¿Deberíamos huir, quedarnos inmóviles o luchar?

¿Huir o quedarse inmovil? Se han identificado los Circuitos Neuronales de Detección de una Amenaza 

De repente, algo entra en tu visión periférica. Al instante, saltas hacia atrás y levantas los brazos a la defensiva. "¿Qué fue eso?" exclamas en estado de shock. Sólo entonces te das cuenta de que el ataque borroso que acabas de esquivar era una pelota de baloncesto díscola zumbando como un misil en dirección hacia tu cara. Una descarga de adrenalina te inunda haciendo que tu corazón lata con fuerza y tus músculos se tensen, pero no hay nada que se pueda hacer. El sistema de defensa de respuesta rápida de nuestro cerebro ya ha detectado la amenaza, y la ha evitado, antes de que nuestra mente consciente se haya visto involucrada. ¿Cómo es eso posible, se pregunta el científico, Peng Cao y sus colegas de la Academia de Ciencias de China?

¿Deberíamos huir, quedarnos inmoviles o luchar?

 ¡No hay tiempo para pensar en cómo  reaccionar!

Foto: https://filmjamblog.wordpress.com/2012/11/11/

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El misterio es más profundo. La visión de una amenaza repentina puede desencadenar una respuesta completamente opuesta. Nos podemos quedar congelados como un ciervo ante los faros de un coche. A veces, quedarse inmóvil es la mejor jugada. Al ver a una serpiente de cascabel en el monte, tal vez, nuestra mejor respuesta es quedarnos quietos. Huir podría provocar el ataque del reptil. Pero ni la respuesta de quedarse inmóvil,  ni la de huida, son reacciones conscientes y  deliberadas ya que  la amenaza se cierne sobre nosotros tan rápidamente que apenas se puede percibir lo que es. Estos hechos familiares deben significar que todo el procesamiento neural para esta reacción, que nos salva la vida, tiene lugar en los circuitos neuronales que no se encuentran en la corteza cerebral, desde donde surge la conciencia. Estos circuitos neuronales que, de repente, toman el control de nuestro comportamiento, conocido como la respuesta de "lucha o huida", deben residir en las capas más profundas del cerebro.

Investigaciones anteriores han demostrado que existe una vía de alta velocidad desde la retina hacia el centro de la región de detección de amenazas del cerebro, lo que incluye la amígdala y estructuras relacionadas que forman parte del sistema límbico. La mayoría de la información visual detectada por la retina se transmite a la corteza cerebral en la parte posterior del cerebro, donde el análisis complejo nos permite interpretar los patrones cambiantes de la luz, e interpreta lo registrado en nuestras retinas como objetos en el espacio, con color, dimensión, movimiento, e identidad. Este procesamiento visual sofisticado requiere su tiempo. Por otra parte, la vía subcortical de los ojos a la amígdala es muy rápida, pero no somos capaces de ver realmente que objeto es, debido a que el análisis necesario para analizar la visión requiere de la corteza cerebral. Pero esa ruta a través de la corteza visual requiere demasiado tiempo como para esquivar algo, como un gancho de derecha de un oponente. Esta vía subcortical de detección de amenazas de alta velocidad es como un detector de movimiento en un sistema de seguridad para el hogar. Un objeto que se mueve en el entorno pone en marcha una alarma de detectar intrusos. ¿Que es lo que hay?, no se puede decir a ciencia cierta, ¡pero no debería estar allí!

Cao y sus colegas rastrearon este circuito en detalle y  han identificado las neuronas específicas que controlan nuestra reacción de huir o quedarnos inmóviles cuando un objeto aparece de repente en nuestro campo visual. La primera etapa para la transmisión de información de alta velocidad desde la retina hasta el cerebro es una región llamada el colículo superior. Hay tres tipos diferentes de neuronas en el colículo superior que puede ser identificados por los diferentes tipos de proteínas que contienen. Un conjunto de neuronas contiene una proteína  llamada parvalbúmina (PV). Mezclado con ellas, hay neuronas que contienen la proteína somatostatina (SST) o el péptido intestinal vasoactivo (VIP). Los investigadores encontraron que cuando se estimulan las neuronas PV, el ratón inmediatamente huye o se inmoviliza.

Para estimular estas neuronas selectivamente, los investigadores utilizaron la manipulación genética para insertar canales iónicos sensibles a la luz específicamente en las neuronas PV. Estos canales se activaban cuando se estimulaban por la luz emitida a través de un cable de fibra óptica implantado quirúrgicamente en el cerebro del ratón, haciendo con ello que las neuronas PV disparasen impulsos eléctricos. Cuando los investigadores activaban la luz de fibra óptica, el ratón huía, y luego se encogía de miedo, tras suspender la estimulación a las neuronas PV. Esto sugiere que las neuronas PV son una parte vital de un circuito de detección de amenazas en la vía visual. Esta función de las neuronas PV fue comprobado además al monitorizar la actividad eléctrica en estas neuronas en ratones anestesiados. Los investigadores encontraron que cuando un objeto virtual en una pantalla de ordenador que se asemejaba a un balón de fútbol salía volando directamente hacia la cabeza del animal, las neuronas PV empezaban a disparar vigorosamente impulsos eléctricos. La frecuencia cardíaca del ratón se aceleraba y la hormona del estrés corticosterona aumentaba en el torrente sanguíneo –al igual que las respuestas corporales que experimentamos ante el miedo en la reacción de lucha o huida-. Pero si la bola se movía a través del campo visual en cualquier otra dirección, excepto en curso de colisión hacia la cabeza del ratón, las neuronas PV permanecían en silencio. El pulso cardiaco del ratón se mantenía en calma.

¿Pero que determina si el animal huye o se queda inmóvil? Curiosamente, los investigadores encontraron que las mismas neuronas controlan ambas conductas. Una fuerte estimulación de las neuronas PV causaba que el animal huyera en lugar de inmovilizarse. Tanto un haz brillante de láser como  los pulsos luminosos más largos, o una mayor frecuencia de los destellos, provocaban  que el animal huyera en lugar de inmovilizarse.

Una observación interesante fue que los ratones macho y hembra respondieron  de manera algo diferente. Las hembras tendían  a escapar, mientras que los varones tendieron a inmovilizarse manteniendo su posición, tal vez, ante una amenaza visual repentina que estimulaba estas neuronas PV. Se requiere una investigación adicional para descubrir que factores predisponen a hombres y mujeres para responder de manera diferente a la misma amenaza visual. A continuación, los investigadores rastrearon el circuito de estas neuronas y descubrieron que se conectaban efectivamente a la amígdala, a través de una neurona relé en una parte del cerebro llamada PBGN (núcleo parabigeminal). Un análisis posterior mostró que las neuronas PV estimulaban a otras neuronas a  excitarse  utilizando el neurotransmisor excitatorio glutamato. Esto es inusual porque las neuronas PV en cualquier otra parte del cerebro utilizan un neurotransmisor diferente (GABA) para inhibir la activación de las neuronas a las que están conectadas.

Este trabajo avanza nuestra comprensión de cómo las amenazas visuales desencadenan una respuesta de lucha o huida, pero hay mucho más por descubrir. "¿Cuáles son las funciones de los otros dos circuitos?" Peng Cao responde a mi pregunta indicando que es el siguiente paso en su investigación. (Se refiere a la función de las neuronas SST y VIP del colículo superior.)

"¿Los seres humanos comparten un circuito similar al de los  roedores?" Se pregunta. La corazonada de Cao es que estas neuronas son relevantes en los trastornos del miedo. "Especulamos que este circuito en ratones puede estar definido genéticamente y sujeto a modificaciones ambientales." Si los seres humanos tienen la misma circuitería desde su retina hasta la amígdala a través de las neuronas PV en el colículo superior, Cao sospecha que, "este circuito puede estar implicado en trastornos del miedo, como el trastorno de estrés postraumático. "La amígdala está involucrada en el miedo y en aprender a evitar peligros, pero además de mostrar esta evidencia anatómica que sugiere que las neuronas PV pueden estar implicadas en los trastornos del miedo, Cao y sus colegas notaron algo interesante. Cuando estimularon este circuito en el colículo superior de los ratones en repetidas ocasiones, los ratones comenzaron a mostrar  depresión y conductas de represión, al igual que mucha gente que desarrolla Trastorno de Estrés Post-Traumático después de sobrevivir a un evento extremadamente traumático.

Basado en:

Shang, C., et al., (2015)  A parvalbumin-positive excitatory visual pathway to trigger fear responses in mice.  Today’s edition of Science, June 26, 2015.