Área tegmental ventral

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Área tegmental ventral
Gray712.png
Sección transversal del cerebro medio al nivel de los colículos superiores. El tegmentum se encuentra etiquetado al centro a la derecha.
Latín [TA]: Area tegmentalis ventralis
TA A14.1.03.005
Es parte de Tegmento del cerebro medio
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El tegmento ventral (tegmentum es una palabra latina que significa recubrimiento), mejor conocido como área tegmental ventral de Tsai (ATV)[1] es un grupo de neuronas localizadas cerca de la línea media del piso del mesencéfalo. El ATV es el punto de origen donde se encuentran los cuerpos de las células dopaminérgicas del sistema dopaminérgico mesocorticolímbico, y se encuentra ampliamente implicado en el sistema de recompensa natural del cerebro, el mismo que actúa en numerosas adicciones. Es importante en la cognición, motivación, orgasmo,[2] dependencia a las drogas, emociones intensas relacionadas con el amor, y varios desórdenes psiquiátricos. El ATV contiene neuronas que se proyectan hacia numerosas áreas del cerebro, desde la corteza prefrontal (CPF) hasta el tallo cerebral pasando por numerosas regiones entre estas dos.

Anatomía[editar]

Localización anatómica del ATV en humanos.

A menudo los neurobiólogos, han experimentado grandes dificultades para distinguir el ATV de la substantia nigra (SN) y núcleos aledaños ya sea en humanos como en otros primates. Originalmente, el tegmento ventral fue designado como nucleus, pero con el tiempo el término área devino más adecuado debido a las características citoarquitectónicas heterogéneas de la región y a la falta de bordes definidos que lo separaran de las regiones adyacentes. Debido a los aferentes selectivos relacionados con el límbico del ATV, las células de esta región reciben la designación A10 para diferenciarlas de las células que las rodean.

Localización[editar]

El ATV se localiza en el cerebro medio, entre otras áreas mayores, algunas de las cuales se describen aquí. Los cuerpos mamilares y el hipotálamo posterior, ambos incluidos en el diencéfalo, se extienden en dirección rostral a partir del ATV. El nucleus ruber (núcleo rojo) se encuentra situado lateralmente y las fibras oculomotoras se encuentran ubicadas ventromedialmente en relacion al ATV. El pons y el romboencéfalo se ubican caudalmente, mientras que la substantia nigra se encuentra localizada lateralmente en relación al ATV.

Estructura[editar]

En 1987, Oades identificó cuatro núcleos primarios en el grupo de células A10 del ATV: el nucleus paranigralis (Npn), el nucleus parabrachialis pigmentosus (Npbp), el nucleus interfascicularis (Nif), y los nucleus linearis (Nln) caudalis y rostralis. En la actualidad, los científicos dividen al ATV en cuatro zonas similares que se denominan núcleos paranigrales (NP), área pigmentada parabraquial (PBP), área parafascicular retroflexa (PFR), y cola tegmental ventral (VTT), que adhiere aproximadamente a las divisiones previas. Algunas definiciones del ATV incluyen además los nucleos de la línea media (por ejmplo el núcleo interfascicular, el núcleo lineal rostral, y el núcleo lineal central).

Los núcleos paranigrales y el área pigmentada parabraquial son ricos en células dopaminérgicas, mientras que las otras dos regiones poseen una baja densidad de este tipo de neuronas. El área parafascicular retroflexa y la cola tegmental ventral contienen una baja densidad de células positivas para la tirosina hidroxilasa que son pequeñas de tamaño y se tiñen débilmente. Por otro lado, los NP y PBP consisten principalmente de células medias a grandes, positivas para TH, que se tiñen moderadamente.

Función[editar]

Como se comentaba anteriormente, el ATV, particularmente las neuronas dopaminérgicas del ATV, desmpeñan diversas funciones en el sistema de recompensa, motivación, cognición, dependencia a las drogas, y puede ser foco de varios trastornos psiquiátricos. Se ha demostrado también que procesa varios tipos de emociones salidas de la amígdala, donde podría además desempeñar un papel en la evitación y el condicionamiento por miedo. Se ha demostrado por medio de grabaciones electrofisiológicas que las neuronas del ATV respnden a un estímulo novedoso, a recompensas inesperadas, y pistas sensitivas de recompensa predictiva. El patrón de disparo de estas células es consistente con la codificación de un error de expectativa de recompensa. En 2006 en unos estudios de IRM conducidos por Helen Fisher y su equipo de investigación encontraron y documentaron varios estados emocionales relacionados con amor intenso que tienen correlación con actividad en el ATV, lo cual podría explicar los comportamientos obsesivos de parejas rechazadas ya que este mecanismo se encuentra compartido por el sistema de recompensa.

Presencia de uniones comunicantes[editar]

El ATV ha mostrado poseer una amplia red de céluas GABAérgicas que se encuentran interconectadas por medio de uniones comunicantes. Esta red permite la conducción eléctrica, que es considerablemente más rápida que la conducción química de señales entre sinapsis.

Desarrollo[editar]

Debido a que se desarrollan de un tejido embrional común, y a que se superponen parcialmente en sus campos de proyección, las células dopaminérgicas carecen de áreas anatómicas claramente definidas. Durante el desarrollo del cerebro mamífero, tanto la substantia nigra como las neuronas del ATV se proyectan inicialmente hacia el striatum dorsolateral y ventromedial. Sin embargo, al momento del nacimiento, las neuronas dopaminérgicas de la SN se proyectan exclusivamente hacia el interior del striatum dorsolateral, y las neuronas dopaminérgicas de ATV se proyectan únicamente hacia el interior del striatum ventromedial.

Esta poda de conexiones ocurre por medio de la eliminación de colaterales innecesarias.

Composición neuronal[editar]

El ATV, al igual que la substantia nigra, se encuentra poblada por neuronas dopaminérgicas pigmentadas con melanina.[3] Recientes estudios han sugerido que las neuronas dopaminérgicas comprenden entre el 50 y el 60% de todas las neuronas del ATV,[4] lo que resulta contrario a la evidencia previa que afirmaba que el 77% de las neuronas dentro del ATV eran dopaminérgicas.[5] Además existe una población mesurable de neuronas GABAérgicas en el ATV. Estas neuronas GABAérgicas regulan el disparo de sus contrapartes dopaminérgicas y envían proyecciones a través del cerebro, hacia, pero no limitado a, las siguientes regiones: la corteza prefrontal, el nucleus accumbens,y el locus coeruleus. El ATV contiene además un pequeño porcentaje de neuronas excitatorias glutamatérgicas.

Anatomía comparada[editar]

Todos los estudios desde 1964 han hecho énfasis en la impactante similitud general que existe entre el ATV de todos los mamíferos, desde ratones hasta humanos. Estos estudios han enfocado sus esfuerzos en ratas, conejos, perros, gatos, zarigüeyas, primates no humanos, y humanos. Sin ebargo se han notado ligeras diferencias, tales como cambios en la extensión dorsal de las células A10. Más específicamente, el pico dorsal de células A10 es más extenso en primates cuando se lo compara con otros mamíferos. Lo que es más, el número de células dopaminérgicas en el ATV aumenta con la progresión filogenética; por ejemplo, el ATV del ratón contiene aproximadamente 25.000 neuronas; mientras que el ATV de un hombre de 33 años contiene alrededor de 450.000 células.

Vías eferentes[editar]

Las dos principales proyecciones de fibras eferentes del ATV son la vía mesocortical y la vía mesolímbica, las cuales corresponden al córtex prefrontal y nucleus accumbens respectivamente.[6] [7] El grupo completo de proyecciones, todas las cuales hacen uso de dopamina como su neurotransmisor primario, se lista a continuación.[6]

  • Proyecciones del área tegmental ventral (ATV)[6]

Entradas[editar]

Casi todas las áreas que reciben proyecciones del ATV emiten proyecciones de vuelta. Por lo tanto el tegmentum ventral se encuentra recíprocamente conectado con un amplio rango de estructuras a lo largo y a lo ancho del cerebro, sugiriendo que esto podría tener un rol en el control de la función del área altamente desarrollada y filogenéticamente mucho más reciente del neocortex, como así también en las áreas filogenéticamente más antiguas del sistema límbico.

Hay aferentes exitatorias glutamatérgicas surgiendo de la mayor parte de las estructuras que se proyectan hacia el ATV. Estos aferentes glutamatérgicos desempeñan un papel clave en la regulación del disparo de las células del ATV. Cuando las neuronas glutamatérgicas se activan, las tasas de disparo de las neuronas dopaminérgicas en el ATV aumenta, y esto induce disparos en ráfagas masivas. Los estudios han demostrado que estas acciones glutamatérgicas en el ATV son críticas para los efectos de las drogas de abuso. Por el contrario, el ATVt se proyecta hacia el ATV con aferentes GABAérgicas, funcionando como un "freno maestro" para las vías dopaminérgicas del ATV.[8] [9]

Las aferentes subpalladiales que ingresan al ATV son principalmente GABAérgicas, y, por lo tanto, actúan como inhibidoras. Hay una vía sustancial proveniente del área subpalladial en dirección hacia el ATV. Cuando esta vía se encuentra desinhibida, un aumento en la liberación de dopamina en la vía mesolímbica amplifica la actividad locomotora.

Bucle límbico[editar]

Referencias[editar]

  1. PubMed
  2. PubMed
  3. [1]
  4. Margolis EB, Lock H, Hjelmstad GO, Fields HL. 2006b. The ventral tegmental area revisited: Is there an electrophysiological marker for dopaminergic neurons? J. Physiol. 577(3) 907–24
  5. Johnson, S.W., & North, R.A., (1992). TWO TYPES OF NEURONE IN THE RAT VENTRAL TEGMENTAL AREA AND THEIR SYNAPTIC INPUTS" Journal of Physiology 450, p. 455-468
  6. a b c Malenka RC, Nestler EJ, Hyman SE (2009). «Chapter 6: Widely Projecting Systems: Monoamines, Acetylcholine, and Orexin». En Sydor A, Brown RY. Molecular Neuropharmacology: A Foundation for Clinical Neuroscience (2nd edición). New York: McGraw-Hill Medical. pp. 147–148, 154–157. ISBN 9780071481274. «Neurons from the SNc densely innervate the dorsal striatum where they play a critical role in the learning and execution of motor programs. Neurons from the VTA innervate the ventral striatum (nucleus accumbens), olfactory bulb, amygdala, hippocampus, orbital and medial prefrontal cortex, and cingulate cortex. VTA DA neurons play a critical role in motivation, reward-related behavior, attention, and multiple forms of memory. ... Thus, acting in diverse terminal fields, dopamine confers motivational salience ("wanting") on the reward itself or associated cues (nucleus accumbens shell region), updates the value placed on different goals in light of this new experience (orbital prefrontal cortex), helps consolidate multiple forms of memory (amygdala and hippocampus), and encodes new motor programs that will facilitate obtaining this reward in the future (nucleus accumbens core region and dorsal striatum). ... DA has multiple actions in the prefrontal cortex. It promotes the "cognitive control" of behavior: the selection and successful monitoring of behavior to facilitate attainment of chosen goals. Aspects of cognitive control in which DA plays a role include working memory, the ability to hold information "on line" in order to guide actions, suppression of prepotent behaviors that compete with goal-directed actions, and control of attention and thus the ability to overcome distractions. ... Noradrenergic projections from the LC thus interact with dopaminergic projections from the VTA to regulate cognitive control. ...» 
  7. Nechifor M (March 2008). «Magnesium in drug dependences». Magnes Res 21 (1): 5–15. PMID 18557129. 
  8. Bourdy R, Barrot M (November 2012). «A new control center for dopaminergic systems: pulling the VTA by the tail». Trends Neurosci. 35 (11): 681–690. doi:10.1016/j.tins.2012.06.007. PMID 22824232. «In light of the crucial role of the tVTA in the opiate control of dopamine activity ...
    In the context of addiction, the tVTA is a target for psychostimulant-induced plasticity [1,6,23] and is also essential for morphine action on dopamine neurons [19]. This latter finding suggests that the classical disinhibition model may need to be revisited in light of the GABAergic control that the tVTA exerts on dopamine systems. ...
    The tVTA is rich in inhibitory GABA neurons expressing μ-opioid receptors and sends extensive projections toward midbrain dopamine cells. It is proposed as a major brake for dopamine systems. ...
    The tVTA was initially described in rats as a bilateral cluster of GABA neurons within the posterior VTA, dorsolateral to the interpeduncular nucleus, and expressing FosB/ΔFosB after psychostimulant administration [1]. However, the Fos staining showed that this group of cells extends caudally beyond the defined borders of the VTA [1], shifting dorsally to become embedded within the superior cerebellar peduncle [2]. Around the same time as the tVTA was described, a region caudal to the rat VTA and lateral to the median raphe was proposed to influence passive aversive responses [24]. This region belongs to the reticular formation and was later designated as RMTg [3]. The RMTg extends rostrally, shifting ventrally to become embedded within the posterior VTA. A similar region has also been observed in primates [18] and in mice [25]. There is now agreement that the tVTA and RMTg are two faces of the same structure.»
     
  9. Barrot M, Sesack SR, Georges F, Pistis M, Hong S, Jhou TC (October 2012). «Braking dopamine systems: a new GABA master structure for mesolimbic and nigrostriatal functions». J. Neurosci. 32 (41): 14094–14101. doi:10.1523/JNEUROSCI.3370-12.2012. PMC 3513755. PMID 23055478. «The tVTA/RMTg sends dense GABA projections to VTA and substantia nigra neurons. ...
    Indeed, tVTA/RMTg cells express high levels of mu-opioid receptors (Jhou et al., 2009a, 2012; Jalabert et al., 2011), and in vivo, ex vivo and optogenetic electrophysiological approaches demonstrated that morphine excites dopamine neurons by targeting receptors localized to tVTA/RMTg cell bodies as well as its terminals within the VTA (Jalabert et al., 2011; Lecca et al., 2011; Matsui and Williams, 2011; Lecca et al., 2012). ... Recent research on the tVTA/RMTg started from observations related to psychostimulant induction of FosB/ΔFosB (Perrotti et al., 2005) and to the control of aversive responses (Jhou, 2005). The rat tVTA/RMTg showed a neuroanatomically delimited increase in the expression of Fos-related proteins following exposure to psychostimulants (Scammel et al., 2000; Perrotti et al., 2005; Geisler et al., 2008; Jhou et al., 2009a; Kaufling et al., 2009, 2010a, 2010b; Rottlant et al., 2010; Zahm et al., 2010; Cornish et al., 2012). This induction was observed with both acute and chronic exposure to psychostimulants, and with both self-administration and non-contingent administration. There is a strong selectivity of this molecular response, as the Fos-related induction was never observed with non-psychostimulant drugs (Perrotti et al., 2005; Kaufling et al., 2010b).»