Científicos del Instituto Weizmann descubren: Cómo manipular el cerebro para controlar el comportamiento maternal de las hembras y reducir la agresividad de los machos

La mayoría de las hembras mamíferas dan a luz y cuidan a sus crías, mientras que los machos habitualmente se cruzan con varias parejas y una vez que el apareamiento concluye, desempeñan un papel menor en el proceso de crianza. Sin embargo, los investigadores han tenido dificultades en identificar exactamente las partes del cerebro en las que estas diferencias de género están localizadas y cómo esto afecta al comportamiento. El alcance del “comportamiento parental innato” es un tema intensamente discutido.

En una nueva investigación publicada en Nature, la Dra. Tali Kimchi y su estudiante de posgrado Niv Scott, en colaboración con el Dr. Ofer Yizhar y el Dr. Matthias Prigge, estudiante de posdoctorado del laboratorio del Dr. Yizhar, todos del Departamento de Neurobiología del Instituto Weizmann, propusieron un nuevo punto de vista. Esta investigación muestra que la misma red de células cerebrales actúa de manera distinta en ratones macho y hembra.

Las acciones de ratones hembra, incluso aquellas que nunca han tenido cría, pueden ser definidas como maternales. Por ejemplo, ellas cargarían a un ratón bebé que fue dejado en la esquina de la jaula de regreso al nido y pasarían tiempo acicalando a un recién nacido. Esta tendencia es amplificada una vez que se vuelven madres. Por el contrario, los machos son generalmente agresivos y territoriales. Ellos podrían ignorar las crías de otros e incluso atacarlas violentamente. Sin embargo, los machos se vuelven paternales por un período corto de tiempo luego de aparearse con una hembra, comenzando aproximadamente en el momento en el que sus crías nacen.

Para investigar cómo el cerebro maneja el comportamiento paternal, los investigadores se concentraron en una pequeña estructura llamada núcleo periventricular anteroventral, o AVPV, por sus siglas en inglés, que se encuentra en una parte del cerebro conocida como hipotálamo. Esta estructura es más grande en ratones hembra que en macho. El equipo estaba particularmente interesado en ciertas neuronas que expresan una proteína conocida como tirosina hidroxilasa, o TH, que es necesaria para la producción de dopamina, un mensajero químico en el cerebro. Ellos observaron que ciertas neuronas que contienen TH son más numerosas en madres que en hembras vírgenes o que en cualquier macho. Esto les dio a entender que estas neuronas, a pesar de que los dos géneros las poseen, podrían ser las responsables del comportamiento maternal en las hembras y cumplir una función distinta en los machos.

Utilizando herramientas avanzadas de genética y neuroquímica, el equipo primero incrementó y posteriormente redujo la cantidad de TH en ratones adultos macho y hembra, solamente en neuronas de esta región particular del cerebro. Posteriormente los investigadores registraron cómo estos cambios afectan a los estilos paternales de los ratones. El equipo también utilizó una tecnología optogenética, con la cual se activan neuronas con luz, para manipular de manera precisa la actividad de las neuronas que contienen TH, activándolas literalmente con tan sólo apretar el interruptor de la luz.

Los investigadores descubrieron que ellos podían desencadenar el comportamiento maternal en ratones hembra, tanto vírgenes como madres, al elevar los niveles de TH en estas neuronas. Una breve activación optogenética, incluso por algunos minutos, fue suficiente para hacer que una hembra se apresurara a la esquina de la jaula para cargar un ratón bebé de regreso al nido. Pruebas posteriores revelaron que estas manipulaciones aumentan los niveles sanguíneos de oxitocina, una hormona asociada, entre otras cosas, con la lactancia y el comportamiento reproductivo femenino en general. Al disminuir el número de neuronas que contienen TH en hembras, se redujeron los niveles de oxitocina, disminuyendo severamente el instinto maternal.

Cuando los científicos utilizaron la optogenética para activar las neuronas que contienen TH en ratones machos, no hubo ningún efecto en los niveles de oxitocina o en el cuidado de ratones bebés. Sin embargo, de manera sorprendente, hubo una disminución significativa en el comportamiento agresivo hacia crías ajenas y otros machos adultos, quienes bajo condiciones normales, hubieran sido atacados. Por otro lado, al reducir el número de neuronas que contienen TH, se produjo un profundo incremento de la agresión de los machos hacia las crías ajenas y a otros machos adultos.

“Al controlar la cantidad y la actividad de estas neuronas especiales, nosotros pudimos manipular el comportamiento maternal de las hembras y la agresividad de los machos”, dice Kimchi. “Nuestros resultados indican que el comportamiento maternal se origina en redes neuronales que son en gran parte innatas. Éstas son distintas a las de los machos, y son reguladas al menos parcialmente por la hormona oxitocina” .

Estos hallazgos podrían en un futuro aclarar la manera en que los cerebros de las hembras y de los machos funcionan en actividades convencionales relacionadas al género, por ejemplo, el hacerse cargo de los infantes, y otros comportamientos reproductivos y sociales innatos. Kimchi espera que este descubrimiento pueda finalmente incrementar nuestro entendimiento sobre los factores biológicos que contribuyen a los desórdenes mentales, que tienen un aspecto social y son dependientes del género. Éstos incluyen la depresión posparto, la agresión y los trastornos del espectro autista.

Los proyectos de investigación de la Dra. Tali Kimchi son financiados por el Fondo del Laboratorio de la Familia Joan y Jonathan Birnbach; la Fundación Abisch Frenkel para la Promoción de las Ciencias Biológicas; el Galardón Peter y Patricia Gruber; Mike y Valeria Rosenbloom a través de la Fundación Mike Rosenbloom; el Fondo Hymen T. Milgrom; y la Fundación Ethel y Harry Reckson. La Dra. Kimchi es titular de la Cátedra de la Familia Jenna y Julia Birnbach de Desarrollo Profesional.

Los proyectos de investigación del Dr. Ofer Yizhar son financiados por el Centro Grodetsky de Funcionamiento del Cerebro Superior; el Instituto Henry Chanoch Krenter de Imagen Biomédica y Genómica; el Centro Clore de Física Biológica; la Fundación Adelis; el Carolito Stiftung; la Fundación Iby y Aladar Fleischman; el Fondo de la Familia Candice Appleton; el Minna-James-Heineman Stiftung; el Fondo Irving B. Harris de Nuevas Direcciones en Investigación del Cerebro; el Fondo Joseph D. Shane de Neurociencias; el Fondo Corinne S. Koshland para Equipamiento; el Consejo Europeo de Investigación; el Fondo en Memoria de  Lord Sieff de Brimpton; y el Fondo de Investigación en Memoria de los Dres. Irving Bieber y Toby Bieber. El Dr. Yizhar es titular de la Cátedra Gertrude y Philip Nollman de Desarrollo Profesional.