Estudio Revela las Neuronas Responsables de Detener Rápidamente Comportamientos y Acciones

Por primera vez en humanos, los investigadores de Cedars-Sinai han identificado las neuronas responsables de cancelar los comportamientos o acciones planificados, una habilidad altamente adaptativa que, cuando se pierde, puede dar lugar a movimientos no deseados.

Conocidas como "neuronas de señal de alto" (Stop Signal Neurons), estas neuronas son fundamentales para impulsar a alguien a detener o abortar una acción que ya ha puesto en marcha.

"Todos hemos tenido la experiencia de estar sentados en una luz de tránsito y comenzar a pisar el pedal del acelerador, pero luego nos damos cuenta que la luz todavía está en rojo y rápidamente presionamos el freno nuevamente", comenta el doctor Ueli Rutishauser, profesor de Neurocirugía, Neurología y Ciencias Biomédicas en Cedars-Sinai y autor principal del estudio publicado en línea en la revista revisada por pares Neuron. “Este estudio primero en su tipo realizado en humanos, identifica el proceso cerebral subyacente para detener acciones, lo cual aún no se comprende bien”.

Los hallazgos, dijo Rutishauser, revelan que tales neuronas existen en un área del cerebro llamada núcleo subtalámico, que es un objetivo de rutina para tratar la enfermedad de Parkinson con estimulación cerebral profunda.

Los pacientes con la enfermedad de Parkinson, un trastorno del sistema motor que afecta a casi 1 millón de personas en los EE. UU., sufren simultáneamente tanto la incapacidad para moverse como la incapacidad para controlar movimientos excesivos. Esta combinación paradójica de síntomas se ha atribuido durante mucho tiempo a la función alterada en las regiones del cerebro que regulan el inicio y la detención de los movimientos. A pesar de años de intensa investigación ha sido difícil definir cómo ocurre este proceso y qué regiones del cerebro son las responsables.

Ahora, ha surgido un entendimiento más claro.

El doctor Jim Gnadt, director del programa de los Institutos Nacionales de Salud para la Investigación del Cerebro a través de la Iniciativa para el Avance de Tecnologías Innovativas (Brain Research through Advancing Innovative Technologies® - BRAIN), misma que financió este proyecto, explicó que este estudio nos ayuda a comprender cómo está conectado el cerebro humano para realizar movimientos rápidos

“Es igualmente importante para los sistemas motores diseñados para movimientos rápidos tener un 'control de parada' disponible en cualquier momento, -como un cambio de plan cognitivo-, así como también mantener el cuerpo quieto mientras uno comienza a pensar en moverse pero aún no ha empezado a hacerlo".

Para llegar a su descubrimiento, el equipo de investigación de Cedars-Sinai estudió a pacientes con la enfermedad de Parkinson que se sometían a una cirugía cerebral para implantar un estimulador cerebral profundo, un procedimiento relativamente común para tratar la afección. Se introdujeron electrodos en los ganglios basales, la parte del cerebro responsable del control motor, para apuntar con precisión al dispositivo mientras los pacientes estaban despiertos.

Los investigadores descubrieron que las neuronas en una parte de la región de los ganglios basales, el núcleo subtalámico, indicaban la necesidad de "detener" una acción ya iniciada. Estas neuronas respondieron rápidamente después de la aparición de la señal de parada.

"Este descubrimiento proporciona la capacidad de apuntar con mayor precisión a los electrodos de estimulación cerebral profunda y, así, apuntar a la función motora y eludir las neuronas de señal de parada", dijo el Dr. Adam Mamelak, profesor de Neurocirugía y coautor del estudio.

El Dr. Mamelak señala que muchos pacientes con enfermedad de Parkinson tienen problemas con la impulsividad y la incapacidad para detener acciones inapropiadas. Como siguiente paso, Mamelak y el equipo de investigación se basarán en este descubrimiento para investigar si estas neuronas también juegan un papel en estas formas cognitivas de parada.

"Hay importantes razones para creer que lo hacen, con base en vasta literatura que vincula la incapacidad para detenerse con la impulsividad", dijo Mamelak. "Este descubrimiento permitirá investigar si las neuronas que descubrimos son los mecanismos comunes que vinculan los dos fenómenos".

El doctor Clayton Mosher, coautor del estudio y científico del proyecto en el laboratorio de Rutishauser, dice que si bien se ha planteado durante mucho tiempo la hipótesis de que estas neuronas existen en un área particular del cerebro, tales neuronas nunca se habían observado "en acción" en humanos.

"Las neuronas de parada respondieron rápidamente tras la aparición de la señal de parada en la pantalla, un requisito clave para poder suprimir una acción inminente", dijo Mosher. "Nuestro resultado es la primera demostración de una neurona individual en humanos, respecto a señales que probablemente son transportadas por esta vía en particular".

Financiamiento: La investigación reportada en esta publicación fue apoyada por NIH Brain Research a través de los Premios de la Iniciativa Advancing Innovative Technologies® (BRAIN) U01NS098961 y U01NS103792.

DOI: Distinct roles of dorsal and ventral subthalamic neurons in action selection and cancellation (Funciones distintivas de las neuronas subtalámicas dorsales y ventrales en la selección y cancelación de acciones).