Inhibición de prepulso - Prepulse inhibition

Inhibición prepulso: el estímulo precedente atenúa la respuesta de sobresalto .

La inhibición previa al pulso ( PPI ) es un fenómeno neurológico en el que un preestímulo más débil ( prepulso ) inhibe la reacción de un organismo a un estímulo posterior fuerte que provoca un reflejo ( pulso ), a menudo utilizando el reflejo de sobresalto. Los estímulos suelen ser acústicos, pero también se utilizan estímulos táctiles (p. Ej., Mediante soplos de aire sobre la piel) y estímulos luminosos. Cuando la inhibición previa al pulso es alta, se reduce la correspondiente respuesta de sobresalto única.

La reducción de la amplitud del sobresalto refleja la capacidad del sistema nervioso para adaptarse temporalmente a un fuerte estímulo sensorial cuando se da una señal anterior más débil para advertir al organismo. La PPI se detecta en numerosas especies, incluidos ratones y seres humanos. Aunque la extensión de la adaptación afecta a numerosos sistemas, las más cómodas de medir son las reacciones musculares, que normalmente se ven disminuidas como consecuencia de la inhibición nerviosa.

Los déficits de inhibición prepulso se manifiestan en la incapacidad de filtrar la información innecesaria; se han relacionado con anomalías de la compuerta sensoriomotora. Estos déficits se observan en pacientes que padecen enfermedades como la esquizofrenia y la enfermedad de Alzheimer , y en personas bajo la influencia de fármacos, manipulaciones quirúrgicas o mutaciones. Los estudios en humanos de IBP se han resumido en revisiones de Braff et al. (2001) y Swerdlow et al. (2008).

PPI y aparato de reflejo de sobresalto para ratones

Procedimiento

Medición de PPI en humanos.

Las tres partes principales del procedimiento son el prepulso, el estímulo de sobresalto y el reflejo de sobresalto. Se utilizan diferentes intervalos prepulso a pulso , o intervalos de derivación : 30, 60, 120, 240 y 480 ms. El intervalo de adelanto cuenta desde el inicio del prepulso hasta el inicio del pulso. Con el intervalo que excede los 500 ms, es más probable que siga la facilitación previa al pulso (aumento de la respuesta).

Normalmente se utiliza una ráfaga de ruido blanco como estímulo de sobresalto acústico. Las duraciones típicas son 20 ms para prepulso y 40 ms para pulso. El ruido de fondo con 65-70 dB se utiliza en estudios en humanos y 30-40 dB en experimentos con roedores. El prepulso generalmente se establece de 3 a 12 dB más alto que el fondo. La respuesta de sobresalto se mide en roedores utilizando las llamadas "cámaras de sobresalto" automáticas o "cámaras estabilimétricas", con detectores que registran la reacción de todo el cuerpo.

En los seres humanos, los movimientos de los músculos oculomotores (" reflejo de parpadeo de ojos " o " respuesta de parpadeo de ojos " evaluados mediante registro electromiográfico del músculo orbicular de los ojos y mediante oculografía ) podrían utilizarse como medida. Los resultados de pulso solo se comparan con los de prepulso más pulso, y el porcentaje de reducción del reflejo de sobresalto representa la inhibición de prepulso. Debe tenerse en cuenta la posible discapacidad auditiva, ya que, por ejemplo, varias cepas de ratones desarrollan una pérdida auditiva de alta frecuencia cuando maduran.

La señal grabada debe filtrarse en banda de paso entre 28 Hz y 500 Hz. Con este paso, se eliminan los artefactos de los movimientos oculares y la actividad muscular independientemente de las respuestas de parpadeo. Para evitar artefactos de aliasing , la frecuencia de muestreo de la señal debe ser de al menos 1024 Hz, que es más del doble del límite superior del filtro de paso de banda (el doble de la frecuencia de Nyquist ). Después de filtrar, la señal resultante se rectifica y suaviza.

Al informar de la desviación de la señal provocada por el estímulo de sobresalto, el término amplitud media (mA) se refiere a la respuesta de sobresalto promedio excluyendo los ensayos sin respuesta. Sin embargo, para calcular la magnitud media (mM), los ensayos sin respuesta se establecen en cero antes de promediar. Dividir el número de respuestas detectadas (número de ensayos utilizados para calcular la amplitud) por el número total de estímulos provocadores produce la probabilidad de respuesta (P). Por lo tanto, el aumento de la probabilidad de respuesta desplaza la magnitud de respuesta promedio hacia la amplitud de respuesta promedio.

Se recomienda utilizar la magnitud media calculada para informar la respuesta de sobresalto promedio. Dado que esta métrica también incluye medidas de falta de respuesta, exhibe una mayor validez en comparación con la amplitud media.

Características principales

La magnitud de la PPI es a menudo significativa, alcanzando hasta un 65% en sujetos sanos, y la inhibición máxima se observa típicamente en un intervalo de 120 ms. La respuesta de sobresalto inicial no afecta los niveles generales de PPI; este hallazgo se descubrió por primera vez en estudios con ratas y luego se duplicó en estudios con ratones. La reacción opuesta, la facilitación prepulso (FPP), la tendencia de un sujeto a tener una respuesta de sobresalto aumentada después de un estímulo prepulso de menor intensidad, se observa típicamente cuando el intervalo entre estímulos dura más de 500 ms. Se cree que la FPP refleja, al menos parcialmente, una atención sostenida: el prepulso, si no es seguido por el pulso en menos de medio segundo, tenderá a hacer que el sujeto tenga más probabilidades de tener una respuesta de sobresalto en lugar de menos.

Otra variable moderadora en la inhibición y facilitación del prepulso es la diferencia de sexo, ya que los hombres tienen un PPI más alto (es decir, cuando un prepulso es seguido rápidamente por un pulso, todos los sujetos tienden a experimentar una respuesta de sobresalto reducida, y los hombres a menudo experimentan menos respuestas de sobresalto en comparación con las mujeres). ) y mujeres que tienen una FPP más alta (es decir, cuando el prepulso ocurre más de medio segundo antes del pulso, todos los sujetos tienden a experimentar respuestas de sobresalto intensificadas, y las mujeres tienden a experimentar respuestas de sobresalto mayores que los hombres). Para los estímulos acústicos, la PPI monoaural es más alta que la binaural: la respuesta de sobresalto se reduce cuando el estímulo (ruido) solo se experimenta en un oído en lugar de en ambos. Incluso el primer prepulso de una sesión de prueba induce inhibición, lo que indica que el condicionamiento y el aprendizaje no son necesarios para que se produzca este efecto. Sin embargo, se ha cuestionado la falta de condicionalidad. Sin embargo, un prepulso milésimo también induce inhibición; el fenómeno es muy robusto

La respuesta y la reacción se ven afectadas por la duración del intervalo y la atención. Se cree que los intervalos cortos utilizados en la tarea de PPI no dan suficiente tiempo para la activación de una respuesta volitiva : se cree que la reacción a los pulsos y prepulsos separados por períodos cortos de tiempo es involuntaria. Los prepulsos pueden ser atendidos o ignorados y la atención afecta el resultado. En un estudio, se instruyó a los estudiantes universitarios normales a prestar atención a uno de los tipos de prepulsos, agudos o graves, e ignorar el otro. El prepulso asistido causó una inhibición significativamente mayor en el intervalo de 120 ms en comparación con el ignorado, y una facilitación significativamente mayor en el intervalo de 2000 ms. Esto refleja la tendencia de los sujetos a esperar escuchar una frecuencia particular de sonido pulsado, un efecto que es muy pronunciado cuando el prepulso ocurre dos segundos antes del pulso y cuando se escuchan otros pulsos que están siendo "ignorados" conscientemente. El aumento de la duración del prepulso conduce a un aumento de la PPI: cuanto más largo es el prepulso, mayor es la reducción de las respuestas de sobresalto posteriores. El ruido de fondo constante facilita la respuesta de sobresalto, mientras que el fondo pulsado produce inhibición.

Historia del trabajo científico

La inhibición prepulso fue descrita por primera vez en 1862 por Sechenov y fue redescubierta al menos dos veces antes de que Howard S. Hoffman la descubriera nuevamente en 1963. Hoffman fue el primero en usar el término prepulso. Continuó su trabajo sobre sobresalto en la década de 1980. Sus numerosos artículos sobre el reflejo y su modificación sentaron las bases para el uso generalizado de la inhibición previa al pulso en los estudios de la esquizofrenia y otros trastornos.

Una posible razón por la que fue descubierto y redescubierto es que se confundió con el condicionamiento pavloviano. Otra es que no encajaba bien en las teorías de la época.

Ruptura

Las alteraciones de los PPI se estudian en seres humanos y en muchas otras especies. Los más estudiados son los déficits de IBP en la esquizofrenia, aunque esta enfermedad no es la única que se asocia a tales déficits. Se han observado en el trastorno de pánico (Ludewig, et al., 2005), el trastorno esquizotípico de la personalidad , el trastorno obsesivo-compulsivo (Swerdlow et al., 1993), la enfermedad de Huntington , la enuresis nocturna y el trastorno por déficit de atención (Ornitz et al. 1992). y síndrome de Tourette (Swerdlow et al. 1994; Castellanos et al. 1996). Según un estudio, las personas que tienen epilepsia del lóbulo temporal con psicosis también muestran disminuciones en los IBP, a diferencia de las que tienen TLE sin psicosis. Por lo tanto, los déficits de PPI no son típicos de una enfermedad específica, sino que hablan de interrupciones en un circuito cerebral específico.

Déficit de IBP en esquizofrenia

Los déficits de PPI representan un hallazgo bien descrito en la esquizofrenia , y el primer informe data de 1978. Las anomalías también se observan en familiares no afectados de los pacientes. En un estudio, los pacientes no mostraron un aumento de IBP en los prepulsos asistidos. Se ha demostrado que la dopamina , que desempeña un papel importante en la esquizofrenia, regula la activación sensoriomotora en modelos de roedores. Estos hallazgos se ajustan a la hipótesis de la esquizofrenia sobre la dopamina . En teoría, la interrupción de la PPI en la esquizofrenia puede estar relacionada con los procesos de inundación sensorial y fragmentación cognitiva.

Se ha demostrado que la medicación antipsicótica aumenta los IBP en los pacientes, y los antipsicóticos atípicos tienen más efecto. Los pacientes muestran la misma diferencia de género en PPI que las personas sanas: los hombres tienen PPI más altos en comparación con las mujeres. Un hallazgo notable es que los pacientes son específicamente deficientes en PPI con intervalos de prepulso de 60 ms en relación con intervalos de otras longitudes; esto sigue siendo así incluso bajo tratamiento antipsicótico.

El otro hecho es la influencia del tabaquismo: la investigación sugiere que fumar "calma los nervios". Los pacientes no fumadores tienen un IBP más bajo en comparación con los fumadores, y los fumadores empedernidos tienen el IBP más alto. Este hallazgo concuerda con las altas tasas de tabaquismo entre los pacientes esquizofrénicos , estimadas en un 70%, con muchos pacientes fumando más de 30 cigarrillos al día. Algunos estudios muestran una asociación de la esquizofrenia con los genes CHRNA7 y CHRFAM7A , que codifican la subunidad alfa7 de los receptores nicotínicos , pero otros estudios son negativos. Contrariamente a las predicciones, los ratones knockout para la subunidad alfa7 del receptor de nicotina no muestran alteraciones en el PPI.

En roedores

Los modelos murinos se utilizan ampliamente para probar hipótesis que relacionan los componentes genéticos de diversas enfermedades con la activación sensoriomotora. Si bien algunas de las hipótesis se mantienen a prueba, otras no, ya que algunos modelos de ratones muestran un PPI sin cambios o aumentado en contra de las expectativas, como en las pruebas de ratones deficientes en COMT .

Ciertos procedimientos quirúrgicos también interrumpen la PPI en animales, lo que ayuda a desentrañar los circuitos subyacentes.

Se llevan a cabo muchos estudios en animales de IBP para comprender y modelar la patología de la esquizofrenia. Las técnicas de interrupción de IBP similares a la esquizofrenia en roedores se han clasificado en una revisión en cuatro modelos:

  • Deterioro de PPI impulsado por agonistas de los receptores de dopamina , la mayoría validados para estudios antipsicóticos ;
  • Deterioro de PPI por agonistas del receptor 5-HT2 ;
  • Deterioro de PPI por antagonistas de NMDAR ;
  • Deterioro de IBP por intervención del desarrollo (crianza aislada, privación materna).

Se prueban diversos compuestos químicos en animales con tales déficits. Los compuestos que pueden restaurar la PPI podrían investigarse más a fondo por su posible función antipsicótica.

Se puede encontrar una revisión de los fundamentos genéticos de la inhibición prepulso en un metaanálisis realizado por Quednow et. al (2017). Además, se puede encontrar un resumen actualizado de los hallazgos clínicos y preclínicos con IBP en una revisión completa reciente.

Ver también

Referencias

enlaces externos