Por: Kelly Lambert
Fabricamos nuestro primer coche para roedores a partir de un recipiente de plástico para cereales. Después de un proceso de prueba y error, mis colegas y yo descubrimos que las ratas podían aprender a avanzar agarrando un pequeño alambre que actuaba como un pedal de acelerador. En poco tiempo, conducían con una precisión sorprendente para alcanzar un premio de Froot Loops.
Como era de esperar, las ratas alojadas en entornos enriquecidos (con juguetes, espacio y compañeros) aprendieron a conducir más rápido que las que estaban en jaulas estándar. Este hallazgo respaldó la idea de que los entornos complejos mejoran la neuroplasticidad: la capacidad del cerebro de cambiar a lo largo de la vida en respuesta a las demandas ambientales.
Después de que publicamos nuestra investigación, la historia de las ratas que conducían se volvió viral en los medios. El proyecto continúa en mi laboratorio con nuevos y mejorados vehículos operados por ratas, o ROV, diseñados por el profesor de robótica John McManus y sus estudiantes. Estos ROV eléctricos mejorados (con cableado a prueba de ratas, neumáticos indestructibles y palancas de conducción ergonómicas) son similares a una versión para roedores del Cybertruck de Tesla.
Como neurocientífica que aboga por albergar y experimentar con animales de laboratorio en hábitats naturales, me ha parecido divertido ver hasta qué punto nos hemos alejado de mis prácticas de laboratorio con este proyecto. Las ratas suelen preferir la tierra, los palos y las piedras a los objetos de plástico. Ahora, las hicimos conducir coches.
Pero los humanos tampoco evolucionaron para conducir. Aunque nuestros ancestros antiguos no tenían coches, tenían cerebros flexibles que les permitían adquirir nuevas habilidades: fuego, lenguaje, herramientas de piedra y agricultura. Y algún tiempo después de la invención de la rueda, los humanos fabricaron coches.
Aunque los coches fabricados para ratas están lejos de todo lo que encontrarían en la naturaleza, creíamos que conducir representaba una forma interesante de estudiar cómo los roedores adquieren nuevas habilidades. Inesperadamente, descubrimos que las ratas tenían una intensa motivación para su entrenamiento de conducción, a menudo saltaban al coche y aceleraban el “motor de palanca” antes de que su vehículo saliera a la carretera. ¿A qué se debía eso?
Algunas ratas que se entrenan para conducir presionan una palanca antes de colocar el auto en la pista, como si estuvieran esperando ansiosamente el viaje que les espera.
El nuevo destino de la alegría
Los conceptos de los libros de texto de introducción a la psicología adquirieron una nueva dimensión práctica en nuestro laboratorio de conducción de roedores. Basándonos en enfoques de aprendizaje fundamentales como el condicionamiento operante, que refuerza el comportamiento objetivo a través de incentivos estratégicos, entrenamos a las ratas paso a paso en sus programas de educación para conductores.
Inicialmente, aprendieron movimientos básicos, como subirse al auto y presionar una palanca. Pero con la práctica, estas acciones simples evolucionaron a comportamientos más complejos, como dirigir el auto hacia un destino específico. Las ratas también me enseñaron algo profundo una mañana durante la pandemia.
Era el verano de 2020, un período marcado por el aislamiento emocional para casi todos en el planeta, incluso las ratas de laboratorio. Cuando entré en el laboratorio, noté algo inusual: las tres ratas entrenadas para conducir corrieron ansiosamente hacia el costado de la jaula, saltando como lo hace mi perro cuando le pregunto si quiere salir a caminar.
¿Las ratas siempre habían hecho esto y yo no me había dado cuenta? ¿Estaban ansiosas por comer un Froot Loop o anticipaban el impulso en sí? Sea como fuere, parecían estar sintiendo algo positivo, tal vez emoción y anticipación.
Los comportamientos asociados con experiencias positivas se asocian con alegría en los humanos, pero ¿qué pasa con las ratas? ¿Estaba viendo algo parecido a la alegría en una rata? Tal vez sí, considerando que la investigación en neurociencia sugiere cada vez más que la alegría y las emociones positivas juegan un papel crítico en la salud de los animales humanos y no humanos.
Con eso, mi equipo y yo cambiamos el enfoque de temas como cómo el estrés crónico influye en el cerebro a cómo los eventos positivos, y la anticipación de estos eventos, dan forma a las funciones neuronales. Trabajando con la becaria postdoctoral Kitty Hartvigsen, diseñé un nuevo protocolo que usaba períodos de espera para aumentar la anticipación antes de un evento positivo. Incorporando el condicionamiento pavloviano a la mezcla, las ratas tuvieron que esperar 15 minutos después de que se colocara un bloque de Lego en su jaula antes de recibir un Froot Loop. También tuvieron que esperar en su jaula de transporte durante unos minutos antes de entrar en Rat Park, su área de juegos. También añadimos desafíos, como hacer que descascararan las semillas de girasol antes de comerlas.
Esto se convirtió en nuestro programa de investigación Wait For It. A esta nueva línea de estudio la llamamos UPER (respuestas a experiencias positivas impredecibles), en la que se entrenó a las ratas para que esperaran las recompensas. En cambio, las ratas de control recibieron sus recompensas inmediatamente. Después de aproximadamente un mes de entrenamiento, expusimos a las ratas a diferentes pruebas para determinar cómo la espera de experiencias positivas afecta a su aprendizaje y comportamiento. Actualmente estamos examinando sus cerebros para mapear la huella neuronal de las experiencias positivas prolongadas.
Los resultados preliminares sugieren que las ratas a las que se les pidió que esperaran sus recompensas mostraron signos de cambio de un estilo cognitivo pesimista a uno optimista en una prueba diseñada para medir el optimismo de los roedores. Obtuvieron un mejor rendimiento en las tareas cognitivas y fueron más audaces en sus estrategias de resolución de problemas. Vinculamos este programa con el interés más amplio de nuestro laboratorio en los productos de la conducta, un término que acuñé para sugerir que las experiencias pueden alterar la química cerebral de manera similar a los productos farmacéuticos.
Esta investigación proporciona más respaldo a la manera en que la anticipación puede reforzar la conducta. Trabajos previos con ratas de laboratorio han demostrado que las ratas que presionan una barra para obtener cocaína (un estimulante que aumenta la activación de la dopamina) ya experimentan un aumento repentino de dopamina cuando anticipan una dosis de cocaína.
La historia de las colas de rata
No fueron solo los efectos de la anticipación en la conducta de las ratas lo que nos llamó la atención. Un día, un estudiante notó algo extraño: una de las ratas del grupo entrenada para esperar experiencias positivas tenía la cola recta con una curva en el extremo, parecida al mango de un paraguas antiguo.
Nunca había visto esto en mis décadas de trabajo con ratas. Al revisar el video, descubrimos que las ratas entrenadas para anticipar experiencias positivas tenían más probabilidades de mantener la cola en alto que las ratas no entrenadas. Pero, ¿qué significaba esto exactamente?
Curiosamente, publiqué una foto del comportamiento en las redes sociales. Mis colegas neurocientíficos identificaron esto como una forma más suave de lo que se llama cola de Straub, que se observa típicamente en ratas a las que se les administra el opioide morfina. Este rizo en forma de S también está relacionado con la dopamina. Cuando se bloquea la dopamina, el comportamiento de la cola de Straub disminuye.
Las formas naturales de opiáceos y dopamina (actores clave en las vías cerebrales que disminuyen el dolor y mejoran la recompensa) parecen ser los ingredientes reveladores de las colas elevadas en nuestro programa de entrenamiento de anticipación. Observar la postura de la cola en ratas agrega una nueva capa a nuestra comprensión de la expresión emocional de las ratas, recordándonos que las emociones se expresan en todo el cuerpo.
Si bien no podemos preguntarles directamente a las ratas si les gusta conducir, ideamos una prueba de comportamiento para evaluar su motivación para conducir. Esta vez, en lugar de darles a las ratas solo la opción de conducir hasta el árbol de Froot Loop, también podían hacer un viaje más corto a pie, o con la pata, en este caso.
Sorprendentemente, dos de las tres ratas eligieron tomar el camino menos eficiente de alejarse de la recompensa y correr hacia el auto para conducir hasta su destino de Froot Loop. Esta respuesta sugiere que las ratas disfrutan tanto del viaje como del destino gratificante.
Lecciones para ratas sobre cómo disfrutar del viaje
No somos el único equipo que investiga las emociones positivas en animales. El neurocientífico Jaak Panksepp hizo cosquillas a las ratas, demostrando su capacidad para la alegría.
Las investigaciones también han demostrado que los entornos deseables de bajo estrés para las ratas reajustan los circuitos de recompensa de sus cerebros, como el núcleo accumbens. Cuando los animales se alojan en sus entornos favoritos, el área del núcleo accumbens que responde a las experiencias apetitivas se expande. Por otro lado, cuando las ratas se alojan en contextos estresantes, las zonas generadoras de miedo de su núcleo accumbens se expanden. Es como si el cerebro fuera un piano que el entorno puede afinar.
El neurocientífico Curt Richter también defendió la esperanza de las ratas. En un estudio que hoy no se permitiría, las ratas nadaron en cilindros de vidrio llenos de agua y, si no las rescataban, acabaron ahogándose de agotamiento. Las ratas de laboratorio que los humanos manipulaban con frecuencia nadaban durante horas o días. Las ratas salvajes se daban por vencidas tras unos minutos. Sin embargo, si las ratas salvajes eran rescatadas brevemente, su tiempo de supervivencia se prolongaba drásticamente, a veces días. Parecía que ser rescatadas les daba esperanza y las alentaba.
El proyecto de las ratas conductoras ha abierto puertas nuevas e inesperadas en mi laboratorio de investigación en neurociencia conductual. Si bien es vital estudiar las emociones negativas, como el miedo y el estrés, las experiencias positivas también dan forma al cerebro de manera significativa.
A medida que los animales (humanos o no) navegan por la imprevisibilidad de la vida, anticipar las experiencias positivas ayuda a impulsar la persistencia para seguir buscando las recompensas de la vida. En un mundo de gratificación inmediata, estas ratas nos ofrecen información sobre los principios neuronales que guían el comportamiento cotidiano. En lugar de pulsar botones para obtener recompensas instantáneas, nos recuerdan que planificar, anticipar y disfrutar del viaje puede ser la clave para un cerebro sano. Esa es una lección que mis ratas de laboratorio me han enseñado bien.
Este artículo es una traducción de otro publicado en The Conversation. Puedes leer el texto original haciendo clic aquí.
