Mecanismos telencefálicos que subyacen a los componentes nociceptivos, afectivos y cognitivos del dolor en teleósteos: un modelo para la investigación de los mecanismos corticales del dolor, y su evolución en los vertebrados

Abstract

La cuestión sobre si los peces poseen los sustratos neurales necesarios para la percepción del dolor ha suscitado un intenso debate en los últimos años y sigue siendo una cuestión controvertida en la actualidad. El objetivo del presente trabajo es identificar los posibles mecanismos cerebrales para el procesamiento del dolor en el palio del telencéfalo de la carpa dorada (Carassius auratus). Para ello, analizamos los patrones de activación paliales durante el procesamiento de estímulos nociceptivos y nonociceptivos mediante la técnica de neuroimagen mediante fluorocromos sensibles al voltaje. Los resultados muestran que estímulos somatosensoriales neutros producen la activación del área Dm4, mientras que los estímulos potencialmente dolorosos producen la activación simultánea de las áreas Dm2 y Dm4. Por lo tanto la activación conjunta de las áreas Dm4 y Dm2 podría considerarse una neurofirma de la percepción del dolor en la carpa dorada. El grado de activación de la red Dm4-Dm2 se correlaciona con la intensidad de la estimulación y con la salida conductual emocional (bradicardia). Los experimentos de cartografía muestran que los patrones de actividad del área Dm4 mantienen una organización somatotópica y que este área codifica un tanto la localización espacial del estímulo en el cuerpo como su intensidad, tanto para estímulos nociceptivos como para estímulos somatosensoriales neutros, lo que sugiere que una función sensorial de este área del palio. No obstante, el área Dm4 desempeña también funciones viscerosensoriales y visceromotoras, por lo que probablemente este área integra información sensorial y visceral en una representación del estado corporal. Mediante un experimento de condicionamiento clásico discriminativo empleando estímulos auditivos como estímulos condicionados y microestimulación eléctrica localizada en las regiones Dm2 y Dm4 como estímulo incondicionado obtuvimos que la activación de Dm2 (o del sistema Dm2-Dm4) es igual de efectiva que un estímulo nociceptivo natural (un choque eléctrico en la piel) para la adquisición de la valencia negativa asociada a los estímulos dolorosos, mientras que la estimulación de Dm4 no produjo condicionamiento. Estos resultados sugieren la existencia de una red palial de representación tanto de las dimensiones sensoriales de los estímulos dolorosos, como de su dimensión hedónica y afectiva. Esta red incluiría mapas de representación e integración de la información interoceptiva y exteroceptiva (en Dm4) que en interacción con regiones multimodales (Dm2) asignarían valencia hedónica a los estímulos y situaciones, dando lugar a representaciones integradas, lo que constituiría un sustrato neural palial para la generación de la percepción del dolor. El perfil funcional de la red Dm4-Dm2 guarda una estrecha similitud funcional con la red neural formada por la corteza insular y el córtex cingulado anterior de los mamíferos. Los presentes resultados sugieren que los mecanismos paliales que generan la experiencia del dolor podrían estar conservados en los peces teleósteos, y podrían haber estado ya presentes en el último ancestro común de los mamíferos y los teleósteos.

The question of whether fish possess the neural substrates necessary for the perception of pain has sparked intense debate in recent years and remains a controversial issue today. The aim of this study is to identify possible brain mechanisms for pain processing in the pallium of the telencephalon of the goldfish (Carassius auratus). To do so, we analyzed pallial activation patterns during the processing of nociceptive and non-nociceptive stimuli using voltagesensitive fluorochrome neuroimaging techniques. The results show that neutral somatosensory stimuli activate the Dm4 area, while potentially painful stimuli simultaneously activate the Dm2 and Dm4 areas. Therefore, the joint activation of the Dm4 and Dm2 areas could be considered a neurosignature of pain perception in the goldfish. The degree of activation in the Dm4-Dm2 network correlates with the intensity of stimulation and with emotional behavioral output (bradycardia).