Una experiencia sensorial desagradable puede generar una emoción duradera. Este mecanismo cerebral podría tener un origen evolutivo, diseñado para anticipar y evitar futuros peligros. Investigadores de Stanford han identificado los patrones de actividad que sostienen estas emociones, un hallazgo clave para comprender trastornos como la depresión o el estrés postraumático.
No siempre entendemos nuestras emociones, pero no podríamos vivir con normalidad sin ellas. Guían nuestras decisiones y acciones. Sin embargo, cuando son inapropiadas o persisten demasiado, pueden volverse problemáticas.
Pese a sus avances, la neurociencia y la psiquiatría aún comprenden poco sobre la actividad cerebral que da origen a las emociones, cómo nos impulsa y cómo puede enfermarnos.
Ahora, investigadores de Stanford Medicine (EE UU) revelan en un estudio con humanos y ratones que estímulos negativos breves pueden generar patrones emocionales prolongados en el cerebro, lo que ayuda a comprender cómo se forman ciertos estados emocionales duraderos.
El trabajo, publicado en Science, forma parte del proyecto Circuitería Neural Humana de Stanford Medicine y ha descubierto, a través de mediciones cerebrales, que tras un estímulo desagradable breve —como puede ser una ráfaga de aire en el ojo—, el cerebro activa una segunda fase de actividad emocional que se prolonga más allá del estímulo inmediato.
Esta persistencia emocional podría ser clave en cómo el cerebro generaliza respuestas protectoras a futuras amenazas. Si esta fase se acorta o se alarga en exceso, podría alterar el equilibrio emocional y favorecer trastornos neuropsiquiátricos.
Aunque las conclusiones de la investigación se han centrado en las respuestas a experiencias sensoriales negativas, los científicos creen que el patrón hallado también puede presentarse en experiencias positivas.
Evolucionar hasta tener un cerebro más grande significa una vida mental más rica y compleja, pero también tiene sus desventajas. Por ejemplo, la necesidad de un tiempo adicional para que las señales complejas se propaguen, converjan y se integren adecuadamente.
En ese sentido, “las emociones integran grandes cantidades de información y generalizan el comportamiento más allá de las reacciones reflejas inmediatas”, explica Karl Deisseroth, profesor de bioingeniería y de psiquiatría y ciencias del comportamiento en la Universidad de Stanford y autor principal a SINC.
Las emociones integran grandes cantidades de información y generalizan el comportamiento más allá de las reacciones reflejas inmediatas
Generar patrones duraderos de comportamiento ante un estímulo negativo requiere un tiempo para que las estructuras cerebrales ampliamente distribuidas se comuniquen de forma persistente.
“Ajustar la escala temporal de esta comunicación neuronal podría ser un aspecto clave para el funcionamiento del cerebro”, señala Ethan Richman, coautor del estudio y estudiante del Programa de Posgrado en Neurociencias de Stanford.
“Sin embargo, aún no sabemos qué establece esta propiedad cerebral o cómo podría variar a través de diferentes estados emocionales que pueden tener distintas funciones adaptativas”, explica Richman a SINC.
El investigador compara este proceso con el pedal de resonancia del piano, que prolonga la duración de notas tocadas brevemente. Por eso, una duración demasiado corta o larga de esta comunicación cerebral podría contribuir a trastornos neuropsiquiátricos caracterizados por disfunción emocional.
Para llevar a cabo el experimento se adoptó un enfoque comparativo basado en la evolución. Ratones y humanos comparten un ancestro común de hace 70 millones de años. Los científicos se centraron en los principios clave compartidos y analizaron los patrones ante un mismo estímulo generador de emociones, medible de la misma manera y sincronizado con conductas rápidas.
El estímulo desagradable al que estarían expuestos los participantes debía ser seguro, reproducible y aplicable a humanos y ratones. Por ese motivo, escogieron un dispositivo utilizado por los oftalmólogos que genera pequeñas ráfagas de aire en el ojo para medir la presión ocular.
Esta herramienta permitió seguir con precisión el tiempo, duración e intensidad del estímulo, descrito como molesto, desagradable e incómodo por los participantes. Lo que Deisseroth y su equipo querían demostrar era que “una serie repetida de eventos negativos puede influir en el cerebro para guiar el comportamiento futuro”.
Para registrar la actividad cerebral, el equipo recurrió a personas hospitalizadas con epilepsia severa que ya tenían electrodos previamente implantados por razones clínicas. Estos pacientes, confinados durante una semana mientras se monitoreaban sus crisis epilépticas, aceptaron participar voluntariamente en el estudio.
Las respuestas visibles fueron consistentes. Tras cada soplo, los participantes parpadeaban y luego entrecerraban los ojos o parpadeaban rápidamente. Esta respuesta postestímulo fue medible y ofrecía una vía para estudiar conductas emocionales.
Por otro lado, la monitorización de la actividad cerebral registró dos patrones distintivos. El primero, de 200 milisegundos, informaba del estímulo. El segundo, de unos 700 milisegundos, se activaba en circuitos relacionados con las emociones. Este patrón sostenido permitía una ventana temporal extendida para la comunicación cerebral, y parecía estar vinculado al estado emocional.
Tony Liu, coautor e investigador de bioingeniería en Stanford, explica a SINC que “el estado emocional persistente del cerebro se construye en respuesta a las repetidas bocanadas. Se manifiesta, en otras palabras, como un cierre gradual de los ojos, y podría proteger al individuo de nuevos estímulos aversivos”.
Cuando realizaron el mismo experimento en ratones, estos mostraron un patrón similar. Tras una serie de ocho soplos, los roedores presentaron una fase emocional negativa prolongada, evidenciada por una menor búsqueda de recompensas.
Adicionalmente, los investigadores suministraron ketamina —un fármaco conocido por su efecto disociativo— tanto a humanos como a ratones, para observar su impacto en las respuestas emocionales ante estímulos negativos.
Deisseroth explica que tras administrar la ketamina con protocolos seguros y consentimiento informado, “los participantes eran conscientes del estímulo, pero no reaccionan emocionalmente como de costumbre”.
Los voluntarios ya no describían la experiencia como molesta ni mostraban comportamientos protectores como entrecerrar los ojos entre soplos, aunque sí mantenían los reflejos. Esta respuesta física también se observó en ratones.
Además, el patrón de la actividad cerebral en la segunda fase fue más corto, lo que sugería estar vinculado al estado emocional. “Este tipo de medicamentos disociativos pueden hacer que la fase estabilizadora de la actividad cerebral sea tan efímera que la información no pueda integrarse bien”, explicó Deisseroth. No obstante, esta alteración se revirtió a la hora.
Incluso sin estímulo, la ketamina aceleró el ritmo interno de la actividad cerebral, lo que refuerza la relación entre este patrón y los estados emocionales.
Los investigadores proponen que estas propiedades temporales ajustables podrían ayudar a clasificar, cuantificar y tratar trastornos neuropsiquiátricos, ya que tendrían un efecto directo en la actividad integradora de emociones. Un mal funcionamiento de esta función, como cuando se administra ketamina, puede impedir la coordinación de información desde distintas regiones cerebrales.
“Nuestro trabajo sugiere que las alteraciones en el acoplamiento de la red podrían tener impactos en la persistencia de los estados emocionales, incluyendo síntomas emocionales negativos”, explica Liu.
Esto podría tener relación, por ejemplo, con que “las personas con esquizofrenia reportan una percepción de control ajeno, en lugar de autogenerado, sobre sus acciones”, explica Deisseroth.
Por otro lado, la alteración del ritmo de la segunda fase de la actividad cerebral podría dar lugar a estados cerebrales excesivamente estables, como los que ocurren en personas con trastorno de estrés postraumático, trastorno obsesivo-compulsivo, depresión o trastornos alimentarios.
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Deisseroth, además, plantea una cuestión interesante: “¿Podría un estado cerebral hiperestabilizado ser responsable de la dificultad para seguir información que cambia rápidamente, como ocurre con el autismo?
Estas son posibilidades que el equipo está explorando. “Es asombroso lo que un análisis imparcial del cerebro puede revelar, especialmente con la tecnología adecuada y a lo largo de millones de años de evolución”.
Además, los factores individuales “parecen ser relevantes para la expresión del estado emocional, lo que podría ayudar a explicar las diferencias individuales en el desarrollo de trastornos, junto con diferentes experiencias de vida, que pueden alterar la interpretación o el impacto de los estados emocionales”, concluye.
Referencia:
Buch, V.; Deisseroth, K.; Kauvar, I.; Liu, T.; Nuyujukian, P.; Richman, E.; Rodriguez, C. “Sustained in the brain: How lasting emotions arise from brief stimuli, in humans and mice” Science (2025)
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