L'estimulació intracranial, eficaç per al dèficit de memòria i aprenentatge en rates

27/01/2015

L’estudi, publicat a Behavioural Brain Research, l’han realitzat els psicobiòlegs de l’Institut de Neurociències i del Departament de Psicobiologia i Metodologia de les Ciències de la Salut de la UAB Pilar Segura i Ignacio Morgado (coordinadors), Laura Aldavert i Marc Ramoneda, i les biòlogues moleculars de la Universitat de Girona Elisabet Kadar i Gemma Huguet, per explorar el potencial del tractament d’estimulació intracranial –DBS, Deep Brain Stimulation- de l’hipotàlem per recuperar la capacitat d’aprendre i recordar després d’una lesió severa de l’amígdala cerebral.

L’amígdala és una regió crítica per a les emocions bàsiques, sobretot les que ens posen en alerta d’un perill imminent, i està implicada en l’aprenentatge i condicionament de la por. Les disfuncions d’aquesta part del cervell fan que no puguem aprendre l’associació entre estímuls -veure un foc i relacionar-lo amb el perill de cremar-nos- i poden estar causades, entre d’altres, per alteracions bioquímiques dels neurotransmissors, situacions d’estrès molt intenses, ictus o tumors.

El treball ha constatat que els animals amb l’amígdala lesionada –amb una afectació superior al 70%- recuperen totalment la capacitat per aprendre i recordar després sotmetre’ls a vàries sessions, primer  d’aprenentatge i posteriorment del tractament d’autoestimulació intracranial de l’hipotàlem, que consisteix en enviar impulsos elèctrics a aquesta regió cerebral. L’efecte perdura en el temps fins a tres mesos després de 10 sessions de tractament d’una hora cadascuna, contribuint a la consolidació de la memòria implícita i explícita. A més, els nivells d’aprenentatge i de retenció dels animals lesionats són fins i tot millors que els dels animals sans.

És, afirmen els investigadors, el primer estudi que mostra un efecte tan potent d’aquest tractament en animals amb dany cerebral.

Canvis en el cervell

Com hauria pogut compensar l’estimulació de l’hipotàlem els danys de l’amígdala, una regió essencial per aprendre i recordar? Els investigadors ja havien apuntat en estudis anteriors que aquesta activació provocava canvis estructurals en el cervell, augmentant les connexions neuronals, l’expressió de gens amb funcions relacionades amb plasticitat neural i neuroprotecció. En aquest treball han comprovat, a més, que en la petita resta d’amígdala no danyada hi ha més activitat de l’acetilcolinesterasa, un enzim clau en el metabolisme de l’acetilcolina, un neurotransmissor crític per a l’aprenentatge i la memòria.

“Aquesta regulació de l’activitat colinèrgica deu participar en la recuperació i millora produïda per l’estimulació, fins i tot modulant aquesta mateixa activitat en altres àrees del cervell, i en especial en els sistemes de memòria, que actuarien com a mecanismes compensatoris”, explica Pilar Segura. “Tot plegat ens fa pensar que l’estimulació de l’hipotàlem no afecta per una única via, sinó que té moltes vies d’acció i depenent d’on estigui la lesió, pot posar en marxa diferents mecanismes per intentar reparar diferents disfuncions”.

L’estudi, diuen els investigadors, demostra l’excepcional potencial terapèutic de la DBS i assenyalen que, a més d’aprendre i recordar, el tractament podria ser eficaç per “desaprendre”, és a dir, per deixar de vincular estímuls amb emocions incapacitants com les que causa l’estrès post-traumàtic.

Més predisposició a aprendre

L’hipotàlem és una regió del cervell on rauen els impulsos més bàsics que ens ajuden a sobreviure i també els que ens proporcionen plaer. Forma part del sistema de recompensa, que ens fa sentir bé després de realitzar una activitat o ens ajuda a canviar comportaments donant-nos un reforç positiu.

“En els nostres estudis hem vist que quan activem l’hipotàlem hi ha una major predisposició a aprendre”, explica Ignacio Morgado. “Creiem que la DBS provoca canvis en els sistemes de memòria molt similars als observats quan aprenem. L’alliberament de neurotransmissors, els canvis en les connexions sinàptiques, més expressió de gens implicats en l’aprenentatge i la memòria ens ho demostra”, afegeix.

Amb anterioritat, la DBS s’havia mostrat eficaç per a la reversió parcial de dèficits de memòria o en l’aprenentatge espacial afectat per l’estrès, també en rates. És una tècnica invasiva que requereix avaluar molt bé el benefici davant el risc d’aplicar-la, diuen els investigadors.

“En el futur tractaments similars no tan invasius, com l’estimulació magnètica transcranial, podrien proporcionar efectes similars. Aquesta tècnica ja s’està provant en animals i, tot i que no és tan precisa, sembla que es comença a constatar la seva eficàcia. Per això és imprescindible fer més estudis per analitzar els complexos circuits neuronals i el paper de tècniques com aquestes per modificar funcions cerebrals i, en particular, per millorar la memòria”, conclou Pilar Segura.

Article de referència: Kádár E, Ramoneda M, Aldavert-Vera L, Huguet G, Morgado-Bernal I, Segura-Torres P. Rewarding brain stimulation reverses the disruptive effect of amygdala damage on emotional learning. Behav Brain Res. 2014 Nov 1;274:43-52. doi: 10.1016/j.bbr.2014.07.050.