La serotonina aumenta la velocidad del aprendizaje, hallazgos del estudio

Las personas internacionales del centro de Champalimaud para el desconocido (CCU), en Portugal, y la Universidad Londres (UCL), en el Reino Unido, ha destapado un efecto previamente desconocido de la serotonina sobre el aprendizaje. Sus resultados se publican en la edición del 26 de junio de 2018 de las comunicaciones de la naturaleza del gorrón.

La serotonina es una de las substancias químicas principales que las células nerviosas utilizan para comunicar con uno a, y sus efectos sobre comportamiento son todavía no entendibles. Durante mucho tiempo, han fijado a los neurólogos en construir una teoría integrada de qué serotonina hace real en el cerebro normal. Pero ha sido desafiadora precisar la función de la serotonina, especialmente para aprender. Usando un nuevo modelo matemático, ahora los autores descubrieron por qué.

“El estudio encontró que la serotonina aumenta la velocidad del aprendizaje”, dice Zach Mainen, uno de los líderes del estudio. “Cuando las neuronas de la serotonina fueron activadas artificial, usando luz, hizo ratones más rápidos adaptar su comportamiento en una situación que requirió tal adaptabilidad. Es decir, dieron más peso a la nueva información y por lo tanto cambiaron sus mentes más rápidamente cuando estas neuronas eran activas.” La serotonina se ha implicado previamente en plasticidad del cerebro que reforzaba, y este estudio agrega el peso a esa idea, así saliendo del concepto común de la serotonina como humor-reforzador.

El nuevo encontrar puede ayudar a explicar mejor un enigma médico: porqué los supuestos “inhibidores selectivos del reuptake de la serotonina”, o SSRIs - una clase de los antidepresivos que son pensados para actuar aumentando niveles del cerebro de serotonina de circulación -, son más efectivos conjuntamente con terapias del comportamiento, sobre la base del aprendizaje reforzado de estrategias del comportamiento stave lejos síntomas depresivos.

Usando las herramientas matemáticas desarrolladas en UCL por Peter Dayan - quién llevó el estudio así como Mainen, de la CCU - Kiyohito Iigaya, también en UCL, trabajado en colaboración con los co-autores Magdalena Fonseca y Masayoshi Murakami de la CCU.

En los experimentos, los ratones tuvieron que realizar una tarea de aprendizaje en la cual la meta era encontrar el agua. Los “animales fueron colocados en una cámara donde tuvieron que empujar un agua-dispensador en su izquierdo o una en su derecha - que, con cierta probabilidad, entonces dispensaría el agua, o no”, explica a Fonseca.

Cuando analizaban los datos, los científicos encontraron que el periodo de tiempo los ratones esperados entre las juicios (tentativas de encontrar el agua) era variable: o intentaron inmediatamente otra vez, empujando en uno de los agua-dispensadores, o esperaron más de largo antes de hacer una nueva tentativa. Era esta variabilidad que permitió que las personas revelaran la existencia probable de un efecto nuevo de la serotonina sobre la toma de decisión de los animales.

Los intervalos que esperaban largos eran más frecuentes al principio y en el final de la sesión de un día (corrida de juicios). Esto suceso probablemente porque los ratones son inicialmente distraídos y no muy empeñados a la tarea sí mismo, “quizás esperando salir de la cámara experimental”, los autores escribe. En el extremo, bebiendo suficiente agua, los motivan además menos para la recompensa que busca.

Sea cual sea el caso, las personas encontró que, dependiendo del largo del intervalo entre las juicios, los ratones adoptaron una de dos diversas estrategias de toma de decisión para maximizar sus ocasiones de la recompensa (que obtiene el agua).

Específicamente, cuando el intervalo entre las juicios era corto, el modelo matemático que el mejor predijo la opción siguiente de los animales fue basado casi totalmente en el resultado (agua o ninguna agua) inmediatamente antes de la juicio (a saber, empujaron el mismo agua-dispensador otra vez; si eso no pudiera ofrecer el agua, cambiarían después al agua-dispensador alternativo, a una estrategia conocidos como “triunfo-retén-perder-interruptor”).

Esto, los autores escribe, sugiere que cuando el intervalo entre dos juicios era corto, los animales confiaban sobre todo en su “memoria de trabajo” para tomar su decisión siguiente - es decir, de parte de la memoria a corto plazo referida a opiniones inmediatas. Es esta clase de memoria que permita que memoricemos un número de teléfono por poco tiempo - y entonces olvidarlo si no lo relanzamos a nosotros mismos una y otra vez.

Por otra parte, cuando el intervalo entre dos juicios consecutivas duró más de siete segundos, el modelo que el mejor predijo la opción siguiente de los ratones sugirió que los ratones utilizaran la acumulación de varias experiencias de la recompensa para conducir su próximo paso - es decir su memoria a largo plazo “golpeados con el pie hacia adentro” (la que permite que salvemos cosas nosotros aprende, como jugar el piano).

El grupo de la CCU también estimuló las neuronas serotonina-que producían en el cerebro de los animales con la luz laser, con una técnica llamada optogenetics, para buscar los efectos de niveles más altos de serotonina sobre su comportamiento del forraje. Intentaron determinar si y cómo un aumento en niveles de la serotonina afectaría a cada uno de las dos diversas estrategias de toma de decisión acababan de destapar.

Algo asombrosamente entonces ocurrida. Cuando reunieron juntas todas las juicios en sus cálculos, sin tener en cuenta la duración del intervalo precedente, los científicos no encontró ningún efecto importante de su manipulación de la serotonina sobre el comportamiento. Era solamente cuando tuvieron en cuenta las diversas estrategias de toma de decisión antedichas que podían extraer de los datos un aumento en los índices de los animales de aprendizaje. El estímulo de neuronas serotonina-que producían reforzó la eficacia del aprendizaje de la historia de últimas recompensas, pero este solamente afectado las decisiones tomadas después de intervalos largos.

La “serotonina está aumentando siempre el aprendizaje de recompensa, pero este efecto es solamente evidente en un subconjunto de las opciones de los animales”, dice Murakami.

“A nuestra sorpresa, encontramos que el comportamiento bien escogido de los animales fue generado a partir de dos sistemas distintivos de la decisión”, resumimos Iigaya. “En la mayoría de las juicios, opción fue impulsado por “un sistema rápido”, donde los animales siguieron una estrategia del triunfo-retén-perder-interruptor. Pero en una pequeña cantidad de las juicios, encontramos que esta estrategia simple no explicó las opciones de los animales en absoluto. En estas juicios, en lugar de otro encontramos que los animales siguieron su “sistema lento”, en el cual era la historia de la recompensa sobre muchas juicios, y no sólo las juicios más recientes, que afectaron a sus opciones. Por otra parte, la serotonina afectó solamente a estas últimas opciones, en las cuales el animal seguía el sistema lento.”

En cuanto al papel de SSRIs en tratar desordenes psiquiátricos tenga gusto de la depresión, los autores concluyen: “Nuestros resultados sugieren que la serotonina refuerce plasticidad [del cerebro] influenciando el índice de aprendizaje. Esto resuena, por ejemplo, con el hecho de que el tratamiento con un SSRI puede ser más efectivo cuando está combinada con la supuesta terapia del comportamiento cognoscitiva, que anima la fractura de hábitos en pacientes.”

Fuente: https://www.fchampalimaud.org