¿A quién no le ha pasado que, después de una comida abundante, se le ha antojado comer algo más, generalmente algo rico, como una segunda rebanada de flan u otra bocha de helado? El culpable de esta conducta, aparentemente impulsiva y asociada a la activación de los circuitos cerebrales vinculados a la sensación de placer, al menos en algunos casos, es un pequeño grupo de células del tallo o tronco encefálico, una estructura del sistema nervioso central muy primitiva situada cerca de la base del cerebro de los vertebrados desde hace cientos de millones de años. La función peculiar de estas neuronas, que despiertan el deseo de comer incluso sin hambre, fue descrita en marzo en un artículo publicado en la revista Nature communications por el equipo del neurocientífico brasileño Avishek Adhikari, investigador de la Universidad de California en Los Ángeles (Ucla), Estados Unidos.
De ascendencia india, Adhikari se interesó por la neurociencia mientras estudiaba química en la Universidad de São Paulo (USP). Durante sus estudios de maestría y doctorado, realizados en Estados Unidos, se especializó en la caracterización del funcionamiento de distintas áreas del cerebro para desencadenar sensaciones de temor y ansiedad. Su grupo de investigación en la Ucla se dedica a estudiar una región del sistema nervioso central llamada sustancia gris periacueductal (PAG). Situada en el tronco encefálico, la PAG es una especie de alarma potente. Cuando se activa por completo, esta área dispara una respuesta de pánico intensa.
En experimentos con ratones, el neurocientífico brasileño Fernando Reis, investigador del laboratorio de Adhikari, intentaba descubrir cuál era la función de un puñado específico de células de la PAG ‒ las neuronas VGAT, que liberan el neurotransmisor ácido gamma-aminobutírico (GABA) ‒ cuando se llevó una sorpresa. En lugar de alterar la respuesta de pánico como las demás células PAG, las neuronas VGAT indujeron a los roedores a iniciar una búsqueda frenética de comida, sobre todo de alimentos calóricos. “No esperábamos este efecto”, dice Adhikari.
Para evaluar la función de estas células, los investigadores recurrieron a una técnica denominada optogenética. Inyectaron en la PAG de los roedores un virus que contenía un gen que produce una proteína fotosensible y, a continuación, con láser de diferentes colores estimulaban o inhibían la acción de las neuronas VGAT mientras los animales eran expuestos a diversos objetos o tipos de alimentos.
Las pruebas iniciales indicaron que, naturalmente, las neuronas VGAT se volvían más activas cuando los ratones buscaban alimento que después de empezar a consumirlos, señal de que podrían estar implicadas en las ganas de comer. Entonces, Reis llevó a cabo una batería de experimentos en los que colocó a los roedores en una caja con distintos elementos por vez: ora con un objeto nuevo (una pelota de ping-pong o un trozo de madera), ora con un grillo o una nuez.
Cuando las neuronas VGAT eran activadas por la luz, el animal enseguida comenzaba a explorar el ambiente y el objeto desconocido: por ejemplo, mordisqueaba la pelotita o el bloque de madera. En la caja con el grillo, una presa habitual de los roedores, el ratón, incluso estando bien alimentado, capturaba rápidamente al insecto y se lo comía. Ante la nuez, un alimento más calórico que el grillo, el roedor se apresuraba a engullirla. Los animales también ingerían más de estos alimentos y otros que les gustan, como el chocolate y el queso, pero menos verduras y hortalizas.
En las pruebas en las que estaban expuestos tanto a la pelotita como a la nuez simultáneamente, sin poder alcanzar ninguna de las dos, el ratón pasaba la mayor parte del tiempo en el lado de la caja más cerca del fruto seco, un indicio de que la activación de estas neuronas estimulaba la búsqueda de comida. Con las neuronas VGAT activadas, los animales, siempre bien alimentados, eran capaces de caminar sobre un piso que les daba leves descargas eléctricas en las patas ‒ que les causaban una ligera molestia, sin llegar a lastimarlos ni causarles dolor ‒ para llegar hasta la comida. En general, los ratones sin hambre evitarían este estímulo aversivo.
Mientras observaban a los animales, Reis y sus colaboradores también descubrieron indicios de que la activación de las neuronas VGAT estaba asociada a una sensación agradable y placentera. “Si la activación de estas células se hacía cada vez que el animal se hallaba en el lado derecho de la caja, al cabo de algunas repeticiones empezaba a quedarse más tiempo en ese lugar. Si la activación ocurría luego de oprimir un pulsador, el roedor lo presionaba más seguido”, relata Adhikari. “Si estas células dispararan sensaciones desagradables, como el hambre, ellos no repetirían el comportamiento”.
Los test también mostraron que la actividad de estas neuronas es necesaria para estimular la búsqueda de alimento. Cuando los investigadores utilizaron un láser verde para inhibir las neuronas VGAT, los roedores dejaron de buscar comida, incluso cuando tenían hambre.
Como la sustancia gris periacueductal y las neuronas VGAT también están presentes en los humanos, los científicos suponen que ellas pueden estar vinculadas a los trastornos alimentarios. “Los resultados sugieren que, si estuviera menos activado que lo normal, este circuito podría conducir a la anorexia. En cambio, su activación excesiva podría ser la causa de una ingesta compulsiva de alimentos”, dice Reis. En caso de que esto efectivamente ocurra en los seres humanos, argumenta el investigador, tal vez sea posible hallar una forma de modificar el funcionamiento de estas neuronas y ayudar al tratamiento de estos trastornos alimentarios.
“Eventualmente, la activación de este circuito podría utilizarse para contrarrestar, por ejemplo, la pérdida de apetito derivada de los tratamientos contra el cáncer”, comenta el neurocientífico Alexandre Kihara, de la Universidad Federal del ABC y coautor del estudio.
Para el inmunólogo Licio Velloso, de la Universidad de Campinas (Unicamp), quien no participó en la investigación, el mérito del trabajo ha sido que identificó cómo influye este circuito en la forma de buscar comida y en la elección del alimento buscado. Para él, de momento, las conclusiones que surgen del modelo animal no deben extrapolarse a los seres humanos. “En las personas, estas células pueden realizar conexiones con otros circuitos involucrados en la alimentación”, explica. “Además, el ácido gamma-aminobutírico es un neurotransmisor importante en casi todas las áreas del sistema nervioso central. Una terapia que influyera en sus niveles podría tener efectos colaterales significativos”. Una propuesta planteada por Velloso sería identificar compuestos que actúen exclusivamente sobre estas neuronas para recién después pasar a evaluar cómo afectan la búsqueda de alimento.
Proyectos
1. La degeneración y el desarrollo del sistema nervioso. El papel de los procesos epigenéticos (nº 19/17892-8); Modalidad Ayuda de Investigación – Regular; Investigador responsable Alexandre Hiroaki Kihara (UFABC); Inversión R$ 289.304,54.
2. Caracterización de la población de interneuronas y de la actividad electrofisiológica cortical e hipocampal in vivo de ratas adultas sometidas a la anoxia neonatal (nº 16/17329-3); Modalidad Beca doctoral; Investigador responsable Alexandre Hiroaki Kihara (UFABC); Becaria Juliane Midori Ikebara; Inversión R$ 335.898,05.
Artículo científico
REIS, F. M. C. V. et al. Control of feeding by a bottom-up midbrain- subthalamic pathway. Nature Communications. 7 de mar. 2024.
