Con el simple accionamiento de un interruptor de luz colocado de forma precisa, los ratones pueden ser inducidos a esconderse con miedo en un rincón, o a tener la valentía de explorar su medio ambiente. El estudio pone de relieve el poder de la tecnología optogenética—que permite a los neurólogos controlar neuronas genéticamente modificadas mediante el uso de la luz—para explorar las funciones del complejo cableado neuronal y controlar el comportamiento.

En el estudio, Karl Deisseroth y sus colaboradores en la Universidad de Stanford identificaron un circuito específico en la amígdala, una parte del cerebro que resulta crucial para el miedo, la agresión, y otras emociones básicas, que parece regular la ansiedad en los roedores. Esperan que los hallazgos, publicados en la revista Nature, arrojen luz sobre las bases biológicas de los trastornos de ansiedad humanos y apunten hacia nuevos objetivos en los tratamientos.

"Queremos conceptualizar la enfermedad psiquiátrica como entidades físicas reales con sustratos físicos", afirma Deisseroth. "Al igual que las personas que tienen asma poseen vías respiratorias reactivas, las personas con trastornos de ansiedad podrían poseer una proyección de baja actividad en la amígdala".

Los investigadores diseñaron unos ratones para que expresasen proteínas sensibles a la luz en células específicas de la amígdala encargadas de enviar los cables neuronales, conocidos como axones, a las diferentes subestructuras. Mediante el uso de un cable de fibra óptica especialmente diseñado e implantado en el cerebro del animal, los investigadores encontraron que al dirigir la luz para activar un circuito específico se conseguía un efecto inmediato y potente en el comportamiento del animal.

"Nunca he visto nada igual", afirma Tye Kay, investigador postdoctoral en el laboratorio de Deisseroth y autor principal del estudio. Los ratones son naturalmente temerosos a la hora de explorar áreas abiertas, explica. En circunstancias normales, el animal "asoma la nariz y luego se escabulle hacia una esquina", asegura Tye. "Sin embargo cuando se enciende la luz, el animal comienza la exploración de la plataforma, sin signos visibles de ansiedad. A continuación, al apagar la luz, se escabulle de nuevo a la esquina".

Los investigadores fueron capaces de inducir el efecto contrario usando una proteína sensible a la luz que silencia las células en lugar de activarlas.

Al aplicar luz brillante sobre los cuerpos de las células, que a su vez activan los axones en varios circuitos, no se consiguió ningún efecto en el comportamiento de los animales, poniendo de relieve lo importante que es poder dirigirse a circuitos individuales dentro del cerebro.

"Nuestra comprensión de los circuitos más precisos dentro de la amígdala está empezando a despegar", afirma Kerry Ressler, neurocientífico de la Universidad de Emory, que no participó en el estudio. "La optogenética, mediante la que los científicos son capaces de activar poblaciones específicas de células e incluso partes de células, es un potente enfoque para el análisis del modo en que la amígdala modula el miedo y la ansiedad".

Ki Ann Goossens, neurocientífica del MIT que no participó en el estudio, sostiene que la investigación podría ayudar a explicar las variaciones individuales en los niveles de ansiedad de base. "Los resultados nos afirman que este circuito contribuye a un punto de ajuste individual para la ansiedad", afirma.

"Podría ser que algunas fuentes principales de disfunción en los trastornos psiquiátricos se encuentren en el flujo de información entre las diferentes regiones del cerebro", explica Deisseroth. "Esto es algo que la optogenética es capaz de investigar".

Los investigadores esperan que el descubrimiento, en última instancia, permita el desarrollo de nuevos tratamientos para los trastornos de ansiedad que no provoquen los efectos secundarios de los medicamentos existentes. Las benzodiazepinas, como el Valium, son sedantes y conllevan el riesgo de adicción. Los ratones que recibieron benzodiazepenes fueron menos temerosos y más exploratorios, pero el fármaco también afectó a su movimiento, haciéndolos perezosos, afirma Tye. Activar el circuito con luz no parece provocar este problema. "Los animales huelen, se asean, hacen todo con normalidad", afirma.

Para poder fabricar medicamentos contra la ansiedad más selectivos, los científicos deberían dirigirse sólo al subconjunto de células que componen este circuito, algo que puede resultar difícil de llevar a cabo químicamente. Sin embargo Deisseroth ya está trabajando en otro método, utilizando un método no invasivo de estimulación del cerebro llamado estimulación magnética transcraneal (TMS). La tecnología utiliza campos magnéticos para activar las neuronas en la superficie del cerebro, y está aprobada por la Administración de Alimentos y Medicamentos para tratar la depresión. Mediante la combinación de la TMS y la obtención funcional de imágenes del cerebro, Deisseroth está estudiando si es posible estimular, de forma no invasiva, circuitos específicos en el cerebro humano. Su primer estudio, que acaba de comenzar, se centrará en un circuito que su equipo ya ha ligado a la enfermedad de Parkinson.

Tye está trabajando para entender mejor el papel que el circuito identificado en el estudio actual juega en relación al miedo, en vez de en la ansiedad. Aunque los dos términos suelen ser intercambiables en el uso cotidiano, los neurocientíficos definen el miedo como una respuesta a una cosa específica—un sonido fuerte, por ejemplo, o el tráfico. La ansiedad, en cambio, es el miedo crónico, generalizado. "El miedo puede ser importante para la supervivencia, pero los trastornos de ansiedad provocan una mala adaptación", señala Tye.