Un equipo de científicos del Salk Institute, en Estados Unidos, ha descubierto una red neuronal en el cerebro que coordina el ritmo respiratorio con las sensaciones de dolor y miedo, según publican en la revista 'Neuron'.
Además de contribuir a los campos del tratamiento del dolor, las teorías psicológicas de la ansiedad y las investigaciones filosóficas sobre la naturaleza del dolor, sus hallazgos podrían conducir al desarrollo de un analgésico que prevenga la depresión respiratoria inducida por los opiáceos (OIRD, por sus siglas en inglés), la respiración alterada que causa las muertes por sobredosis.
Los investigadores se centraron en un grupo de neuronas del tronco cerebral llamado núcleo parabraquial lateral, que está dispuesto en una configuración de núcleo y descubrieron que las neuronas del núcleo se proyectan a la amígdala, una zona del cerebro que procesa el miedo y la experiencia emocional del dolor.
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Las neuronas de la envoltura se proyectan al complejo pre-Bötzinger, una región que genera el ritmo respiratorio. Las neuronas del núcleo y de la capa se influyen mutuamente según las entradas de estas áreas, haciendo que respiremos más rápido cuando experimentamos dolor o ansiedad.
"Somos el primer grupo que demuestra cómo el núcleo parabraquial lateral coordina la respiración y el dolor --destaca el autor principal del trabajo, Sung Han, profesor adjunto de los Laboratorios de Biología de Péptidos de la Fundación Clayton del Salk--. Al comprender los circuitos de esta región del cerebro, quizá podamos separar la regulación de la respiración y la del dolor para desarrollar un medicamento que inhiba la sensación de dolor sin reprimir la respiración, como la OIRD".
En la OIRD, los opioides reprimen la respiración además del dolor; es la principal causa de muerte por estos fármacos. En trabajos anteriores, el laboratorio de Han demostró que los opiáceos como la morfina reprimen la respiración al activar unos receptores específicos, denominados receptores opioides mu (MOR), que conducen a la inhibición de las neuronas que los expresan. También demostraron que la reactivación de las células que expresan MOR puede revertir la OIRD.
El trabajo actual sugiere enfoques adicionales para prevenir la OIRD, posiblemente mediante la inhibición de las neuronas en el núcleo de la región (atenuando el miedo/ansiedad) mientras se excitan neuronas similares en la envoltura (apoyando la respiración).
Para demostrar cómo estas neuronas coordinan la respiración con el dolor y las emociones, los investigadores utilizaron primero luz y agentes químicos para demostrar que la manipulación de las neuronas que expresan MOR en el núcleo parabraquial lateral altera la frecuencia respiratoria en los ratones.
A continuación, utilizaron trazadores fluorescentes para cartografiar las entradas y salidas de las neuronas que expresan MOR. Sus resultados indicaron que las neuronas agrupadas en el núcleo de la región se proyectan a la amígdala central, mientras que las neuronas agrupadas en la envoltura circundante se proyectan al complejo pre-Bötzinger.
Los registros electrofisiológicos de una población mientras se estimula la otra revelaron que algunas de esas subpoblaciones están conectadas recíprocamente, con una red excitatoria entre ellas. A través de esta red, las señales de miedo y dolor se coordinaban con los ritmos respiratorios.
"Hemos encontrado circuitos muy intrincados que implican la entrada ascendente y descendente de estas neuronas. Al descubrir este mecanismo de circuito, podemos explicar mejor por qué la respiración puede coordinarse a menudo con el dolor y la ansiedad", dice la primera autora, Shijia Liu, estudiante de posgrado en el laboratorio de Han.
Han está deseando que el descubrimiento del equipo tenga una aplicación transnacional. "El mayor problema hoy en día es que los opioides reducen el dolor pero también la respiración, por lo que la gente muere --recuerda Han, titular de la Cátedra de Desarrollo del Fondo Pionero--. Al comprender esos dos mecanismos en nuestra investigación, quizá podamos manipular ciertas poblaciones de neuronas mediante una intervención farmacológica, de modo que podamos controlar el dolor sin cambiar la respiración".
El grupo de Han trabaja actualmente en el análisis genético de la población del núcleo y del caparazón para identificar marcadores funcionales que regulen específicamente el dolor o la respiración.
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