Investigadores descubren qué células cerebrales hacen que el dolor sea desagradable

Un equipo de científicos de la Universidad de Stanford, en Estados Unidos, ha identificado un conjunto de células cerebrales en ratones responsables de las emociones negativas del dolor cuando se produce una herida o lesión.

La investigación del dolor se ha centrado tradicionalmente en las neuronas y las moléculas en la línea frontal de la percepción del dolor (las células en los nervios que procesan picaduras, cortes, quemaduras y similares) y, en última instancia, transmiten un mensaje de amenaza física.

Lo que están estudiando Grégory Scherrer, profesor asistente de Anestesiología y Neurocirugía, y Mark Schnitzer, profesor asociado de Biología y Física Aplicada, va un paso más allá. "Estamos viendo lo que el cerebro hace de esa información --dice Scherrer--. Aunque los nervios detectan los estímulos dolorosos, esta información no significa nada emocionalmente hasta que llega al cerebro, por lo que nos propusimos encontrar las células en el cerebro que están detrás de lo desagradable del dolor".

Los científicos, respaldados por imágenes cerebrales y pruebas moleculares de animales, han encontrado un conjunto de células en la amígdala, una región del cerebro asociada clásicamente con la emoción y el miedo, que parece funcionar específicamente como un interruptor de encendido y apagado para la aversión al dolor.

Aunque el hallazgo se hizo en ratones, hay razones para pensar que algún día podría servir como un objetivo terapéutico para el dolor humano, ya que la amígdala humana y la de ratón no tienen una función tan diferente. La investigación de este grupo de células podría revelar un tratamiento potencial para el dolor crónico, esperan los científicos.

La idea es que los pacientes sufren de desagrado emocional del dolor, en lugar de la sensación de dolor en sí. Si hay una forma de aliviar el dolor emocional, en lugar de la sensación física de dolor, eso podría ser importante para los pacientes con dolor crónico.

Un documento sobre los resultados del estudio se publica este viernes en 'Science'. Scherrer y Schnitzer, que también es investigador del Instituto Médico Howard Hughes, en Estados Unidos, comparten la autoría principal. Los académicos postdoctorales Gregory Corder y el investigador postdoctoral Biafra Ahanonu, son los coautores principales.

UN CONJUNTO DE NEURONAS EN LA AMÍGDALA
La amígdala les pareció a los investigadores un lugar lógico para comenzar, ya que es un centro bien establecido de las emociones en el cerebro. Dentro de la amígdala, redujeron su búsqueda al buscar neuronas en ratones que estaban activos durante una breve estimulación del dolor, como una gota de agua caliente, pero no ardiendo, aplicada a una pata. Las neuronas que son activas expresan más de un gen específico llamado c-Fos, y, de hecho, un mar de neuronas que expresan c-Fos se inflamaron después de este estímulo.

"Pero eso realmente solo te dice que esas neuronas estaban activas en algún momento, y no es lo suficientemente específico --subraya Scherrer--. Lo que queríamos era mirar las neuronas de los animales que se movían libremente". Para observar el cableado profundo del cerebro de un ratón, Scherrer se asoció con Schnitzer, quien había desarrollado un "miniscopio": un microscopio de la longitud de un pequeño clip de papel, que podría colocarse en la cabeza de un ratón para registrar la actividad en su cerebro.

Colocaron el dispositivo estratégicamente para visualizar la amígdala. El ratón, vivo y en buen estado, podía pasearse como quisiera, mientras que el miniscopio registraba el flujo de calcio en las neuronas, un representante de la actividad celular. Los científicos controlaron los cerebros de los ratones con el microscopio, observaron cómo los animales detectaban algo incómodo, las reacciones de aversión y luego verificaron qué neuronas estaban activas.

"Con esta configuración, identificamos un conjunto de neuronas en la amígdala que codifica selectivamente las señales relacionadas con los aspectos emocionales de una experiencia dolorosa", explica Schnitzer. Cuando los ratones tocaron una gota de agua incómodamente caliente o fría (ninguno de los cuales era lo suficientemente grave como para herir a los ratones) se retiraron, lo que indicó a los científicos que los roedores no estaban contentos.

Tras esta retirada, la grabación del microscopio mostró un haz de neuronas que se disparaban en la amígdala, específicamente en la región basolateral, lo que sugiere que estas neuronas eran específicamente responsables de la emoción del dolor. Sin embargo, todavía era posible que este conjunto basolateral estuviera simplemente activándose para transmitir emociones generales, en lugar de específicamente lo desagradable del dolor.

Por lo tanto, los investigadores alimentaron a los ratones con agua azucarada, una golosina dulce conocida por brindar alegría a cualquier ratón, y vigilaron la colección de neuronas sospechosas de transmitir el desagrado. Como era de esperar, esas neuronas se quedaron en silencio. "También hay una diferencia entre experimentar dolor y experimentar algo molesto, por lo que queríamos probar si las neuronas de la amígdala activas durante el dolor también estaban asociadas con una emoción negativa en general, en lugar del dolor en particular", señala Scherrer.

Mientras molestaban a los ratones, los investigadores volvieron a controlar el conjunto de dolor de la amígdala basolateral, y aquí, también, las neuronas permanecieron apagadas. "Después de todo eso, llegamos a la conclusión de que este conjunto de neuronas responde de manera selectiva durante el dolor --dice Scherrer--. Pero todavía no demostramos completamente que respaldaron la respuesta emocional".

Para investigar más a fondo esa cuestión, los científicos establecieron una pista para caminar con tres carriles invisibles: en el extremo izquierdo había una franja fría, a la derecha, una caliente; y entre los dos había un terreno medio templado. En este contexto, caminar en los dos carriles exteriores era comparable a andar brevemente sobre el pavimento en medio del invierno o el verano, respectivamente, incómodo, pero no permanentemente dañino.

Los ratones normales que caminaron en la pista aprendieron gradualmente que el carril central era tolerable, mientras que los dos externos eran desagradables. Pero en un grupo selecto de roedores, los investigadores deshabilitaron temporalmente el paquete de neuronas del dolor de la amígdala que se cree que transmiten sentimientos de incomodidad física. Estos ratones, libres de molestias provocadas por el dolor, se arrastraban por las regiones externas, sin inmutarse por las temperaturas extremas.

Lo intrigante de esto, señala Scherrer, era que estos animales no estaban privados de sentimientos físicos. "El dolor ya no era desagradable para ellos", afirma. Los roedores aún podían sentir y responder a las sensaciones físicas, pero los estímulos que una vez percibieron como desagradables (gotas de agua frías o calientes) ya no eran molestos.