Un sistema cerebral flexible crea hábitos de consumo de cocaína

Los conjuntos flexibles de neuronas del cerebro permiten formar hábitos relacionados con la cocaína: esa es la conclusión de un nuevo estudio publicado en bioRxiv. En él, investigadores de la Universidad de Pittsburgh (Linjie Jin, Xiguang Qi y Yan Dong) han descubierto cómo el cerebro de los animales reorganiza sus circuitos internos cuando se desarrolla una adicción y luego vuelve a reorganizarlos cuando la conducta se automatiza.

Los hábitos relacionados con las drogas suelen comenzar con una fase de aprendizaje y, poco a poco, se convierten en una rutina mecánica y automática. Hasta ahora, los científicos no entendían del todo qué entramados neuronales explicaban esta extraña evolución. El equipo decidió observar más de cerca el núcleo accumbens, una zona cerebral que procesa el placer, la recompensa y la motivación. Sus principales currantes son las neuronas espinosas medianas. Forman unos «equipos» activos particulares, conjuntos neuronales que se encienden en respuesta a la comida o las drogas. La hipótesis de los investigadores era que la composición de estos conjuntos cambia a medida que el deseo de consumir una droga pasa de ser un hábito nuevo a una necesidad rutinaria.

Los experimentos se realizaron con ratones macho, a los que enseñaron a pulsar una palanca en una cámara especial para obtener cocaína. Una de las palancas dispensaba una dosis, acompañada de una señal luminosa y sonora. Durante once días, encerraron a los ratones en las cámaras experimentales dos horas al día y registraron cada movimiento. A diferencia de los ratones que recibían azúcar, los «cocainómanos» repetían los mismos recorridos y trayectorias, como si avanzaran sobre raíles cerebrales: el cuerpo empezaba a seguir nuevos automatismos; un paso a la derecha, otro a la izquierda, la palanca, y vuelta a empezar. El ritual se repetía cada vez más y la distancia total recorrida por los ratones no dejaba de aumentar.

Para observar desde dentro cómo se desarrollaba el hábito, los científicos utilizaron microscopía de calcio in vivo: introdujeron un virus en el cerebro para que ciertas neuronas brillaran al activarse. A través de una microlente implantada, registraron cómo grupos concretos de células literalmente «se encendían» al pulsar la palanca. Durante los tres primeros días de aprendizaje, el número de neuronas activas aumentó drásticamente: el cerebro reunía fuerzas para dominar el nuevo reflejo. Pero, cuando el ratón pasó al modo automático, el ejército de neuronas volvió a menguar: entre los días 9 y 11, el número de células luminosas cayó de nuevo al nivel inicial. La intensidad de cada neurona se mantuvo; simplemente, ya no hacía falta toda la plantilla para recorrer el circuito.

Por cierto, existe un patrón parecido en las redes neuronales artificiales: primero la red «se hincha» para aprender y después se eliminan sin dolor las conexiones innecesarias. Los científicos también siguieron el destino de neuronas concretas y descubrieron que la composición del conjunto se renueva constantemente. Solo una cuarta parte de las células que están activas hoy seguirá «jugando» en el equipo pasado mañana. El conjunto cambia, pero la conducta del animal permanece estable: el recorrido no varía, los actores sí.

El estudio tenía algunas limitaciones: solo se estudiaron ratones macho (tienen la cabeza más grande y resulta más fácil fijarles el microscopio) y tampoco se tuvo en cuenta que hay dos tipos de neuronas en el núcleo accumbens, D1 y D2, que reaccionan de forma opuesta a la dopamina.

Una nueva perspectiva sobre el cerebro: la renovación constante de los conjuntos neuronales ayuda al cerebro a «mantener» la adicción sin congelar la rutina para siempre. Los hábitos se forman sobre la marcha y se renuevan cuando hace falta.