Come il cervello bilancia piacere e dolore

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Immagine, il professor Bo Li e i colleghi del CSHL, dopo aver addestrato i topi ad associare determinati suoni con un sorso d’acqua o uno sbuffo d’aria, hanno monitorato l’attività neurale nel pallido ventrale. I neuroni che hanno utilizzato il neurotrasmettitore GABA per smorzare l’attività nel circuito influenzando la motivazione erano importanti nel motivare i topi a cercare una ricompensa in acqua. I neuroni che utilizzavano il neurotrasmettitore glutammato per eccitare il circuito cerebrale erano essenziali per evitare la punizione del soffio d’aria. Credito: Li lab / CSHL, 2019

Mentre il nostro cervello prende informazioni sul mondo e le usa per guidare le nostre azioni, due principi chiave guidano le nostre scelte: cercare il piacere ed evitare il dolore. I ricercatori del Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) si sono concentrati su un hub di elaborazione delle informazioni nel cervello dei topi per scoprire come i neuroni dividono il lavoro per gestire queste opposte motivazioni comportamentali.

Il loro lavoro, riportato il 31 dicembre 2019 sulla rivista Neuron, rivela che diverse classi di neuroni controllano la motivazione positiva e negativa, inviando segnali opposti lungo un circuito cerebrale condiviso che elabora la motivazione. “In definitiva, l’equilibrio di attività tra questi due gruppi di cellule può determinare se una persona agisce per cercare esperienze piacevoli o evitare quelle negative”, afferma il Professor Bo Li del CSHL che ha guidato lo studio.

Li vuole capire i circuiti di elaborazione della motivazione del cervello e perché i comportamenti che controllano sono spesso interrotti nelle persone con malattie mentali. Le persone che soffrono di depressione possono smettere di fare cose che un tempo davano loro piacere, ad esempio, mentre le persone con disturbi d’ansia possono fare di tutto per evitare potenziali minacce.

La capacità di riconoscere e rispondere a potenziali premi o punizioni dipende in parte da una parte del cervello chiamata pallido ventrale. I ricercatori hanno osservato l’attività in questa regione del cervello quando gli animali cercano ricompense, come un sorso d’acqua o evitano punizioni, come un fastidioso sbuffo d’aria. Quello che Li voleva capire era come i diversi tipi di neuroni che risiedono in questa parte del cervello assicurano che un animale risponda adeguatamente ai segnali associati a entrambi i tipi di motivazione.

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Per indagare, il suo team ha sfruttato gli strumenti di ricerca che hanno permesso loro di monitorare l’attività delle singole cellule cerebrali e di confermare l’identità di quelle cellule con un lampo di luce. Dopo aver addestrato i topi ad associare determinati suoni con un sorso d’acqua o uno sbuffo d’aria, Li e i suoi colleghi hanno usato la tecnica per monitorare l’attività neurale nel pallido ventrale. Hanno scoperto che i neuroni che utilizzavano il neurotrasmettitore noto come GABA per smorzare l’attività nel circuito influenzando la motivazione erano importanti nel motivare i topi a cercare una ricompensa nell’ acqua. I neuroni che usavano il neurotrasmettitore noto come glutammato per eccitare il circuito cerebrale, d’altra parte, erano essenziali per evitare la punizione del soffio d’aria.

In situazioni più complesse, in cui agli animali veniva presentato il potenziale sia di punizione che di ricompensa, entrambi i gruppi di neuroni rispondevano. I topi hanno fatto scelte diverse in risposta agli stimoli combinati: gli animali assetati, ad esempio, erano più disposti a rischiare un soffio d’aria per ottenere un sorso d’acqua rispetto agli animali che avevano appena bevuto. Ma se il team spostasse artificialmente l’equilibrio di attività nel pallido ventrale manipolando una classe di neuroni o l’altra, potrebbe alterare il comportamento degli animali.

“Quell’equilibrio tra segnali che inibiscono o eccitano i neuroni nel pallido ventrale appare critico nel controllare su quale motivazione un animale agisce”, dice Li. Ora, è ansioso di scoprire se quell’equilibrio è disturbato nelle persone con disturbi psichiatrici. I cambiamenti comportamentali nelle persone con depressione o ansia indotta dallo stress possono essere causati da cambiamenti in questo circuito”, dice il ricercatore. Con i nuovi risultati, il suo team ha importanti indicazioni su come indagare più approfonditamente le cause e i sintomi di questi disturbi.

Fonte, Cshl