Neurociencia: Científicos descubren circuito cerebral que controla la agresividad según la hora del día

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Un equipo de científicos norteamericanos liderados por el Dr. William Todd descubrió que los niveles de agresividad que los ratones presentan durante el día están controlados por el reloj circadiano central, hallazgo que podría eventualmente aplicarse en humanos para desarrollar tratamientos en el caso de ciertas condiciones patológicas.

 

Por Felipe Tapia Pérez, estudiante de Doctorado en Neurociencia de la Universidad de Valparaíso.

Ver el artículo publicado en El Mostrador.

Cada vez que se realiza un cambio de hora en nuestro país surge la discusión respecto a los efectos que las alteraciones en los ritmos circadianos pueden tener en nuestro organismo. Es común que se generen problemas por la modificación en las rutinas de sueño, sobre todo de los niños más pequeños, produciendo somnolencia durante el día e irritabilidad. Pero, ¿es posible que los efectos lleguen a niveles mucho más profundos, y que los cambios en los ciclos circadianos puedan influir en patrones de conducta que normalmente no relacionamos con la hora del día?

Un equipo de científicos liderados por el Dr. William Todd del Beth Israel Deaconess Medical Center en Boston, Estados Unidos, descubrió que, en el caso de los ratones, los niveles de agresividad que presentan durante el día están controlados por un circuito cerebral específico liderado por el reloj circadiano central.

El estudio se realizó en ratones machos, ya que en el caso de estos animales, se puede utilizar un protocolo de estudio llamado de “residente e intruso”, que explota el instinto del macho dueño de un territorio de atacar y someter a cualquier otro macho que ingrese en él. De este modo, el primer experimento consistió en aplicar este protocolo de estudio y, utilizando registros en video de la actividad de los animales, cuantificar tres parámetros de la interacción: el número de ataques, el tiempo total que duraba el ataque, y el tiempo que se demoraba el residente en iniciar el ataque. Las mediciones se hicieron en distintas horas del día, logrando determinar que en condiciones normales los parámetros de agresividad seguían un patrón, con el punto de mayor agresividad en la primera hora de la noche y el menor en la primera hora de la mañana. En este momento es importante señalar que los ratones son animales nocturnos, por lo que la primera hora de la noche es cuando despiertan e inician su actividad, al contrario de los humanos.

Con los resultados previos, efectivamente se evidenció que existía un ritmo circadiano de los niveles de agresividad en los ratones estudiados, pero los investigadores estaban interesados en ir más allá y definir cuál era el circuito cerebral encargado de mantener este ritmo. Para ello se establecieron dos áreas cerebrales de importancia, la primera es el reloj maestro ubicado en el cerebro, un área llamada el núcleo supraquiasmático, que se encarga de coordinar las pistas externas del ciclo día-noche (como los niveles de luz ambiental) y enviar señales a otras áreas del cerebro y a los demás relojes del organismo para “ponerlos a la hora”, y la segunda es el núcleo ventro-medial del hipotálamo, un área que, en base a estudios previos, se sabe es la encargada de controlar la agresividad en los ratones. El problema es que estas dos áreas no se encuentran conectadas directamente entre sí, pero existe una tercera área que podría conectarlas de forma indirecta, la llamada zona sub-paraventricular.

Para evaluar si esta área realmente era la encargada de la interconexión entre el reloj maestro y el área de la agresividad, los investigadores utilizaron una técnica llamada optogenética, la cual les permite encender o apagar a voluntad y con alta precisión temporal un conjunto específico de neuronas en un animal vivo, mediante la asociación de óptica, ya que se utiliza un estímulo de luz para lograr este efecto, y genética, ya que las neuronas objetivo se modifican genéticamente para hacerlas sensibles a la luz. Al apagar selectivamente las neuronas de la posible zona de interconexión, encontraron que el ritmo observado previamente se perdía, cambiando los niveles más altos de agresión a la primera hora de la mañana y además haciendo a los ratones más agresivos en general.

Pero los investigadores no se detuvieron allí, y decidieron definir de forma más específica cómo es el circuito que controla este comportamiento. Para ello agregaron dos técnicas más a la ya mencionada optogenética. La primera consistió en el uso de trazadores neuronales, sustancias que se hacen ingresar a las neuronas y que son capaces de pintar todas las ramificaciones que posea, permitiendo seguir el camino de todas sus conexiones mediante un microscopio. La segunda fue los receptores “de diseñador”, llamados así porque corresponden a receptores creados “al gusto” del investigador y que, al agregarse a una neurona, hacen que esta pueda ser encendida o apagada utilizando la sustancia que el investigador quiera, normalmente una que no sea producida por el animal de forma natural, como un medicamento.

Esta combinación de técnicas avanzadas les permitió determinar las características de cada uno de los grupos de células involucrados en el circuito. Especialmente interesante fue el hecho de que el segundo grupo de neuronas, las de interconexión, están activas durante las primeras horas de la mañana, el momento en que los ratones son menos agresivos. Ya que se trata de una neurona inhibitoria, es decir, que su actividad apaga a la neurona a la que está conectada, y que dicha neurona es la del centro que controla la agresividad, esto concuerda con lo observado: la menor agresividad en la mañana. Además, al desactivar estas neuronas de interconexión en la primera hora de la mañana, el ratón presentaba mayor agresividad en ese horario en vez de en la noche.

Todos estos resultados muestran finalmente que un circuito muy específico que se encuentra entre el reloj maestro del núcleo supraquiasmático y el área ventro-medial del hipotálamo, que define el nivel de agresividad del animal, es el encargado de controlar los niveles de agresividad que este va a presentar en los distintos momentos del día, con relación al ciclo sueño-vigilia del ratón y a las pistas circadianas del ambiente.

¿Es posible que un circuito similar se encuentre en los seres humanos, y por ende que el nivel de agresividad de una persona pueda estar también determinado por la hora del día? A pesar de que en el cerebro de los seres humanos existen las mismas estructuras mencionadas, no necesariamente estas funcionan de la misma manera que en el ratón. Además, otras estructuras, sobre todo la corteza prefrontal (relacionada con el pensamiento y la toma de decisiones), pueden estar ejerciendo controles extra sobre las mismas, por lo que el asunto se vuelve mucho más complejo y no es posible dar una respuesta directa a esta pregunta con la evidencia disponible.

De todos modos, existe el caso del síndrome vespertino (o “sundowning” en inglés), que puede observarse en las personas que sufren cuadros de demencia, principalmente en la enfermedad de Alzheimer. En el síndrome vespertino, la persona presenta niveles elevados de agitación y agresividad, asociados en algunos casos a delirio, pero sólo durante las horas del atardecer. Esto afecta de forma importante la calidad de vida de la persona y de sus cuidadores, y en la actualidad no existe una explicación respecto a su origen cerebral preciso y, por ende, tampoco un tratamiento efectivo. Ya que en los ratones la alteración del ritmo circadiano cambiaba la agresividad a la mañana, y que esta correspondería a la tarde en los humanos (ya que el ciclo sueño-vigilia es inverso), esto podría indicar que el circuito efectivamente existe en humanos, y que en condiciones patológicas como la demencia, en la que se pierde el control normal que proviene desde la corteza cerebral, este circuito sale a la luz, pudiendo de esta forma explicar en parte el fenómeno del síndrome vespertino.

Finalmente, este estudio evidencia la necesidad de profundizar en los efectos que los cambios de hora pueden tener sobre nuestro organismo y sobre nuestra conducta, y qué impacto puede llegar a tener sobre nuestra vida diaria tanto en condiciones normales como patológicas, ya que como se evidenció, puede llegar a ribetes mucho más profundos que simplemente tener un poco más de sueño durante el día.

Artículo original:

“A hypothalamic circuit for the circadian control of aggression” https://www.nature.com/articles/s41593-018-0126-0

 

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