El grupo Dinámica de circuitos corticales del IDIBAPS, liderado por Jaime de la Rocha, estudia los mecanismos de los circuitos neuronales relacionados con funciones cognitivas, como la percepción, la toma de decisiones y la memoria. Los marcadores del comportamiento son parámetros medibles cuya alteración puede ser de utilidad para el diagnóstico, evolución y tratamiento de distintos trastornos mentales.
“Lo que hacemos en el laboratorio es entrenar a los roedores, tanto ratas como ratones, en tareas cognitivas complejas, como clasificar estímulos auditivos en dos categorías, aprender la estadística de una secuencia de estímulos o memorizar una acción para ejecutarla al cabo de un rato”, explica de la Rocha. “Una vez que los animales han aprendido estas tareas, los implantamos electrodos en el cerebro, para medir su actividad neuronal mientras las llevan a cabo. Esto nos permite relacionar la acción o decisión que toma un roedor con la activación de un grupo concreto de neuronas. Cuando utilizas el mismo proceso con un modelo de una enfermedad mental, por ejemplo, un ratón cuya modificación genética podría ser similar a la esquizofrenia, entonces puedes asociar los déficits de comportamiento, como los problemas de memoria, con las alteraciones del circuito neuronal que causan estos déficits. Es una aproximación con mucho potencial”.
Sin embargo, enseñar a los ratones a llevar a cabo este tipo de tareas es un proceso largo y complejo. A menudo, se necesitan sesiones de entrenamiento de una hora al día durante dos o tres meses. Además, no existe ninguna garantía de que los animales acaben aprendiendo a realizar las diferentes acciones. Por esta razón, durante la realización del proyecto ERC Consolidator ERC-CoG-2015-PRIORS, dotado con 2 millones de euros, los investigadores diseñaron y desarrollaron una plataforma donde se pudiera entrenar a los roedores de forma automática, sin necesidad de manipulación humana. “Los ratones viven en su jaula, pero entran y salen de la caja de entrenamiento cuando vuelan. Gracias a un chip que llevan implantado bajo la piel, el ordenador graba la entrada y activa la tarea y el nivel de dificultad que le corresponde a cada animal. Es decir, se trata de un entrenamiento individualizado, puesto que cada ratón tiene su propio ritmo de aprendizaje”, detalla Balma Serrano, investigadora predoctoral del grupo.
A lo largo de los próximos 18 meses que durará el nuevo proyecto, los investigadores trabajarán en mejorar la plataforma, llamada Mouse Village. "Queremos estandarizar una serie de componentes electrónicos para que otros laboratorios puedan utilizarla", señala Rafael Marín, ingeniero de software y hardware del grupo. “En primer lugar, optimizaremos tanto la implementación de los aparatos como el software necesario para su programación. A continuación, probaremos la plataforma, entrenando a los ratones en tareas cognitivas estándar utilizadas habitualmente en neurociencia. Por último, distribuiremos el software como un sistema de código abierto disponible comercialmente para toda comunidad científica”.
De la Rocha, Serrano y Marín destacan el potencial traslacional del proyecto, ya que puede ayudar a resolver una de las limitaciones actuales del proceso de desarrollo de nuevos fármacos por los trastornos mentales: la carencia de un método automático para entrenar y evaluar cambios de comportamiento en modelos animales a lo largo del tiempo.
