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Descubren por qué se pierde la motivación por aprender con la edad

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Un grupo de neurocientíficos ha identificado un circuito cerebral fundamental para aprender a tomar decisiones que requieren evaluar el coste o la recompensa de una acción. Demostraron que este circuito se ve afectado negativamente por el envejecimiento y la enfermedad de Huntington.

A medida que las personas envejecen, a menudo pierden la motivación para aprender cosas nuevas o participar en actividades cotidianas. En un estudio con ratones, los neurocientíficos del MIT han identificado un circuito cerebral que es fundamental para mantener este tipo de motivación.

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Este circuito es particularmente importante para aprender a tomar decisiones que requieren evaluar el costo y la recompensa que conlleva una acción en particular. Los investigadores demostraron que podían aumentar la motivación de los ratones más viejos para participar en este tipo de aprendizaje al reactivar este circuito, y también podrían disminuir la motivación al suprimir el circuito.

A medida que envejecemos, es más difícil tener una actitud de levantarse y ponerse en marcha“, dice Ann Graybiel, profesora del Instituto del MIT y miembro del Instituto McGovern para la Investigación del Cerebro. “Este levantarse y salir, o compromiso, es importante para nuestro bienestar social y para el aprendizaje; es difícil aprender si no asiste y no participa“.

Graybiel es el autor principal del estudio, que aparece hoy en Cell. Los autores principales del artículo son Alexander Friedman, un ex científico investigador del MIT que ahora es profesor asistente en la Universidad de Texas en El Paso, y Emily Hueske, científica investigadora del MIT.

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Evaluación de costes y beneficios

El cuerpo estriado es parte de los ganglios basales, una colección de centros cerebrales relacionados con la formación de hábitos, el control del movimiento voluntario, las emociones y la adicción. Durante varias décadas, el laboratorio de Graybiel ha estado estudiando grupos de células llamadas estriosomas, que se distribuyen por todo el cuerpo estriado. Graybiel descubrió los estriosomas hace muchos años, pero su función seguía siendo misteriosa, en parte porque son tan pequeños y profundos dentro del cerebro que es difícil obtener imágenes de ellos con imágenes de resonancia magnética funcional (fMRI).

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En los últimos años, Friedman, Graybiel y sus colegas, incluido el investigador del MIT Ken-ichi Amemori, han descubierto que los estriosomas desempeñan un papel importante en un tipo de toma de decisiones conocido como conflicto de aproximación-evitación. Estas decisiones implican elegir si tomar lo bueno con lo malo, o evitar ambos, cuando se les dan opciones que tienen elementos tanto positivos como negativos. Un ejemplo de este tipo de decisión es tener que elegir si acepta un trabajo que paga más pero obliga a alejarse de la familia y los amigos. Tales decisiones a menudo provocan una gran ansiedad.

Los estriosomas actúan como guardián de la información sensorial y emocional

En un estudio relacionado, el laboratorio de Graybiel descubrió que los estriosomas se conectan a células de la sustancia negra, uno de los principales centros productores de dopamina del cerebro. Estos estudios llevaron a los investigadores a plantear la hipótesis de que los estriosomas pueden estar actuando como un guardián que absorbe la información sensorial y emocional que proviene de la corteza y la integra para producir una decisión sobre cómo actuar. Estas acciones pueden luego ser fortalecidas por las células productoras de dopamina.

Posteriormente, los investigadores descubrieron que el estrés crónico tiene un gran impacto en este circuito y en este tipo de toma de decisiones emocionales. En un estudio de 2017 realizado en ratas y ratones, mostraron que los animales estresados ​​eran mucho más propensos a elegir opciones de alto riesgo y alta rentabilidad, pero que podían bloquear este efecto manipulando el circuito.

En el nuevo estudio de Cell, los investigadores se propusieron investigar qué sucede en los estriosomas cuando los ratones aprenden a tomar este tipo de decisiones. Para hacer eso, midieron y analizaron la actividad de los estriosomas mientras los ratones aprendían a elegir entre resultados positivos y negativos.

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Durante los experimentos, los ratones escucharon dos tonos diferentes, uno de los cuales fue acompañado por una recompensa (agua azucarada) y otro que fue emparejado con un estímulo levemente aversivo (luz brillante). Los ratones aprendieron gradualmente que si lamían más un pico cuando escuchaban el primer tono, obtendrían más agua azucarada, y si lamían menos durante el segundo, la luz no sería tan brillante.

Aprender a realizar este tipo de tareas requiere asignar valor a cada costo y cada recompensa. Los investigadores encontraron que a medida que los ratones aprendían la tarea, los estriosomas mostraban una mayor actividad que otras partes del cuerpo estriado, y que esta actividad se correlacionaba con las respuestas de comportamiento de los ratones a ambos tonos. Esto sugiere que los estriosomas podrían ser fundamentales para asignar un valor subjetivo a un resultado en particular.

Para sobrevivir, para hacer lo que sea que esté haciendo, necesita constantemente poder aprender. Necesita aprender lo que es bueno para usted y lo que es malo para usted“, dice Friedman.

Una persona, o en este caso un ratón, puede valorar una recompensa tan alto que el riesgo de experimentar un posible costo se ve abrumado, mientras que otra puede desear evitar el costo y excluir todas las recompensas. Y esto puede resultar en recompensas impulsadas aprendizaje en algunos y aprendizaje basado en costos en otros “, dice Hueske.

Los investigadores encontraron que las neuronas inhibitorias que transmiten señales de la corteza prefrontal ayudan a los estriosomas a mejorar su relación señal / ruido, lo que ayuda a generar las señales fuertes que se ven cuando los ratones evalúan una opción de alto costo o alta recompensa.

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Pérdida de motivación

A continuación, los investigadores encontraron que en los ratones más viejos (entre 13 y 21 meses, aproximadamente el equivalente a personas de 60 años o más), el compromiso de los ratones con el aprendizaje de este tipo de análisis de costo-beneficio disminuyó. Al mismo tiempo, su actividad estriosómica disminuyó en comparación con la de los ratones más jóvenes. Los investigadores encontraron una pérdida de motivación similar en un modelo de ratón de la enfermedad de Huntington, un trastorno neurodegenerativo que afecta al cuerpo estriado y sus estriosomas.

Cuando los investigadores utilizaron fármacos dirigidos genéticamente para impulsar la actividad en los estriosomas, encontraron que los ratones se involucraron más en el desempeño de la tarea. Por el contrario, la supresión de la actividad estriosómica condujo a la desconexión.

Además del deterioro normal relacionado con la edad, muchos trastornos de salud mental pueden sesgar la capacidad de evaluar los costos y las recompensas de una acción, desde la ansiedad y la depresión hasta afecciones como el TEPT. Por ejemplo, una persona deprimida puede subestimar las experiencias potencialmente gratificantes, mientras que alguien que sufre de adicción puede sobrevalorar las drogas pero subestimar cosas como su trabajo o su familia.

Los investigadores ahora están trabajando en posibles tratamientos farmacológicos que podrían estimular este circuito, y sugieren que entrenar a los pacientes para mejorar la actividad en este circuito a través de la biorretroalimentación podría ofrecer otra forma potencial de mejorar sus evaluaciones de costo-beneficio.

Si pudiera identificar un mecanismo que subyace a la evaluación subjetiva de la recompensa y el costo, y utilizar una técnica moderna que pueda manipularlo, ya sea psiquiátricamente o con biorretroalimentación, los pacientes podrían activar sus circuitos correctamente“, dice Friedman.

La investigación fue financiada por la Fundación CHDI, la Fundación Saks Kavanaugh, los Institutos Nacionales de Salud, la Fundación de la Familia Nancy Lurie Marks, la Fundación para la distonía y el Parkinson de Bachmann-Strauss, la Fundación William N. y Bernice E. Bumpus, el Centro Simons para el Cerebro Social, el Fondo Kristin R. Pressman y Jessica J. Pourian ’13, Michael Stiefel y Robert Buxton.

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Fuente y referencias

Fuente original: MIT news

Referencia del estudio:

Alexander Friedman, Emily Hueske, Sabrina M. Drammis, Sebastian E. Toro Arana, Erik D. Nelson, Cody W. Carter, Sebastien Delcasso, Raimundo X. Rodriguez, Hope Lutwak, Kaden S. DiMarco, Qingyang Zhang, Lara I. Rakocevic, Dan Hu, Joshua K. Xiong, Jiajia Zhao, Leif G. Gibb, Tomoko Yoshida, Cody A. Siciliano, Thomas J. Diefenbach, Charu Ramakrishnan, Karl Deisseroth, Ann M. Graybiel. Striosomes Mediate Value-Based Learning Vulnerable in Age and a Huntington’s Disease ModelCell, 2020; DOI: 10.1016/j.cell.2020.09.060

Redacción

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