Según nuevos datos del Centro Champalimaud para lo Desconocido (CCU) y el University College de Londres (UCL), el neurotransmisor serotonina desempeña un papel vital en el proceso de aprendizaje, ayudando a acelerarlo. Los investigadores creen que esto explica por qué los antidepresivos inhibidores selectivos de la recaptación de serotonina (ISRS) son más eficaces cuando se combinan con la terapia cognitivo-conductual (TCC). Sus hallazgos se han publicado recientemente en la revista Nature Communications.
Las diferentes funciones de la serotonina
La serotonina, también conocida como 5-hidroxitriptamina (5-HT), es una de las principales sustancias químicas que utilizan los nervios para comunicarse. Afecta a todas las partes de nuestro cuerpo, pero todavía se desconocen muchas cosas sobre este neurotransmisor y sus múltiples funciones. Los neurocientíficos llevan mucho tiempo buscando una teoría integrada sobre lo que hace exactamente la serotonina en el cuerpo y el cerebro, pero determinar con precisión todas sus funciones es todo un reto.
Aunque suele asociarse a la regulación del estado de ánimo, sabemos que la serotonina desempeña otras funciones clave en todo el organismo. Alrededor del 90% de la serotonina del cuerpo se encuentra en el tracto gastrointestinal, donde ayuda a regular la motilidad intestinal. La serotonina también se almacena en las plaquetas sanguíneas, donde actúa como vasoconstrictor durante el proceso de coagulación. El resto de la serotonina se sintetiza en el sistema nervioso central, donde ayuda a regular el apetito, el comportamiento, el estado de ánimo y el sueño.
Investigaciones anteriores han relacionado la serotonina con la memoria y la neuroplasticidad. Este nuevo estudio corrobora esos hallazgos y aporta más información sobre el efecto de la serotonina en la función cognitiva.
La serotonina aumenta la velocidad de aprendizaje
En este último estudio sobre el conocido neurotransmisor, los investigadores realizaron una serie de ensayos con ratones en los que observaron que cuando las neuronas de serotonina se activaban artificialmente mediante luz, una técnica emergente denominada optogenética, los ratones adaptaban más rápidamente su comportamiento.
Según Zach Mainen, uno de los autores principales del estudio, “el estudio descubrió que la serotonina aumenta la velocidad de aprendizaje. Cuando se activaban artificialmente las neuronas de serotonina, mediante luz, se conseguía que los ratones adaptaran más rápidamente su comportamiento en una situación que requería esa flexibilidad. Es decir, daban más importancia a la nueva información y, por tanto, cambiaban de opinión más rápidamente cuando estas neuronas estaban activas.”
Para llegar a esta conclusión, los investigadores observaron cómo reaccionaban los ratones en una tarea básica de aprendizaje cuyo objetivo era que obtuvieran agua de una de dos fuentes. Según Madalena Fonseca, del CCU y coautora del estudio, “se colocó a los animales en una cámara en la que tenían que pinchar un dispensador de agua situado a su izquierda o uno situado a su derecha que, con cierta probabilidad, dispensaría agua o no”.
La cantidad de agua liberada y el dispensador desde el que se liberaba se aleatorizaron para que los ratones tuvieran que adaptar continuamente su estrategia. En algunos de los ensayos, los investigadores utilizaron la técnica optogenética para potenciar artificialmente la liberación de serotonina. Al analizar los datos con un modelo computacional desarrollado por Kiyohito Iigaya, coautor del estudio, de la UCL, el equipo observó que los ratones parecían mostrar dos enfoques distintos en la toma de decisiones dependiendo de la rapidez con la que hicieran su elección.
Memoria de trabajo y memoria a largo plazo: Dos estrategias de aprendizaje diferentes
Según Iigaya, “para nuestra sorpresa, descubrimos que el comportamiento de elección de los animales se generaba a partir de dos sistemas de decisión distintos. En la mayoría de las pruebas, la elección se basaba en un ‘sistema rápido’, en el que los animales seguían una estrategia de ganar-perder-permanecer. Pero en un pequeño número de ensayos, descubrimos que esta estrategia simple no explicaba en absoluto las elecciones de los animales.”
Fue este subconjunto más pequeño de ensayos el que reveló el efecto de la serotonina en el proceso de toma de decisiones. “La serotonina siempre potencia el aprendizaje a partir de la recompensa, pero este efecto sólo es evidente en un subconjunto de las elecciones de los animales”, afirma Masayoshi Murakami, coautor del estudio en la CCU.
En el sistema más rápido, los ratones recurrían a su memoria de trabajo o a corto plazo. Sin embargo, cuando el intervalo entre ensayos era más largo, los ratones utilizaban su memoria a largo plazo de todos los ensayos anteriores. Según sus datos, la serotonina potenciaba el aprendizaje de la historia de todas las recompensas anteriores, pero sólo afectaba a las elecciones que se hacían durante estos intervalos más largos.
Iigaya explica que “en estos ensayos, en cambio, descubrimos que los animales seguían su ‘sistema lento’, en el que era el historial de recompensas a lo largo de muchos ensayos, y no sólo los ensayos más recientes, lo que afectaba a sus elecciones. Además, la serotonina sólo afectaba a estas últimas elecciones, en las que el animal seguía el sistema lento”.
El equipo cree que sus hallazgos pueden explicar por qué los ISRS, que son un tipo de antidepresivos que aumentan los niveles de serotonina, son mucho más eficaces cuando se combinan con la terapia cognitivo-conductual, que es una forma de terapia. Los autores afirman que “nuestros resultados sugieren que la serotonina potencia la plasticidad [cerebral] al influir en el ritmo de aprendizaje”. Esto resuena, por ejemplo, con el hecho de que el tratamiento con un ISRS puede ser más eficaz cuando se combina con la llamada terapia cognitivo-conductual, que fomenta la ruptura de hábitos en los pacientes.