¿Qué sucede en el cerebro humano cuando aprendemos de experiencias positivas y negativas? Para ayudar a responder esa pregunta y comprender mejor la toma de decisiones y el comportamiento humano, los científicos están estudiando la dopamina.
La dopamina es un neurotransmisor producido en el cerebro que sirve como mensajero químico, facilitando la comunicación entre las células nerviosas del cerebro y el cuerpo. Interviene en funciones como el movimiento, la cognición y el aprendizaje. Si bien la dopamina es más conocida por su asociación con emociones positivas, los científicos también están explorando su papel en las experiencias negativas.
Ahora, un nuevo estudio realizado por investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad Wake Forest muestra que la liberación de dopamina en el cerebro humano juega un papel crucial en la codificación de errores de predicción tanto de recompensa como de castigo. Esto significa que la dopamina participa en el proceso de aprendizaje de experiencias tanto positivas como negativas, lo que permite que el cerebro ajuste y adapte su comportamiento en función de los resultados de estas experiencias.
El estudio fue publicado hoy en Avances científicos.
«Anteriormente, las investigaciones han demostrado que la dopamina desempeña un papel importante en la forma en que los animales aprenden de experiencias ‘gratificantes’ (y posiblemente ‘castigadoras’). Pero se ha realizado poco trabajo para evaluar directamente lo que hace la dopamina en escalas de tiempo rápidas en el cerebro humano. » dijo Kenneth T. Kishida, Ph.D., profesor asociado de fisiología, farmacología y neurocirugía de la Facultad de Medicina de la Universidad Wake Forest. «Este es el primer estudio en humanos que examina cómo la dopamina codifica recompensas y castigos y si la dopamina refleja una señal de enseñanza ‘óptima’ que se utiliza en la investigación de inteligencia artificial más avanzada de la actualidad».
Para el estudio, los investigadores del equipo de Kishida utilizaron voltamperometría cíclica de escaneo rápido, una técnica electroquímica, combinada con aprendizaje automático, para detectar y medir los niveles de dopamina en tiempo real (es decir, 10 mediciones por segundo). Sin embargo, este método es un desafío y solo se puede realizar durante procedimientos invasivos como la cirugía cerebral de estimulación cerebral profunda (DBS). La DBS se emplea comúnmente para tratar afecciones como la enfermedad de Parkinson, el temblor esencial, el trastorno obsesivo-compulsivo y la epilepsia.
El equipo de Kishida colaboró con los neurocirujanos bautistas de Wake Forest de Atrium Health, Stephen B. Tatter, MD, y Adrian W. Laxton, MD, quienes también son miembros de la facultad del Departamento de Neurocirugía de la Facultad de Medicina de la Universidad Wake Forest, para insertar un microelectrodo de fibra de carbono. profundamente en el cerebro de tres participantes del Atrium Health Wake Forest Baptist Medical Center que estaban programados para recibir DBS para tratar el temblor esencial.
Mientras los participantes estaban despiertos en el quirófano, jugaron a un sencillo juego de ordenador. Mientras jugaban, se tomaron mediciones de dopamina en el cuerpo estriado, una parte del cerebro que es importante para la cognición, la toma de decisiones y los movimientos coordinados.
Durante el juego, las elecciones de los participantes eran recompensadas o castigadas con ganancias o pérdidas monetarias reales. El juego se dividió en tres etapas en las que los participantes aprendieron a partir de comentarios positivos o negativos a tomar decisiones que maximizaran las recompensas y minimizaran las penalizaciones. Los niveles de dopamina se midieron continuamente, una vez cada 100 milisegundos, durante cada una de las tres etapas del juego.
«Descubrimos que la dopamina no sólo juega un papel en la señalización de experiencias positivas y negativas en el cerebro, sino que parece hacerlo de una manera óptima cuando se intenta aprender de esos resultados. Lo que también fue interesante es que parece «Como puede haber vías independientes en el cerebro que involucran por separado el sistema de dopamina para experiencias gratificantes versus castigadoras. Nuestros resultados revelan un resultado sorprendente de que estas dos vías pueden codificar experiencias gratificantes y castigadoras en escalas de tiempo ligeramente desplazadas separadas por solo 200 a 400 milisegundos en el tiempo. «, dijo Kishida.
Kishida cree que este nivel de comprensión puede conducir a una mejor comprensión de cómo se ve afectado el sistema de dopamina en humanos con trastornos psiquiátricos y neurológicos. Kishida dijo que se necesita investigación adicional para comprender cómo se altera la señalización de la dopamina en los trastornos psiquiátricos y neurológicos.
«Tradicionalmente, a la dopamina se la conoce como ‘el neurotransmisor del placer'», dijo Kishida. «Sin embargo, nuestro trabajo proporciona evidencia de que esta no es la forma de pensar sobre la dopamina. En cambio, la dopamina es una parte crucial de un sistema sofisticado que enseña a nuestro cerebro y guía nuestro comportamiento. Esa dopamina también participa en enseñarle a nuestro cerebro sobre las experiencias de castigo. «Es un descubrimiento importante y puede proporcionar nuevas direcciones en la investigación para ayudarnos a comprender mejor los mecanismos subyacentes a la depresión, la adicción y los trastornos psiquiátricos y neurológicos relacionados».
Este estudio fue financiado por subvenciones de los Institutos Nacionales de Salud: R01MH121099, R01DA048096, R01MH124115, P50DA006634, 5KL2TR001420, F31DA053174, T32DA041349 y F30DA053176.
