La paradójica flexibilidad de la función cerebral

Imagen de Colin Behrens en Pixabay

El acoplamiento dinámico entre los sistemas neuronal y neurotransmisor explica los efectos de la psilocibina, según un trabajo que muestra un nuevo modelo computacional y que ha sido liderado por Gustavo Deco. El estudio se ha publicado el 13 de abril en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.

 

UPF / El interés en la investigación de los efectos de la psilocibina—una droga psicodélica—ha aumentado significativamente en los últimos años debido a su prometedor efecto terapéutico en trastornos neuropsiquiátricos como la depresión, ansiedad y adicción.

Esta sustancia presenta una especial afinidad a los receptores de serotonina que se encuentran principalmente en el cerebro, pero también en otras partes del cuerpo

Es ampliamente aceptado que la poderosa capacidad del cerebro para adaptar su comportamiento de manera flexible se debe en gran medida al sistema neurotransmisor. La psilocibina es la sustancia responsable del efecto psicoactivo que generan cerca de 200 especies de hongos.

Esta sustancia presenta una especial afinidad a los receptores de serotonina que se encuentran principalmente en el cerebro, pero también en otras partes del cuerpo como el estómago. Tras ser consumida, la psilocibina cambia de manera selectiva la función de los receptores de serotonina generando así un estado alterado de conciencia que se caracteriza por disolución del ego, cambios en la calidad y atribución de pensamientos, alteración de la percepción visual y sensorial, y una mayor conciencia de los recuerdos reprimidos.

Un equipo de investigadores internacional ha desarrollado un modelo computacional biofísicdel cerebro entero que integra datos reales sobre la conectividad estructural anatómica, la dinámica funcional de las neuronas y un mapa que denota la concentración de receptores de serotonina en las distintas regiones cerebrales.

En este trabajo han demostrado que el nuevo modelo dinámico del cerebro completo es capaz de abordar uno de los principales desafíos de la neurociencia: explicar la paradójica flexibilidad de la función cerebral a pesar de tener una estructura anatómica fija

Esta investigación internacional, publicada el 13 de abril en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences, ha sido liderada por Gustavo Deco, profesor de investigación ICREA y director del Centro de Cognición y Cerebro del Departamento de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (DTIC) de la UPF, y ha contado con la participación de Josephine Cruzat, miembro del su equipo, Morten L. Kringelbach, neurocientífico de la Universidad de Oxford (Reino Unido), y científicos de centros de investigación en Alemania, Dinamarca, EEUU, Portugal y Reino Unido.

El estudio se ha publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences /  Imagen: UPF

 

Estudio de los mecanismos de acción de la psilocibina en humanos

Este estudio teórico-experimental ha modelado la interacción entre los sistemas neuronal y neurotransmisor a nivel de todo el cerebro para explicar cómo la psilocibina afecta la actividad cerebral. Para estudiar los mecanismos de acción del fármaco, Morten KringelbachJosephine Cruzat y Gustavo Deco analizaron los datos de resonancia magnética nuclear funcional (fMRI) de 16 sujetos sanos.

Para estudiar los mecanismos de acción del fármaco analizaron los datos de resonancia magnética nuclear funcional (fMRI) de 16 sujetos sanos

En el experimento, los participantes recibieron pequeñas dosis de psilocibina intravenosa o de solución salina (efecto placebo) mientras permanecían en el escáner para medir su funcionamiento cerebral. La parte experimental del estudio fue llevada a cabo en el Imperial College de Londres bajo la dirección de Robin Carthart-Harris, coautor del estudio.

Los datos funcionales adquiridos bajo las condiciones de placebo y psilocibina, luego fueron combinados con datos de resonancia magnética nuclear (RMN) de difusión que capturan la estructura cerebral mediante la descripción de las conexiones anatómicas entre las diferentes regiones cerebrales; y con datos sobre la densidad de receptores de serotonina estimados mediante tomografía de emisión de positrones (PET).

La notable flexibilidad de la función cerebral humana depende de manera crucial de la participación dinámica bidireccional de los sistemas neuronal y de neurotransmisión

Como han explicado Deco y Cruzat, coautores del trabajo y expertos en neurociencia computacional, “las simulaciones computacionales llevadas a cabo en este trabajo revelaron que, la integración de los sistemas neuronal y neurotransmisor a nivel de todo el cerebro es fundamental para explicar los efectos de la psilocibina sobre la actividad cerebral, específicamente a través de la estimulación de los receptores de serotonina 5-HT2A, implicados en la modulación psicoactiva“.

En general, la notable flexibilidad de la función cerebral humana depende de manera crucial de la participación dinámica bidireccional de los sistemas neuronal y de neurotransmisión. De acuerdo con los autores, este nuevo enfoque proporciona una mejor y mayor comprensión de los efectos de la psilocibina en el cerebro y puede conducir al desarrollo de nuevos tratamientos para enfermedades neuropsiquiátricas incluyendo la depresión, la ansiedad y la adicción.

Referencia bibliográfica: 
Morten L. Kringelbach, Josephine Cruzat, Joana Cabral, Gitte Moos Knudsen, Robin Carhart-Harris, Peter C. Whybrow, Nikos K. Logothetis, Gustavo Deco (2020), “Dynamic coupling of Whole-Brain Neuronal and Neurotransmitter Systems“, 13 de abril, Proceedings of the National Academy of Sciences. https://doi.org/10.1073/pnas.1921475117

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