge del convenio con el Centro Interdisciplinario de Neurociencia de la Universidad de Valparaíso
