El grup Dinàmica de circuits corticals de l’IDIBAPS, liderat per Jaime de la Rocha, estudia els mecanismes dels circuits neuronals relacionats amb funcions cognitives, com la percepció, la presa de decisions i la memòria. Els marcadors del comportament són paràmetres mesurables, l’alteració dels quals pot ser d’utilitat per al diagnòstic, evolució i tractament de diferents trastorns mentals.
“El que fem al laboratori és entrenar als rosegadors, tant rates com ratolins, en tasques cognitives complexes, com ara classificar estímuls auditius en dues categories, aprendre l’estadística d’una seqüència d’estímuls o memoritzar una acció per a executar-la al cap d’una estona”, explica de la Rocha. “Un cop els animals han après aquestes tasques, els implantem elèctrodes al cervell, per tal de mesurar la seva activitat neuronal mentre les duen a terme. Això ens permet relacionar l’acció o la decisió que pren un rosegador amb l’activació d’un grup concret de neurones. Quan fas servir el mateix procés amb un model d'una malaltia mental, per exemple, un ratolí amb una modificació genètica que podria ser semblant a l'esquizofrènia, llavors pots associar els dèficits de comportament, com ara els problemes de memòria, amb les alteracions del circuit neuronal que causen aquests dèficits. És una aproximació amb molt potencial”.
No obstant això, ensenyar als ratolins a dur a terme aquests tipus de tasques és un procés llarg i complex. Sovint, calen sessions d’entrenament d’una hora al dia durant dos o tres mesos. A més, no hi ha cap garantia que els animals acabin aprenent a realitzar les diferents accions. Per aquesta raó, durant la realització del projecte ERC Consolidator ERC-CoG-2015-PRIORS, dotat amb 2 milions d’euros, els investigadors varen dissenyar i desenvolupar una plataforma on es pogués entrenar els rosegadors de forma automàtica, sense necessitat de manipulació humana. “Els ratolins viuen a la seva gàbia, però entren i surten de la caixa d’entrenament quan volen. Gràcies a un xip que duen implantat sota la pell, l’ordinador enregistra l'entrada i activa la tasca i el nivell de dificultat que li pertoca a cada animal. És a dir, es tracta d’un entrenament individualitzat, ja que cada ratolí té el seu propi ritme d’aprenentatge”, detalla Balma Serrano, investigadora predoctoral del grup.
Al llarg dels pròxims 18 mesos que durarà el nou projecte, els investigadors treballaran a millorar la plataforma, anomenada Mouse Village. “Volem estandarditzar una sèrie de components electrònics perquè altres laboratoris puguin utilitzar-la”, assenyala Rafael Marín, enginyer de programari i maquinari del grup. “En primer lloc, optimitzarem tant la implementació dels aparells com el software necessari per programar-los. A continuació, provarem la plataforma, entrenant els ratolins en tasques cognitives estàndard utilitzades habitualment en neurociència. Finalment, distribuirem el programari com un sistema de codi obert disponible comercialment per a tota comunitat científica”.
De la Rocha, Serrano i Marín destaquen el potencial translacional del projecte, ja que pot ajudar a resoldre una de les limitacions actuals del procés de desenvolupament de nous fàrmacs pels trastorns mentals: la manca d’un mètode automàtic per entrenar i avaluar canvis de comportament en models animals al llarg del temps.
