Ilana B. Witten es una neurocientífica estadounidense y profesora de psicología y neurociencia en la Universidad de Princeton . Witten estudia la vía mesolímbica , centrándose en los mecanismos del circuito neuronal estriado que impulsan el aprendizaje de recompensa y la toma de decisiones.
Witten creció en Princeton, Nueva Jersey , donde sus padres eran profesores en la Universidad de Princeton . [1] Su padre, Edward Witten , es físico teórico y profesor de matemáticas en la Universidad de Princeton , y su madre, Chiara Nappi, es profesora de física. [1] Witten asistió a Princeton High School en su ciudad natal y luego se quedó cerca de casa asistiendo a la Universidad de Princeton para su educación universitaria. [1] La hermana de Witten, Daniela Witten , obtuvo una licenciatura en matemáticas y biología en la Universidad de Stanford. [2]
En Princeton , Witten se especializó en física, pero fue durante sus estudios universitarios cuando quedó fascinada por la biología, específicamente la neurociencia. [1] Durante su primer año en Princeton, Witten trabajó como asistente de investigación en el laboratorio de Lee Merrill Silver , estudiando biología molecular y genética. [3] Más adelante en su carrera universitaria, Witten se unió al laboratorio de Michael J. Berry, donde realizó investigaciones para su tesis universitaria en neurociencia computacional. [4] Su tesis de licenciatura con honores se tituló “Pruebas de eficiencia metabólica en el código neuronal de la retina” y fue premiada por el Departamento de Física. [4] Witten se graduó con una licenciatura en física en 2002 en Princeton . [1]
Inspirada por sus experiencias de investigación de pregrado, Witten continuó su educación de posgrado en neurociencia en la Universidad de Stanford en 2003. [5] Bajo la tutoría de Eric Knudsen , Witten exploró los mecanismos neurobiológicos de la atención y las estrategias de procesamiento de información en el sistema nervioso central de los búhos. [6]
La predicción es un cálculo neuronal fundamental realizado por el cerebro para mediar respuestas conductuales apropiadas ante entornos cambiantes e inciertos. [7] En sus primeros trabajos de posgrado, Witten exploró cómo un circuito neuronal específico en la lechuza predice la ubicación de los estímulos auditivos de movimiento. [7] El tectum óptico es un área del cerebro de la lechuza que ayuda a orientar la mirada de la lechuza hacia un estímulo auditivo, y esto es posible gracias a las neuronas que codifican información del sistema auditivo para crear un mapa topográfico del espacio auditivo. [7] Witten quería comprender cómo cambia este mapa topográfico cuando los estímulos auditivos se mueven. [7] Descubrió que los campos auditivos receptivos se agudizan y cambian con la posición del estímulo, lo que demuestra que los campos auditivos realizan cambios predictivos para rastrear la ubicación de los estímulos auditivos. [7]
Witten luego se interesó en explorar cómo el cerebro detecta un objeto singular cuando debe integrar una variedad de estímulos sensoriales e información de varios canales. [8] Utilizando un modelo de plasticidad hebbiana , Witten propuso que la plasticidad sináptica subyacente a la detección y representación de objetos en el cerebro resulta de la diferencia en las representaciones espaciales de un tipo de entrada en relación con la de otro. [8] Descubrió que la cantidad de plasticidad de cada canal de información sensorial dependía de la fuerza y la amplitud del campo receptivo de ese canal. [8] Con aportes más fuertes que guían la plasticidad, esto podría explicar el desarrollo y mantenimiento de representaciones sensoriales alineadas en el cerebro. [8]
Después de defender su doctorado en 2008, Witten permaneció en Stanford para realizar sus estudios postdoctorales en el laboratorio de Karl Deisseroth . [1] Bajo la tutoría de Deisseroth, Witten aprendió a utilizar tecnologías optogenéticas para diseccionar tipos de células genéticamente definidas dentro de los circuitos neuronales, y el interés particular de Witten eran las neuronas colinérgicas en los circuitos de recompensa del cerebro. [9] En un artículo del primer autor en Science , publicado en 2010, Witten analizó el papel de las neuronas colinérgicas en el núcleo accumbens que, aunque representan solo el 1% de las neuronas locales, desempeñan funciones importantes en la modulación de los circuitos y el comportamiento de conducción. [9] Además, descubrió que estas interneuronas colinérgicas se activaban con la administración de cocaína, pero silenciarlas conducía a un aumento de la actividad de las neuronas espinosas medias en el NaC y prevenía el condicionamiento de la cocaína en ratones. [9] El hallazgo de Witten destacó el papel fundamental que una población tan pequeña de neuronas puede desempeñar en la mediación de los resultados conductuales. [8]
Dado que la inhibición de las interneuronas colinérgicas en el cuerpo estriado mejoró el condicionamiento inducido por fármacos, Witten y Deisseroth presentaron una patente para el uso de tecnologías optogenéticas en interneuronas colinérgicas en la NAc o cuerpo estriado. [10] Propusieron utilizar primero la tecnología para comprender mejor los comportamientos de recompensa y la adicción en modelos de roedores, y luego apuntar a circuitos neuronales específicos en el tratamiento de trastornos de adicción en humanos mediante la administración de polinucleótidos que codifican opsina en el cuerpo estriado. [10] A través de estimulación óptica o eléctrica, esta tecnología permitiría estrategias de tratamiento temporalmente precisas para quienes padecen adicción. [10]
Luego, Witten quiso aplicar la optogenética a modelos de ratas para explorar los circuitos de recompensa neuronal, por lo que creó las líneas conductoras Th::Cre y Chat::Cre en ratas. [11] Con estas nuevas líneas conductoras, Witten inyectó virus para expresar opsinas dependientes de Cre en el cerebro de rata para aclarar la relación causal entre la activación de neuronas de dopamina y el refuerzo positivo en sus nuevas líneas conductoras de velocidad. [11] Witten confirmó que la estimulación de las neuronas de dopamina del área tegmental ventral en ratas Th::Cre produjo autoestimulación intracraneal que destacó el poder de su herramienta para diseccionar circuitos neuronales específicos en ratas usando optogenética, lo que antes no era posible. [11]
Witten continuó explorando los circuitos colinérgicos en el cuerpo estriado y el papel de las neuronas de dopamina en el impulso de conductas de recompensa durante su estancia en el Laboratorio Deisseroth y se convirtió en coautora de muchos artículos durante sus cuatro años en el laboratorio. [12]
Tras un trabajo postdoctoral en el Laboratorio Deisseroth, Witten fue contratado por la Universidad de Princeton en 2012 para convertirse en profesor asistente de psicología y neurociencia en el Instituto de Neurociencia y el Departamento de Psicología de Princeton. [1] Witten abrió su laboratorio en Princeton y se dedicó a explorar los circuitos neuronales que impulsan el aprendizaje de recompensas y la toma de decisiones en modelos de roedores. [5] Mediante el uso de técnicas como optogenética, comportamiento de roedores, electrofisiología, imágenes y modelado computacional, Witten y su equipo pueden descubrir mecanismos novedosos mediante los cuales los circuitos estriatales y otros circuitos de recompensa impulsan comportamientos. [5] En 2018, Ilana fue ascendida a profesora asociada y se le concedió la titularidad en la Universidad de Princeton. [13]
Además de su papel como investigadora principal, Witten es miembro del comité de admisión de estudiantes de posgrado del PNI, miembro del comité de selección de URM para el programa de verano del PNI, miembro del comité de rediseño del plan de estudios de los estudiantes de posgrado, así como muchas otras funciones en el comité para apoyar a su comunidad de neurociencia de Princeton. [5] Witten también imparte muchas clases en Princeton y es miembro de BRAIN CoGS (Circuitos de sistemas cognitivos), un proyecto de siete laboratorios financiado por los NIH para comprender cómo la función de la memoria de trabajo subyace a la toma de decisiones. [14]
En 2016, Witten y su equipo en Princeton publicaron un artículo que analiza las distintas funciones de diferentes poblaciones de neuronas dopaminérgicas del mesencéfalo definidas por su región objetivo del cuerpo estriado. [15] Descubrieron que las neuronas de dopamina que se proyectan al cuerpo estriado ventral tienen respuestas más fuertes para recompensar el consumo y recompensar las señales de predicción, mientras que las neuronas de dopamina que se proyectan al cuerpo estriado dorsomedial responden con fuerza a las elecciones contralaterales. [15] Aunque ambas subpoblaciones mostraron un error de predicción de recompensa, los hallazgos de Witten muestran que las distintas ubicaciones de entrada terminal de dopamina respaldan la especialización de la función en el cuerpo estriado. [15]
Continuando con el estudio de las neuronas estriatales implicadas en el aprendizaje de recompensa, Witten volvió a los hallazgos de su trabajo postdoctoral sobre interneuronas estriatales colinérgicas para investigar la conexión entre sus perfiles de actividad, plasticidad sináptica y aprendizaje de recompensa. [16] Witten y su equipo descubrieron que la actividad de las neuronas colinérgicas regula la extinción de las asociaciones aprendidas en el contexto de la cocaína. [16] Además, las neuronas colinérgicas median una reducción sostenida de la entrada glutamatérgica presináptica a las neuronas espinosas medias del cuerpo estriado. [16] Este trabajo destacó, por primera vez, el papel modulador de las interneuronas colinérgicas en el cuerpo estriado. [dieciséis]
Dado que la interacción social es intrínsecamente gratificante, Witten se interesó en dar forma a parte de su programa de investigación en torno a la comprensión del procesamiento de la información social dentro del sistema de recompensa dopaminérgico. En 2017, Witten y su equipo exploraron un subconjunto único de neuronas corticales prelímbicas (PL) implicadas en el comportamiento social que se proyectan al núcleo accumbens (NAc), la amígdala y el área tegmental ventral. [17] Curiosamente, la activación de la proyección PL-NAc condujo a una disminución de la preferencia social, por lo que Witten y su equipo intentaron comprender qué información transmitía esta proyección. [17] Descubrieron que transmitía información espacial y social que permitía la formación de asociaciones socioespaciales para guiar el comportamiento social. [17]
Witten y sus colegas examinaron luego las neuronas dopaminérgicas del VTA con más rigor. [18] Aunque estas neuronas están canónicamente asociadas con los circuitos de recompensa, se han implicado en varias otras variables de comportamiento, por lo que Witten estaba interesado en observar su capacidad para codificar recompensas, señales de predicción de recompensas, historial de recompensas, posición espacial, cinemática y comportamiento. elección. [18] A través de imágenes de calcio in vivo, Witten y su equipo encontraron grupos funcionales de neuronas VTA DA asociadas con variables asociadas con recompensa y no asociadas con recompensa, y estas neuronas también estaban agrupadas espacialmente dentro del VTA. [18]
{{cite journal}}: Citar diario requiere |journal=( ayuda )