Fabricamos nuestro primer coche para roedores a partir de un recipiente de plástico para cereales. Después de prueba y error, mis colegas y yo descubrimos que las ratas podían aprender a avanzar agarrando un pequeño cable que actuaba como un acelerador. Al poco tiempo, estaban conduciendo con sorprendente precisión para alcanzar una delicia de Froot Loop.
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 apoyó la idea de que Los entornos complejos mejoran la neuroplasticidad.la capacidad del cerebro para cambiar a lo largo de la vida en respuesta a las demandas ambientales.
Después de publicar nuestra investigación, la historia de conducir ratas se volvió viralen los medios. El proyecto continúa en mi laboratorio con vehículos nuevos y mejorados operados por ratas, o ROV, diseñados por un profesor de robótica. John Mc Manus y sus alumnos. 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 neurocientífico quien aboga para Al albergar y probar animales de laboratorio en hábitats naturales, me ha parecido divertido ver hasta qué punto nos hemos desviado de mis prácticas de laboratorio con este proyecto. Las ratas suelen preferir tierra, palos y piedras a los objetos de plástico. Ahora los teníamos conduciendo automóviles.
Pero los humanos tampoco evolucionaron para conducir. Aunque nuestros ancestros no tenían automóviles, tenían cerebros flexibles que les permitió adquirir nuevas habilidades: fuego, lenguaje, herramientas de piedra y agricultura. Y algún tiempo después de la invención de la rueda, los humanos fabricaron automóviles.
Aunque los coches hechos para ratas están lejos de ser cualquier cosa 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 saltando al coche y acelerando el “motor de palanca” antes de que su vehículo saliera a la carretera. ¿Por qué fue eso?
Algunas ratas que se entrenan para conducir presionan una palanca antes de colocar su auto en la pista, como si estuvieran anticipando 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. Aprovechando enfoques de aprendizaje fundamentales como condicionamiento operanteque refuerza el comportamiento específico a través de incentivos estratégicos, entrenamos a las ratas paso a paso en sus programas de educación vial.
Inicialmente, aprendieron movimientos básicos, como subir al coche y presionar una palanca. Pero con la práctica, estas acciones simples evolucionaron hacia comportamientos más complejos, como conducir el automóvil 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 los habitantes del planeta, incluso las ratas de laboratorio. Cuando entré al laboratorio, noté algo inusual: las tres ratas entrenadas para conducir corrieron ansiosamente hacia un lado de la jaula, saltando como lo hace mi perro cuando le preguntan si quiere dar un paseo.
¿Las ratas siempre habían hecho esto y yo simplemente no me había dado cuenta? ¿Estaban simplemente ansiosos por un Froot Loop o anticipando el impulso en sí? Cualquiera sea el caso, parecían sentir algo positivo: tal vez entusiasmo y anticipación.
Los comportamientos asociados con experiencias positivas están asociados con la alegría en los humanos, pero ¿qué pasa con las ratas? ¿Estaba viendo algo parecido a la alegría en una rata? Tal vez sea así, considerando que la investigación en neurociencia sugiere cada vez más que alegría y positivo emociones desempeñan un papel fundamental 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.
(Crédito: Kelly Lambert, CC BY-ND) Ratas saliendo a la carretera en sus cruceros hechos a medida.
Trabajando con becarios postdoctorales Kitty Hartvigsendiseñé un nuevo protocolo que utilizaba períodos de espera para aumentar la anticipación antes de un evento positivo. trayendo pavloviano acondicionamiento En la mezcla, las ratas tuvieron que esperar 15 minutos después de que se colocó un bloque de Lego en su jaula antes de recibir un Froot Loop. También tuvieron que esperar unos minutos en su jaula de transporte antes de entrar a Rat Park, su zona de juegos. También agregamos desafíos, como hacerles pelar las semillas de girasol antes de comerlas.
Esto se convirtió en nuestro Esperar Él programa de investigación. A esta nueva línea de estudio la denominamos UPER (respuestas impredecibles a experiencias positivas), en la que se entrenó a ratas para esperar recompensas. Por el contrario, las ratas de control recibieron sus recompensas inmediatamente. Después de aproximadamente un mes de entrenamiento, exponemos a las ratas a diferentes pruebas para determinar cómo la espera de experiencias positivas afecta su aprendizaje y comportamiento. Actualmente estamos examinando sus cerebros para mapear la huella neuronal de experiencias positivas prolongadas.
Los resultados preliminares sugieren que las ratas que tuvieron que esperar sus recompensas muestran signos de cambiar de un estilo cognitivo pesimista a uno optimista en una prueba diseñada para medir el optimismo de los roedores. Se desempeñaron mejor en tareas cognitivas y fueron más audaces en sus estrategias de resolución de problemas. Vinculamos este programa al interés más amplio de nuestro laboratorio en conductualesun término que acuñé para sugerir que las experiencias pueden alterar la química cerebral de manera similar a los productos farmacéuticos.
Esta investigación proporciona más apoyo sobre cómo la anticipación puede reforzar el comportamiento. Trabajos anteriores con ratas de laboratorio han demostrado que las ratas que presionan una barra para consumir cocaína (un estimulante que aumenta la activación de la dopamina) ya experimentamos una oleada de dopamina ya que anticipan una dosis de cocaína.
El cuento de las colas de rata
No fueron sólo los efectos de la anticipación sobre el comportamiento de las ratas lo que llamó nuestra atención. Un día, un estudiante notó algo extraño: una de las ratas del grupo entrenadas para esperar experiencias positivas tenía la cola erguida con un extremo curvado, parecido 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 significa esto exactamente?
Las colas de rata pueden indicar cómo se sienten. (Crédito: Kelly Lambert, CC BY-SA)
Por curiosidad, publiqué una foto del comportamiento en las redes sociales. Sus compañeros neurocientíficos identificaron esto como una forma más suave de lo que se llama cola de straubque suele observarse en ratas que reciben el opioide morfina. Este rizo en forma de S también es vinculado a 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 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 preguntar directamente a las ratas si les gusta conducir, ideamos una prueba de comportamiento para evaluar su motivación para conducir. Esta vez, en lugar de solo darles a las ratas la opción de conducir hasta el árbol Froot Loop, también podrían hacer un viaje más corto a pie (o con las patas, en este caso).
Sorprendentemente, dos de las tres ratas eligieron tomar el camino menos eficiente: alejarse de la recompensa y correr hacia el automóvil para conducir hasta su destino en Froot Loop. Esta respuesta sugiere que las ratas disfrutan tanto del viaje como del gratificante destino.
Lecciones de ratas sobre cómo disfrutar el viaje
No somos el único equipo que investiga las emociones positivas en los animales.
neurocientífico Jaak Pankseppfamosamente ratas cosquillasdemostrando su capacidad de alegría.
La investigación también ha demostrado que los entornos deseables para las ratas con bajo estrés resintonizar los circuitos de recompensa de sus cerebroscomo el núcleo accumbens. Cuando los animales se alojan en sus entornos favoritos, se expande el área del núcleo accumbens que responde a las experiencias apetitivas. Alternativamente, cuando las ratas son alojadas 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 ratas teniendo esperanza. En un estudio que no estaría permitido hoy en día, ratas nadaron en cilindros de vidrio llenos de agua y eventualmente se ahogaron por agotamiento si no eran rescatadas. Las ratas de laboratorio frecuentemente manipuladas por humanos nadaban durante horas o días. Las ratas salvajes se dieron por vencidas al cabo de unos minutos. Sin embargo, si las ratas salvajes fueron rescatadas brevemente, su tiempo de supervivencia se extendió dramáticamente, a veces por días. Parecía que ser rescatadas les dio esperanza a las ratas y las animó a seguir adelante.
El proyecto Driving Rats ha abierto puertas nuevas e inesperadas en mi laboratorio de investigación de neurociencia conductual. Si bien es vital estudiar las emociones negativas como el miedo y el estrés, las experiencias positivas también moldean el cerebro de manera significativa.
A medida que los animales, humanos o no, navegan por la imprevisibilidad de la vida, anticipar experiencias positivas ayuda a impulsar la perseverancia para seguir buscando las recompensas de la vida. En un mundo de gratificación inmediata, estas ratas ofrecen información sobre los principios neuronales que guían el comportamiento cotidiano. En lugar de presionar botones para obtener recompensas instantáneas, nos recuerdan que planificar, anticipar y disfrutar el viaje puede ser clave para un cerebro sano. Esa es una lección, mis ratas de laboratorio. me has enseñado bien.
Kelly Lambert es profesor de Neurociencia del Comportamiento en la Universidad de Richmond. Este artículo se republica desde La conversación bajo un Licencia Creative Commons. Lea el artículo original.