¿Como la Serotonina promueve la Paciencia?

Un estudio publicado en Science Advances realizado por la Unidad de Computación Neural en la Universidad de Graduados del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa (OIST), identifico áreas específicas del cerebro que promueven individualmente la paciencia. a través de la acción de la serotonina.Los científicos criaron ratones modificados genéticamente que tenían neuronas liberadoras de serotonina que expresaban una proteína sensible a la luz. Esto significó que los investigadores podrían estimular estas neuronas para que liberaran serotonina en momentos precisos mediante el uso de una fibra óptica implantada en el cerebro.

Los investigadores encontraron que estimular estas neuronas mientras los ratones esperaban comida aumentaba su tiempo de espera, con el efecto máximo observado cuando la probabilidad de recibir una recompensa era alta pero cuando el momento de la recompensa era incierto.

El equipo se centró en tres áreas del cerebro el núcleo accumbens la corteza orbitofrontal y la corteza prefrontal medial donde implantaron fibras ópticas y entrenaron a los ratones para que realizaran una tarea de espera en la que los ratones mantenían la nariz dentro de un orificio, llamado "pinchazo de nariz", hasta que se entregaba una bolita de comida. Los científicos recompensaron a los ratones en el 75% de los ensayos. En algunas condiciones de prueba, el momento de la recompensa se fijó en seis o diez segundos después de que los ratones comenzaran a empujar la nariz y en otras condiciones de prueba, el momento de la recompensa varió.

En el 25% restante de los ensayos, los científicos no proporcionaron una recompensa alimentaria a los ratones. Midieron cuánto tiempo los ratones continuaron haciendo el pinchazo en la nariz durante las pruebas de omisión, en otras palabras, qué tan pacientes eran, cuando las neuronas liberadoras de serotonina y si estaban y no estaban estimuladas.

Cuando los investigadores estimularon las fibras neurales liberadoras de serotonina que llegaban al núcleo accumbens , no encontraron ningún aumento en el tiempo de espera, pero cuando los científicos estimularon la liberación de serotonina en la corteza orbitofrontal y la corteza prefrontal medial mientras los ratones sostenían la nariz, encontraron que los ratones esperaban más tiempo, con algunas diferencias cruciales.

En la corteza prefrontal medial, los científicos solo vieron un aumento en la paciencia cuando se varió el momento de la recompensa, sin ningún efecto observado cuando se fijó el momento.

Para investigar esto más a fondo, los científicos construyeron un modelo computacional que supone que los ratones tienen un modelo interno del momento en que se entrega la recompensa y siguen estimando la probabilidad de que se entregue una recompensa. Por lo tanto, pueden juzgar con el tiempo si están en un juicio con recompensa o sin recompensa y decidir si seguir esperando o no. El modelo también asume que la corteza orbitofrontal y la corteza prefrontal medial utilizan diferentes modelos internos de tiempo de recompensa, siendo este último más sensible a las variaciones en el tiempo, para calcular las probabilidades de recompensa individualmente.

Los investigadores encontraron que el modelo se ajustaba mejor a los datos experimentales del tiempo de espera al aumentar la probabilidad de recompensa esperada del 75% al ​​94% bajo estimulación con serotonina. En pocas palabras, la serotonina aumentó la creencia de los ratones de que estaban en una prueba de recompensa, por lo que esperaron más.

La estimulación del núcleo del rafe dorsal aumentó la probabilidad del 75% al ​​94% tanto en la corteza frontal orbital como en la corteza prefrontal medial , mientras que la estimulación de las áreas del cerebro por separado solo aumentó la probabilidad en esa área en particular.

Conocer que áreas del cerebro se ven más o menos afectadas por la serotonina podría tener implicaciones vitales en el desarrollo futuro de fármacos. Por ejemplo, los inhibidores selectivos de la recaptación de serotonina son fármacos que aumentan los niveles de serotonina en el cerebro y se utilizan para tratar la depresión.