Ya sea que estés triunfando en una entrevista de trabajo, conociendo a alguien por primera vez o enfrentándote a un reto inesperado, el éxito suele depender de tu capacidad para adaptar tu comportamiento. En algunas situaciones, adaptarse rápidamente puede ser incluso una cuestión de supervivencia. Pero, ¿cómo sabe el cerebro cuándo es el momento de abandonar una estrategia antigua y probar algo nuevo?

Cómo reacciona el cerebro ante contratiempos inesperados

Neurocientíficos del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa han identificado un mecanismo clave en el cerebro que ayuda a los animales a adaptarse cuando las circunstancias cambian repentinamente. Los hallazgos podrían mejorar nuestra comprensión de las afecciones que dificultan romper con los hábitos, como el trastorno obsesivo-compulsivo, la adicción y la enfermedad de Parkinson. La flexibilidad conductual se considera una de las capacidades cognitivas más importantes en humanos y animales. Nos permite responder a nueva información, reconocer errores y ajustar estrategias cuando los comportamientos habituales ya no conducen al resultado deseado. Sin esta capacidad, las personas tomarían repetidamente las mismas decisiones, incluso cuando es evidente que ya no dan resultado.

«Los mecanismos cerebrales que subyacen a los cambios de comportamiento han sido difíciles de comprender hasta ahora, ya que la adaptación a una situación específica es neurológicamente muy compleja. Requiere una actividad coordinada entre múltiples regiones del cerebro», explicó el coautor Jeffery Wickens. Estudios anteriores ya habían aportado pruebas de que las denominadas interneuronas colinérgicas desempeñan un papel importante en la adaptación conductual. Estas células nerviosas especializadas liberan acetilcolina, un neurotransmisor implicado en los procesos de atención, aprendizaje, memoria y toma de decisiones. La disfunción de este sistema se ha asociado desde hace tiempo con diversos trastornos neurológicos y psiquiátricos. «Trabajos anteriores han demostrado que las interneuronas colinérgicas —es decir, las células cerebrales que liberan el neurotransmisor acetilcolina— intervienen en la flexibilidad conductual. En este estudio, utilizando técnicas avanzadas de imagen, pudimos observar la liberación de neurotransmisores en tiempo real e investigar los mecanismos subyacentes a la flexibilidad conductual».

Para investigar esto, los investigadores entrenaron a ratones para que recorrieran un laberinto virtual. Los animales aprendieron qué camino conducía a una recompensa y desarrollaron gradualmente una estrategia fiable para alcanzarla. Estos procesos de aprendizaje se asemejan a la formación de hábitos en los seres humanos. Si un determinado comportamiento es recompensado repetidamente, el cerebro almacena la acción correspondiente como una estrategia exitosa. El reto, sin embargo, radica en volver a cambiar estos hábitos cuando las condiciones cambian. Tras modificar el camino de la recompensa, los ratones, de forma inesperada, no recibieron la recompensa que esperaban. Esta situación se corresponde con lo que los neurocientíficos denominan un «error de predicción»: un momento en el que la realidad no coincide con las expectativas del cerebro. Estos errores de predicción se consideran un motor clave del aprendizaje y la adaptación. Mediante microscopía de dos fotones de alta resolución, los investigadores pudieron observar la actividad de neuronas individuales y la liberación de neurotransmisores en los cerebros de los animales casi en tiempo real.

«Desde el punto de vista neuronal, observamos un aumento significativo en la liberación de acetilcolina en ciertas áreas del cerebro. Y desde el punto de vista conductual, observamos que más ratones mostraban el llamado comportamiento de “cambio por pérdida”, en el que modificaban sus decisiones en el laberinto tras no recibir una recompensa», afirmó el autor principal, Gideon Sarpong. Cuanto mayor era el aumento de acetilcolina, más probable era que los animales cambiaran su comportamiento. Los resultados sugieren que la acetilcolina indica al cerebro que una estrategia que antes funcionaba ya no es eficaz y que se debe buscar una nueva solución.

La acetilcolina ayuda a romper viejos hábitos

Para comprobar si la acetilcolina era realmente responsable de esta flexibilidad conductual, los investigadores redujeron la capacidad de los animales para producir el neurotransmisor. El efecto fue evidente. Los ratones mostraron un comportamiento de «cambio por pérdida» significativamente menor y se aferraron con mayor frecuencia a sus decisiones anteriores, a pesar de que estas ya no conducían al éxito. Esto permitió a los científicos demostrar, por primera vez, una relación directa entre la liberación de acetilcolina y la capacidad de adaptar el comportamiento.

La acetilcolina es uno de los neurotransmisores más antiguos que se conocen e influye en numerosos procesos del cerebro. Además de su papel en la atención y la memoria, también parece actuar como una especie de señal biológica de incertidumbre y cambio. Cuando una recompensa esperada no se materializa, la actividad de la acetilcolina aumenta, lo que ayuda al cerebro a cuestionar los patrones de comportamiento existentes y a explorar nuevas posibilidades. Este mecanismo podría explicar por qué los seres humanos son capaces de aprender de los errores y adaptar su comportamiento a nuevas situaciones.

Curiosamente, no todos los grupos de interneuronas colinérgicas respondieron de la misma manera. Mientras que la mayoría de las células aumentaron su liberación de acetilcolina, algunos grupos más pequeños de células mostraron pocos cambios o incluso una disminución de la actividad. Según los investigadores, esto podría ser un mecanismo importante para conservar la información aprendida previamente. El cerebro, por lo tanto, no descarta inmediatamente una estrategia antigua, sino que continúa almacenándola por si vuelve a ser útil en el futuro.

«Esto sugiere que los ratones no olvidan necesariamente el camino anterior hacia la recompensa, sino que retienen esta información por si la situación vuelve a cambiar», afirma el Dr. Sarpong. Este equilibrio entre estabilidad y adaptabilidad se considera uno de los mayores retos para el cerebro. Por un lado, deben almacenarse los comportamientos exitosos; por otro, el cerebro no debe volverse tan rígido que ya no pueda responder a los cambios.

Implicaciones para la adicción, el trastorno obsesivo-compulsivo y la enfermedad de Parkinson

Los investigadores destacan que la flexibilidad conductual implica mucho más que un único neurotransmisor o un único tipo de célula. Numerosas regiones del cerebro, entre ellas la corteza prefrontal, los ganglios basales y el estriado, colaboran estrechamente para permitir el aprendizaje, la toma de decisiones y la adaptación. No obstante, los nuevos hallazgos aportan una pieza importante del rompecabezas para comprender estos procesos complejos. «Pero es una pieza importante del rompecabezas, ya que la actividad del estriado, donde se encuentran estas interneuronas colinérgicas, es un componente central de este sistema», subrayó el profesor Wickens. El estriado desempeña un papel clave en la formación de hábitos, la evaluación de recompensas y el control de las acciones orientadas a objetivos. Los trastornos en esta área se asocian con numerosas enfermedades neurológicas.

Más allá de la investigación básica, estos hallazgos también podrían adquirir relevancia clínica a largo plazo. La enfermedad de Parkinson implica no solo una deficiencia del neurotransmisor dopamina, sino también cambios frecuentes en el sistema de la acetilcolina. Se han observado trastornos similares en la esquizofrenia, los trastornos por consumo de sustancias y el trastorno obsesivo-compulsivo (TOC). Especialmente en los casos de adicción y TOC, a las personas afectadas les resulta a menudo difícil romper los patrones de comportamiento establecidos, incluso cuando estos tienen consecuencias negativas.

«Los niveles de acetilcolina suelen verse alterados en el tratamiento de trastornos neuropsiquiátricos como la enfermedad de Parkinson o la esquizofrenia; por lo tanto, comprender la función de este neurotransmisor es esencial para el tratamiento de muchos trastornos neuropsiquiátricos», afirmó el profesor Wickens. «Especialmente en afecciones como la adicción y el trastorno obsesivo-compulsivo, observamos dificultades para romper con los hábitos y cambiar el comportamiento. Comprender los mecanismos de la flexibilidad conductual podría, por lo tanto, ayudarnos algún día a desarrollar mejores métodos de tratamiento».

Aunque la investigación se encuentra aún en sus primeras fases y los resultados se obtuvieron inicialmente en ratones, proporcionan información valiosa sobre cómo reacciona el cerebro ante cambios inesperados. A largo plazo, estos hallazgos podrían contribuir al desarrollo de terapias que ayuden a las personas a superar hábitos nocivos con mayor facilidad, a responder de forma más flexible ante nuevas situaciones y a recuperar el control sobre su comportamiento.

Flexibilidad conductual y el reloj interno del cerebro

Los hallazgos del estudio también pueden considerarse en el contexto de la cronobiología, es decir, la investigación sobre los ritmos biológicos del cuerpo. Aunque este aspecto no se investigó directamente aquí, se sabe que la capacidad del cerebro para reaccionar con flexibilidad y adaptar las decisiones no es constante, sino que está influenciada por el ritmo circadiano. Este reloj interno regula los ciclos de sueño-vigilia, la atención, la capacidad de aprendizaje y muchos procesos cognitivos, lo que garantiza que el cerebro sea más receptivo y adaptable en determinados momentos del día que en otros.

La acetilcolina desempeña un papel central en este proceso, ya que su actividad está estrechamente relacionada con la vigilia, la atención y el procesamiento de nueva información. Dado que este neurotransmisor también parece estar implicado de manera crucial en la adaptación del comportamiento tras acontecimientos inesperados, podría servir de enlace entre la flexibilidad cognitiva y los ritmos biológicos diarios. Por lo tanto, las alteraciones del sueño o del reloj interno también podrían afectar a la capacidad de utilizar nueva información y modificar los patrones de comportamiento habituales.

También es interesante señalar que afecciones como la enfermedad de Parkinson, el trastorno obsesivo-compulsivo o los trastornos por consumo de sustancias suelen implicar tanto una adaptación conductual alterada como alteraciones del sueño y del ritmo circadiano. Esto sugiere que ambos sistemas pueden estar más estrechamente vinculados de lo que se pensaba. Aunque el presente estudio no investigó directamente esta conexión, aporta otra pieza del rompecabezas sobre cómo interactúan la organización temporal en el cerebro y la toma de decisiones flexible.