Los receptores de dopamina en la corteza orientan el cerebro hacia la tarea en cuestión.
Un nuevo estudio revela cómo la dopamina contribuye a la memoria de trabajo. El uso de la tomografía por emisión de positrones simultánea (PET) y de formación de imágenes de resonancia magnética funcional (fMRI), los científicos han demostrado que la densidad de los receptores D1 de dopamina cortical en individuos sanos se relaciona con un desacoplamiento de las redes frontoparietal y predeterminados. Los resultados, publicados por investigadores del Massachusetts General Hospital (MGH) de Boston y sus colegas hoy (3 de junio) en la Ciencia Avanza, pueden ofrecer pistas sobre cómo se altera la señalización de la dopamina en la esquizofrenia y otros trastornos psiquiátricos.
"El final del juego es tratar de relacionar [señalización de la dopamina] de nuevo a la esquizofrenia y otros trastornos con deterioro de la memoria de trabajo", dijo el coautor del estudio, Joshua Roffman del MGH y la Universidad de Harvard a The Scientist.
La dopamina en la corteza prefrontal se sabe que juega un papel importante en la memoria de trabajo mediante el aumento de la actividad de los circuitos cerebrales relacionados con una tarea y la supresión de los circuitos que lo distraigan de la tarea. Estudios previos han demostrado que la memoria de trabajo activa la red de control frontoparietal (FPCN) -que está activo cuando el cerebro se centra en una tarea específica y desactiva la red por defecto (DN) -que está activo cuando el cerebro está en reposo o durante la mente errante. Sin embargo, no estaba claro cómo la actividad en estas redes se relaciona con la señalización de la dopamina ya que estudios como éstos suelen medir el PET y la resonancia magnética funcional por separado.
Recientemente, Roffman y sus colegas desarrollaron un método para la medición de PET y fMRI simultáneamente. "La cuestión principal era cómo la variación en la señalización de la dopamina cortical se refiere a la red de reorganización durante la memoria de trabajo", dijo.
En un experimento, Roffman y sus colegas escanearon los cerebros de 100 voluntarios sanos utilizando resonancia magnética funcional mientras los voluntarios estaban descansando, y estaban completando una tarea de memoria de trabajo. La tarea que supone la visualización de una serie de cartas y recordar si un escrito presentado recientemente fue parte del conjunto. Al igual que en estudios anteriores, la tarea de memoria se asoció con un desacoplamiento de la actividad en el FPCN y el DN, con aumento de la activación de la primera y disminución de la activación de este último.
A continuación, el equipo de Roffman realizó PET imagenes simultáneas de resonancia magnética funcional en otros 29 individuos sanos (tres de los cuales fueron excluidos del análisis debido a que el escaneo se detuvo antes por el movimiento de sus cabezas) durante la misma tarea de memoria. Para medir la densidad de receptores de dopamina, los investigadores utilizaron el PET ligando NNC112, que es específico para los receptores D1; También dieron a los voluntarios un medicamento que bloquea el ligando que une a otros receptores. La densidad de los receptores D1 en la corteza predijo fuertemente la disociación entre la FPCN y DN cuando los participantes estaban realizando la tarea en comparación que cuando estaban en reposo.
Los investigadores no encontraron una relación entre la densidad de los receptores de la dopamina o la red de desacoplamiento y el rendimiento de la memoria de trabajo, sin embargo, se atribuyen al hecho de que todos los voluntarios realizaron cerca de la perfección la tarea.
El equipo de Roffman encontró que la densidad de la dopamina de los receptores D1 era en realidad mayor en el DN que el FPCN. Esto sugiere que la coordinación a través de redes, en lugar de una sola red, en particular, es responsable de la memoria de trabajo, dijo Roffman.
"Es una especie de territorio inexplorado," Clifford Cassidy, de la Universidad de Columbia, que no participó en el estudio, pero trabaja con el coautor del estudio Anissa Abi-Dargham, dijo a The Scientist. "La gente ha estado explorando [estas cosas] en paralelo, pero no pone las piezas juntas."
Cassidy y Abi-Dargham han hecho estudios de PET y resonancia magnética funcional de la densidad de receptores de la dopamina y la conectividad de la red, tanto en individuos sanos como en pacientes con esquizofrenia. Sin embargo, en contraste con el presente estudio, "nos hicieron ver una relación entre acoplamiento y la ejecución de tareas", dijo Cassidy.
Algunos investigadores elogiaron el estudio por haber medido PET y fMRI al mismo tiempo, mientras que otros se mostraron divididos sobre su importancia.
"Los resultados de este estudio de imágenes encajan muy bien con los estudios de los efectos de los receptores D1 en las neuronas prefrontales en los animales que realizan una tarea de memoria de trabajo," Amy Arnsten de la Universidad de Yale, que no participó en el estudio, dijo a The Scientist. "Vemos que los receptores D1 pueden desacoplar las redes a nivel celular, lo que debilita la conectividad de red."
"Las imágenes de personas es muy indirecta," dijo Artnsten. ". Básicamente, se está mirando a las mediciones de flujo sanguíneo" Arnsten y sus colegas han mostrado anteriormente en primates, no humanos, una relación de U invertida entre el número de receptores de dopamina y la memoria de trabajo: muchísimos o poquísimos receptores dan lugar a problemas cognitivos.
Para el presente estudio, el equipo de Roffman analizó sólo los receptores de dopamina, no en la liberación de dopamina, aunque este último también desempeña un papel importante en el rendimiento cognitivo, dijo. señalización de la dopamina varía de una persona a otra basada en parte en la genética, la edad y otros factores. Roffman dijo que espera replicar los resultados en las poblaciones más variadas, incluyendo las personas mayores y las personas con trastornos neurológicos.
Fuente: TheScientist -
Traducido al español y distribución gratuita a los Lectores de habla hispana
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