Comportamiento Social y Cerebral en Ratones

Aunque a menudo se les considera simples roedores, los ratones exhiben una gama de comportamientos sociales complejos que son objeto de estudio intensivo en neurociencia. Desde actos que parecen de cuidado y asistencia hacia compañeros en apuros hasta decisiones que involucran compartir recursos y respuestas neuronales sofisticadas, la investigación en ratones está revelando aspectos inesperados de la cognición social y la función cerebral. Estos estudios no solo amplían nuestra comprensión del mundo animal, sino que también ofrecen modelos valiosos para investigar los mecanismos neuronales subyacentes a comportamientos relevantes para la salud humana, como el altruismo o las respuestas a estados de ánimo alterados.

Cuando un Compañero Cae: Comportamientos de Cuidado Murinos

Observaciones anecdóticas en diversas especies animales han sugerido la existencia de comportamientos dirigidos hacia individuos que colapsan debido a enfermedad, lesión o muerte. Estos actos pueden incluir tocamientos, acicalamiento e incluso acciones físicas más intensas. Sin embargo, la naturaleza precisa de estos comportamientos y sus mecanismos neuronales han sido difíciles de determinar. Un estudio reciente utilizó ratones de laboratorio en condiciones controladas para examinar si estos animales muestran respuestas estereotipadas y dirigidas hacia compañeros sociales inconscientes.

Mediante el monitoreo conductual y un anotador basado en aprendizaje automático, los investigadores observaron que cuando los ratones encontraban a un compañero social familiar en un estado de inconsciencia inducida por anestesia, exhibían comportamientos distintivos y consistentes. Estos comportamientos escalaban desde el simple olfateo y acicalamiento hasta acciones más contundentes, como morder la boca o la lengua del compañero e incluso tirar de ella. Estas acciones más intensas también se observaron, aunque con menos frecuencia, cuando el compañero estaba muerto, pero rara vez ocurrían si el compañero estaba activo o simplemente dormido.

Estos comportamientos de 'cuidado' surgieron después de un período prolongado de inmovilidad e falta de respuesta del compañero y cesaron una vez que este recuperó la actividad. Esto sugiere fuertemente que fueron desencadenados por la observación de estados de falta de respuesta en otros. La familiaridad entre los individuos influyó significativamente en estos comportamientos, siendo más pronunciados en parejas de ratones que se conocían bien. Además, se consideró improbable que estos actos estuvieran motivados por el deseo de interacción social recíproca o simple curiosidad.

Las posibles consecuencias funcionales de estas acciones, como la limpieza de objetos extraños de la boca, la mejora de la apertura de las vías respiratorias y una recuperación aparentemente acelerada, sugieren que estos comportamientos podrían interpretarse como esfuerzos similares a la reanimación.

La Oxitocina y el Cuidado

A nivel neural, las grabaciones electrofisiológicas y la obtención de imágenes de calcio mediante microendoscopia revelaron que las neuronas de oxitocina en el núcleo paraventricular del hipotálamo mostraron un aumento de activación en presencia de compañeros familiares inconscientes, en comparación con compañeros activos. Esto indica que la actividad de estas neuronas puede distinguir entre diferentes estados del compañero social.

Además, se observó un aumento de actividad en distintas subpoblaciones de neuronas de oxitocina durante acciones conductuales específicas dentro de este repertorio de cuidado. De manera crucial, la activación optogenética de estas neuronas promovió los comportamientos similares a la reanimación, mientras que su inactivación o el bloqueo de la señalización de oxitocina mediante la administración de antagonistas del receptor de oxitocina deterioraron estos comportamientos. Esto establece un vínculo causal claro entre la actividad de las neuronas de oxitocina y la manifestación de estos sorprendentes actos de cuidado en ratones.

Altruismo en el Laboratorio: Compartir Recompensas

La toma de decisiones que favorecen el interés propio frente al interés de otro individuo es un aspecto fundamental del comportamiento social y depende del contexto y las relaciones entre los individuos. Para estudiar esto, se desarrolló una tarea de toma de decisiones sociales de dos opciones para ratones, modelada a partir del "juego del dictador" humano. En esta tarea, un ratón ("dictador") podía decidir si compartir o no una recompensa alimenticia con un compañero ("receptor").

Los resultados mostraron que la preferencia por las decisiones altruistas (compartir comida) estaba modulada por varios factores, incluyendo la familiaridad. La mayoría de los ratones macho, pero no las hembras, mostraron una preferencia por compartir comida con compañeros familiares, pero no con compañeros desconocidos.

Otros factores influyentes incluyeron el sexo, el contacto social previo, el hambre, el estatus jerárquico y la coincidencia del estado emocional. Se observaron diferencias individuales sustanciales en las decisiones altruistas, que en parte se originaron en el estatus jerárquico de cada individuo. Los ratones dominantes mostraron una mayor tendencia al altruismo. Esto se relacionó con una mayor coincidencia de estado afectivo o "contagio emocional", donde los ratones altruistas mostraron un mayor miedo observacional (reflejado en el comportamiento de congelación) al ver a un compañero recibir descargas.

Circuitos Neuronales del Altruismo y el Egoísmo

Las grabaciones de fotometría de fibra y las manipulaciones quimiogenéticas demostraron que las neuronas de la amígdala basolateral (BLA) están involucradas en el establecimiento de decisiones prosociales, como el altruismo. Específicamente, las neuronas de la BLA que proyectan a la región prelimbólica (PL) de la corteza prefrontal (PFC) mediaron el desarrollo de una preferencia por las elecciones altruistas. Por otro lado, las proyecciones de la PL a la BLA modularon los motivos de autointerés en la toma de decisiones.

Estos hallazgos proporcionan un modelo neurobiológico de las elecciones altruistas y egoístas en ratones, con relevancia potencial para comprender patologías asociadas con disfunciones en la toma de decisiones sociales en humanos.

Modulación del Comportamiento en Modelos de Trastornos del Ánimo

Más allá de los comportamientos sociales naturales, los ratones también se utilizan ampliamente como modelos para estudiar trastornos neuropsiquiátricos, como la depresión y la ansiedad. En este contexto, se ha investigado el efecto de la Estimulación Cerebral Profunda (DBS, por sus siglas en inglés) en áreas cerebrales de roedores anatómicamente correlacionadas con los principales objetivos clínicos humanos.

Se ha demostrado que la DBS aplicada en el córtex prefrontal ventromedial (vmPFC), considerado el homólogo en roedores del córtex subcalloso humano, induce un efecto similar al antidepresivo en ratones ingenuos en pruebas como el test de natación forzada. También promueve un efecto hedónico (aumento de la preferencia por la sacarosa). De manera importante, la DBS del vmPFC ha revertido fenotipos depresivos inducidos por modelos animales de estrés crónico, como el estrés social de derrota crónica (CSDS) y el estrés crónico impredecible leve (CUMS), así como en modelos genéticos y aquellos basados en la bulbectomía olfatoria.

La DBS del vmPFC también ha mostrado un efecto similar al ansiolítico en ratones en pruebas como el test de emergencia en jaula doméstica y el test de alimentación suprimida por novedad, sugiriendo una acción más rápida en la reducción de la ansiedad en comparación con algunos fármacos antidepresivos convencionales.

Otro objetivo explorado es el núcleo accumbens (NAc). La DBS en el NAc ha producido un efecto similar al antidepresivo y hedónico en ratones ingenuos y ha revertido el comportamiento depresivo en modelos CUMS y ratas FSL. También ha sido efectiva en modelos de depresión resistentes a antidepresivos estándar y ha demostrado un comportamiento similar al ansiolítico en varios modelos.

Mecanismos Neurobiológicos de la DBS en Ratones

Los efectos neurobiológicos de la DBS en ratones han sido evaluados para dilucidar sus posibles mecanismos de acción. La DBS parece actuar sobre diferentes sistemas de neurotransmisores estrechamente relacionados con los trastornos del estado de ánimo y la respuesta antidepresiva.

Existe evidencia significativa de la implicación del sistema serotoninérgico en el efecto antidepresivo de la DBS del vmPFC. Se han reportado modificaciones en el núcleo del rafe dorsal, la principal fuente de serotonina (5-HT), incluyendo plasticidad, sinaptogénesis y cambios en la actividad eléctrica de las neuronas serotoninérgicas. Esto lleva a un aumento en la liberación de 5-HT en el vmPFC local y en el hipocampo, y facilita la plasticidad sináptica en estas áreas y en la amígdala basolateral.

La DBS del vmPFC también aumenta la liberación local de dopamina (DA) y noradrenalina en esta región cortical. Aunque las vías de recompensa pueden participar débilmente, la DBS parece facilitar la neurotransmisión noradrenérgica y dopaminérgica.

El sistema glutamatérgico también es crucial. La DBS del vmPFC aumenta el flujo de glutamato prefrontal local, y la activación de los receptores AMPA parece esencial para su efecto antidepresivo. La vía de señalización mTOR también está implicada, con la activación local de elementos específicos alterada por la DBS del vmPFC, y la inhibición de esta vía bloquea el efecto antidepresivo.

Además, la DBS del vmPFC normaliza la neurogénesis hipocampal y restaura los niveles de BDNF (factor neurotrófico derivado del cerebro) en varias regiones cerebrales en modelos animales de depresión, promoviendo la plasticidad sináptica.

La DBS del NAc a largo plazo también aumenta la liberación local de DA y 5-HT. Aunque los detalles están menos estudiados que para el vmPFC, se ha observado un aumento en la generación de neuronas en el hipocampo en ratones con alta ansiedad y un aumento en los niveles de BDNF en el hipocampo dorsal y el estriado en ratas CUMS deprimidas.

Preguntas Frecuentes sobre el Comportamiento de Ratones

¿Los ratones realmente "ayudan" a otros ratones que colapsan?
Según los estudios, los ratones exhiben comportamientos complejos hacia compañeros inconscientes o muertos, que escalan en intensidad e incluyen acciones que podrían tener consecuencias funcionales como mejorar la respiración. Estos comportamientos son desencadenados por la falta de respuesta del compañero y están influenciados por la familiaridad, sugiriendo una respuesta activa al estado del otro.

¿Pueden los ratones ser altruistas?
La investigación sugiere que los ratones pueden tomar decisiones que benefician a otros, como compartir comida, especialmente con compañeros familiares. Este comportamiento se ve influenciado por factores sociales y jerárquicos, y se asocia con la actividad en circuitos cerebrales específicos, lo que indica que exhiben comportamientos que se asemejan al altruismo estudiado en primates y humanos.

¿Qué partes del cerebro controlan estos comportamientos?
Los estudios apuntan a áreas específicas. Las neuronas de oxitocina en el hipotálamo están implicadas en los comportamientos de cuidado hacia compañeros inconscientes. La amígdala basolateral y la corteza prefrontal (región prelimbólica) y sus conexiones recíprocas son cruciales para la toma de decisiones altruistas y egoístas. En el contexto de la DBS para modelos de ánimo, áreas como el córtex prefrontal ventromedial y el núcleo accumbens, y su impacto en sistemas de neurotransmisores como la serotonina, dopamina y glutamato, así como en factores neurotróficos y neurogénesis, son relevantes.

¿Cómo ayudan estos estudios en ratones a entender a los humanos?
Los ratones son modelos valiosos en neurociencia debido a similitudes fundamentales en la estructura y función cerebral con los humanos, así como a la disponibilidad de herramientas genéticas y de manipulación neural avanzadas. Estudiar los mecanismos neuronales y los factores que influyen en comportamientos sociales complejos como el altruismo o las respuestas de cuidado, o la modulación de estados de ánimo mediante DBS, puede proporcionar información clave sobre las bases biológicas de comportamientos humanos similares y trastornos neuropsiquiátricos.

En conclusión, la investigación en ratones continúa revelando la profundidad y sofisticación de su comportamiento social y la complejidad de los circuitos cerebrales que lo sustentan. Desde respuestas de cuidado sorprendentes hasta decisiones altruistas influenciadas por el contexto social y la modulación neural de estados de ánimo, los ratones demuestran ser modelos poderosos para desentrañar los misterios de la neurociencia del comportamiento, ofreciendo perspectivas valiosas para la comprensión de la cognición social, la emoción y los trastornos neurológicos en humanos. La plasticidad cerebral y la actividad de neurotransmisores clave emergen como temas recurrentes en la base de estos diversos comportamientos.

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