D2-MSNs in the nucleus accumbens core are the primary factor limiting forced treadmill running

Para muchos, la idea del ejercicio es una batalla entre el deseo del cuerpo de moverse y la resistencia de la mente ante el esfuerzo. Mientras que algunas personas corren por el puro placer de hacerlo, otras se encuentran en una cinta de correr solo porque sienten que deben hacerlo, lo que a menudo conduce a una sensación de pavor que las hace abandonar antes de estar verdaderamente agotadas. Los científicos saben desde hace tiempo que el cerebro contiene un sistema de recompensa, una red de células que decide si una acción se siente bien o mal, pero el mecanismo preciso que le dice a una persona que se detenga cuando la actividad es forzada y desagradable ha seguido siendo un misterio. Esta cuestión se sitúa en la intersección de la salud física y la neurociencia, explorando por qué el cerebro actúa a veces como un guardián, bloqueando el movimiento incluso cuando los músculos todavía son capaces de seguir adelante.

Un equipo de investigadores de la Universidad Normal del Este de China y el Centro de Salud Mental de Shanghái ha descubierto ahora un circuito neural específico que parece actuar como este guardián. Al estudiar ratones en una cinta de correr, descubrieron que un grupo particular de células en una región profunda del cerebro llamada núcleo accumbens es responsable de señalar al cuerpo para que se detenga. Esta región es conocida por procesar la motivación y la emoción, pero los investigadores descubrieron que no es toda el área lo que importa, sino una subregión específica y un tipo de célula específico dentro de ella. Cuando los ratones eran obligados a correr, estas células se volvían hiperactivas, enviando una señal fuerte que efectivamente le decía al animal que se rindiera.

Para entender cómo funciona esto, los científicos primero necesitaron ver qué estaba sucediendo dentro de los cerebros de los ratones que fueron obligados a correr en una cinta de correr durante dos semanas. Compararon estos ratones con otros que simplemente se sentaron en una cinta de correr estacionaria sin moverse. Utilizando una técnica que ilumina las células cerebrales activas, observaron que los corredores forzados mostraban un aumento significativo de la actividad dentro de un tipo específico de neurona llamada neurona espinosa media D2. Estas células se encuentran en el núcleo accumbens, un centro de la motivación, pero los investigadores notaron algo crucial: la actividad no era uniforme en todo el centro, sino que se concentraba en una pequeña sección conocida como el núcleo (core), mientras que una sección vecina llamada corteza (shell) mostraba mucho menos cambio. Esto sugirió que el núcleo era el sitio específico donde el cerebro estaba procesando el desagrado del ejercicio forzado.

El equipo luego profundizó para ver cómo se comportaban estas células activas. Extrajeron diminutas secciones de tejido cerebral de los ratones y midieron las señales eléctricas de las neuronas espinosas medias D2 en el núcleo. Descubrieron que, tras dos semanas de carrera forzada, estas neuronas se habían vuelto mucho más excitables. Emitían descargas eléctricas con mayor frecuencia y recibían señales excitatorias más fuertes de otras partes del cerebro. En contraste, las mismas tipo de neuronas en la sección de la corteza no mostraron estos cambios. Esto indicó que el ejercicio forzado había alterado físicamente el cableado y la sensibilidad de las células en el núcleo, haciéndolas más sensibles al estrés de la actividad.

Para demostrar que estas células específicas eran realmente las que causaban que los ratones dejaran de correr, los investigadores realizaron un experimento delicado. Utilizaron un método llamado quimiogenética para apagar temporalmente la actividad de solo estas neuronas espinosas medias D2 en el núcleo. Inyectaron un virus en los cerebros de los ratones que les permitía apagar estas células con una simple inyección de un fármaco. Cuando administraron el fármaco a los ratones antes de una prueba de resistencia máxima, los resultados fueron sorprendentes. Los ratones que tuvieron su "señal de parada" apagada pudieron correr distancias significativamente mayores y durante un tiempo más largo antes del agotamiento en comparación con los ratones de control. El fármaco no los hizo más rápidos o más fuertes; simplemente eliminó el freno interno que les decía que se rindieran.

Los investigadores también comprobaron que el fármaco en sí o el proceso de inyección no eran la causa de la mejora. Realizaron las mismas pruebas con ratones que recibieron una inyección inocua, y esos ratones no mostraron ningún cambio en su capacidad de carrera. Esto confirmó que la resistencia extendida se debía directamente al silenciamiento de las neuronas específicas en el núcleo. El estudio sugiere que, en circunstancias normales, cuando un animal es obligado a hacer algo desagradable, estas neuronas en el núcleo del accumbens se vuelven hiperactivas. Actúan como un freno central, interpretando el estrés y la falta de placer como una razón para detenerse, lo que protege al cuerpo de la sobreexcitación pero también conduce al abandono del ejercicio.

Este descubrimiento resalta una diferencia fundamental entre cómo el cerebro maneja el ejercicio voluntario frente al ejercicio forzado. Cuando una persona o un animal elige moverse, el sistema de recompensa del cerebro fomenta el comportamiento. Pero cuando el movimiento es forzado, una vía diferente toma el control, específicamente involucrando a estas neuronas espinosas medias D2 en el núcleo del accumbens. Estas traducen la sensación de aversión en una orden de detenerse. El estudio no pretende haber resuelto el problema de la adherencia al ejercicio para los humanos, ni sugiere una pastilla sencilla para que la gente ame correr. Sin embargo, proporciona una explicación biológica clara de por qué el ejercicio forzado se siente tan difícil de mantener. Identifica un mecanismo neural específico que limita la persistencia, ofreciendo un nuevo objetivo para la investigación futura sobre cómo ayudar a las personas que luchan por mantener una rutina de ejercicio, particularmente a aquellas que se ven obligadas a hacerlo por razones de salud pero carecen de la motivación interna para continuar.