La preferencia condicionada de lugar (CPP) es una forma de condicionamiento pavloviano que se utiliza para medir los efectos motivacionales de objetos o experiencias. [1] Esta motivación proviene del aspecto placentero de la experiencia, de modo que el cerebro pueda recordar el contexto que rodeó el "encuentro". [2] Al medir la cantidad de tiempo que un animal pasa en un área que se ha asociado con un estímulo, los investigadores pueden inferir el gusto del animal por el estímulo. [3] Este paradigma también se puede utilizar para medir la aversión condicionada a un lugar con un procedimiento idéntico que implica estímulos aversivos. Ambos procedimientos suelen implicar ratones o ratas como sujetos. [4] [5] Este procedimiento se puede utilizar para medir la extinción y el restablecimiento del estímulo condicionado. Ciertas drogas se utilizan en este paradigma para medir sus propiedades de refuerzo. Se utilizan dos métodos diferentes para elegir los compartimentos que se van a condicionar, y estos son sesgados e imparciales. El método sesgado permite que el animal explore el aparato, y el compartimento que menos le gusta es aquel en el que se le administra el fármaco y el que más le gusta es aquel en el que se le inyecta el vehículo (sin el fármaco). [6] Este método permite que el animal elija el compartimento en el que recibe el fármaco y el vehículo. En cambio, el método imparcial no permite que el animal elija en qué compartimento recibe el fármaco y el vehículo. En cambio, el investigador elige los compartimentos. [6]
También se ha demostrado que los seres humanos desarrollan preferencias condicionadas de lugar; por ejemplo, las personas que toman dosis terapéuticas de anfetamina desarrollan un CPP para el lugar donde consumieron la droga. [7] [8]
Al igual que en el condicionamiento pavloviano, un estímulo neutro inicial , en este caso, las señales ambientales, se empareja repetidamente con un estímulo incondicionado que produce naturalmente una respuesta antes del condicionamiento (la respuesta incondicionada). Con el tiempo y los emparejamientos, el estímulo neutro llegará a provocar respuestas similares a la respuesta incondicionada. En la preferencia de lugar condicionada, el estímulo incondicionado podría ser cualquier cantidad de cosas, incluidas bolitas de comida, [9] agua, [10] líquido dulce, [11] juguetes nuevos, [12] interacción social, [13] intoxicación por drogas, abstinencia de drogas, descarga eléctrica en los pies, enfermedad, correr en rueda [14] o cópula. [15] Las señales ambientales inicialmente neutrales se asocian con las propiedades motivacionales del estímulo incondicionado que conducen a la aproximación o la evitación del entorno. A menudo, en la práctica, se utiliza un grupo de control y un grupo de tratamiento para fortalecer la capacidad de hacer afirmaciones causales a partir de los resultados. Al grupo de tratamiento se le administra el estímulo incondicionado mientras que al grupo de control se le da solución salina o nada para controlar todos los elementos del procedimiento. [16]
El protocolo de preferencia de lugar condicionado utiliza un aparato que contiene dos o más compartimentos o áreas. Estos dos compartimentos están diseñados de modo que el animal pueda distinguir entre ellos. Se pueden utilizar paredes o suelos con patrones diferentes o diferentes tipos de texturas de suelo para garantizar que el animal pueda distinguir entre los compartimentos. [16]
La preferencia de lugar condicionada implica tres fases: habituación , condicionamiento y prueba de preferencia .
En el procedimiento de habituación, se le da al animal la oportunidad de explorar el aparato. [16] Esto se hace para reducir los efectos de la novedad y generalmente consiste en una prueba de cinco minutos. [16]
En la fase de condicionamiento, el estímulo incondicionado (p. ej., morfina) se administra al animal (normalmente un ratón o una rata) del grupo de tratamiento. [16] En esta fase del procedimiento, al animal solo se le permite el acceso a un compartimento del aparato. [17] Este compartimento se asociará con los efectos motivacionales del estímulo incondicionado. [1] El entorno llegará a provocar un acercamiento o una evitación-retirada dependiendo de la naturaleza del estímulo incondicionado. El procedimiento de condicionamiento suele constar de ocho o más sesiones de cinco minutos.
En la fase de prueba de preferencia, se permite al animal acceso sin restricciones a todos los compartimentos del aparato. [17] Durante la prueba, el tiempo que un sujeto pasa en cada compartimento se mide en segundos. [16] Los protocolos modernos utilizan sistemas comerciales de seguimiento automatizado para medir el tiempo; sin embargo, también se utiliza la medición manual. Se utilizan pruebas estadísticas para determinar si existe una diferencia significativa en el tiempo en comparación con un grupo de control o el tiempo de preacondicionamiento del mismo grupo (valor de referencia). [16] La fuerza del condicionamiento se infiere por la magnitud de la diferencia o por la cantidad de tiempo que tarda la respuesta en mostrar la extinción . [16]
En el procedimiento estándar de preferencia de lugar condicionada, cuando el estímulo incondicionado es gratificante, los roedores tendrán más probabilidades de acercarse al compartimento que contiene las señales asociadas con él. [16] Alternativamente, cuando el estímulo incondicionado es aversivo, los roedores tendrán más probabilidades de escapar y evitar el compartimento que contiene las señales asociadas con él. [16] El momento de la presentación del estímulo incondicionado puede determinar si la preferencia o la aversión al lugar serán condicionadas. [1] Por ejemplo, en ensayos que prueban drogas de abuso, si el animal experimenta los efectos placenteros iniciales de la droga mientras está en el contexto de condicionamiento, el resultado probablemente será una preferencia de lugar condicionada. [1] Sin embargo, si se le da la droga al animal y luego el experimentador implementa un retraso suficiente para que el animal experimente los efectos posteriores negativos de la droga, es más probable que ocurra la aversión al lugar condicionada. [1] El experimentador puede manipular el momento de estos eventos para condicionar la preferencia o la evitación del lugar. [1]
El protocolo de preferencia y aversión condicionada a lugares tiene numerosas ventajas. Es metodológicamente sencillo y sólo se necesitan dos o tres semanas para realizar todos los pasos del procedimiento. [16] En algunos casos, el condicionamiento puede producirse con dos pares de estímulos y contextos. [18] Permite comprobar tanto los efectos gratificantes como los aversivos y proporciona información única sobre los efectos motivacionales de los estímulos incondicionados. [1] [16] Aunque el protocolo se utiliza con mayor frecuencia con ratones y ratas, se puede adaptar para su uso en otras especies, como pájaros y otros roedores. [19] [20]
En las pruebas de drogas, la recompensa condicionada o los efectos aversivos pueden probarse en un estado libre de drogas donde los animales no se verán afectados por el uso de drogas. [16] La prueba también es sensible a los efectos de dosis bajas de drogas. [16] La preferencia de lugar condicionada es muy adecuada para medir el perfil temporal de las drogas (el patrón de efectos gratificantes y aversivos), así como los efectos aversivos de la abstinencia . [17] Esto puede hacerse variando el momento de la administración de la droga en relación con la presentación del contexto que se va a condicionar. [21] El procedimiento también puede utilizarse para medir los circuitos neuronales involucrados en la recompensa de la droga. [22]
El protocolo de preferencia y aversión condicionadas a lugares presenta varias desventajas y limitaciones. Tal vez la desventaja más importante sea que, a pesar de los mejores esfuerzos de los experimentadores por acostumbrar a los animales al procedimiento antes del condicionamiento, los efectos de búsqueda de novedades pueden distorsionar los datos. [23]
Otra limitación del procedimiento es la distinción entre un aparato de CPP sesgado y uno imparcial. Algunos autores indican la importancia de declarar en la publicación qué tipo de casilla de CPP se ha utilizado. [24] Por lo tanto, se necesita una prueba previa para definir una posible preferencia existente por un compartimento. En un contexto sesgado, se trata de mostrar un CPP absoluto para el lugar inicialmente no preferido. De lo contrario, por ejemplo, cuando se utilizan fármacos ansiolíticos como agente de recompensa, solo podemos interpretar que la preferencia relativa de lugar se deriva del efecto ansiolítico del fármaco. Por otro lado, con un diseño sesgado, podemos distinguir entre los efectos ansiolíticos y antiaversivos de los fármacos independientemente de los posibles efectos de recompensa genuinos. [25]
Además, las personas que manipularán animales deben estar entrenadas para hacer esto de manera constante a fin de minimizar el estrés en el animal. [16] Se ha demostrado que el manejo estresante en roedores puede debilitar el condicionamiento. [26]
Existe un debate sobre si los resultados obtenidos a partir de estudios de fármacos pueden generalizarse o no a la recompensa de fármacos en humanos. [17] Se ha afirmado que, dado que el animal recibe pasivamente el fármaco, no se puede comparar. [27]
La extinción en el paradigma de preferencia condicionada de lugar es el proceso por el cual la asociación del compartimento de lugar con los estímulos aversivos o apetitivos emparejados se reduce en gran medida, disminuyendo así la preferencia o aversión al lugar. [28] La extinción ocurre cuando el estímulo condicionado se presenta en ensayos repetidos sin la presencia del estímulo apetitivo o aversivo. Por ejemplo, si al animal se le hubiera dado un estímulo alimentario reforzante cuando estaba en un compartimento de lugar y estableciera una preferencia por ese lugar, el proceso de extinción se implementaría colocando al animal en el compartimento pero sin darle el estímulo alimentario reforzante (estímulo incondicionado) mientras estuviera en el compartimento. El proceso de extinción se puede utilizar con ratones knock out para establecer si ciertos receptores están particularmente involucrados en el proceso de extinción. Los investigadores también utilizan la extinción para estudiar diferentes formas de restablecimiento. [29]
La reinstalación es un método utilizado en procedimientos de prueba con animales, incluyendo CPP y autoadministración . A menudo se utiliza para modelar el comportamiento de la recaída de drogas en humanos, aunque su validez es un tema de debate. [30] La reinstalación es la rápida readquisición de un comportamiento extinto, que es causado por la presentación del estímulo incondicionado , por estrés o por señales de contexto. Esto demuestra que el proceso de extinción no elimina una asociación, ya que la asociación entre el UCS y el CS puede ser rápidamente readquirida. [31] En el contexto de la preferencia de lugar condicionada, después de que una preferencia de lugar se ha extinguido, se dice que el comportamiento se reinstaura cuando el animal rápidamente recupera su preferencia de lugar después de que repetidos ensayos de extinción hayan hecho que la preferencia se extinga. Esto tiene implicaciones para la investigación sobre la recaída de drogas. Hay dos modos principales de acción para los que la reinstalación se prueba a menudo en el paradigma de preferencia de lugar condicionada. Uno es introduciendo al animal (generalmente se utilizan ratas o ratones) al estrés. La otra es darles una pequeña dosis del estímulo incondicionado. En el caso de la CPP, cuando se utilizan drogas para establecer una preferencia condicionada de lugar, esto se llama priming de drogas. [1]
La reincorporación inducida por cebado es una prueba en CPP mediante la cual se administra el estímulo incondicionado al animal después de que se haya extinguido la asociación entre el UCS y el CS. La administración del UCS prepara la asociación con el CS (compartimento de lugar) y estimula la readquisición de la preferencia de lugar. Las drogas de abuso, como la cocaína y la heroína, tienen una capacidad particularmente fuerte para ser reinstauradas a través del cebado, lo que se conoce como reincorporación preparada por el fármaco. Se cree que la reincorporación preparada por el fármaco renueva el valor de incentivo del compartimento de lugar debido a los efectos motivacionales del fármaco. [32] La reincorporación preparada por el fármaco se ha probado en CPP principalmente con psicoestimulantes y opiáceos . [1] La reincorporación con preparaciones de fármacos depende de la dosis del fármaco que se le administra al animal. Pequeñas administraciones del fármaco preparador generalmente no producirán la reincorporación, mientras que dosis más altas sí lo harán. Una zona del cerebro que está vinculada a la reinstauración de la preferencia de lugar a través de la preparación con drogas es la habénula lateral [32]. Se ha demostrado que la reinstauración de la cocaína preparada con drogas también se reinstaura mediante la administración de psicoestimulantes similares, entre ellos la metanfetamina y el metilfenidato [33]. Estos tres psicoestimulantes aumentan la cantidad de dopamina en el núcleo accumbens al bloquear la recaptación de dopamina, que se presume media los efectos gratificantes de la droga. Esto también sucede con la morfina. La administración de morfina, heroína y cocaína induce la reinstauración o la CPP inducida por morfina. [34]
En el paradigma de preferencia condicionada de lugar, se ha demostrado que el estrés restablece las preferencias condicionadas de lugar en ratas después de que la preferencia se haya extinguido. Esto tiene implicaciones para la investigación sobre la adicción debido al efecto que el estrés tiene sobre la conducta de recaída humana. La restablecimiento inducido por estrés en la CPP ocurre cuando el animal se expone al estrés después de que se ha extinguido una preferencia de lugar. Esta exposición conduce al restablecimiento de la preferencia de lugar. Los estresores comunes utilizados en estos paradigmas incluyen golpes en las patas y ruido [35]. Algunos estudios han demostrado que cuando se usan drogas de abuso como estímulos apetitivos, la exposición al estrés puede restablecer la preferencia de lugar que se ha extinguido durante dos semanas. [36]
Cuando las ratas experimentan estrés en forma de descargas eléctricas o ruido, se producen cambios en el sistema de noradrenalina y en el eje hipotálamo-hipofisario-adrenal . Estos cambios tienen un alto impacto en el restablecimiento de la preferencia de lugar condicionada. El estrés estimula la liberación de la hormona liberadora de corticotropina (CRH) del hipotálamo de la rata , lo que conduce a una serie de cambios a través de la glándula pituitaria en el cerebro para liberar glucocorticoides de las glándulas suprarrenales . La CRH también estimula la liberación de neurotransmisores en las regiones hipotalámicas del cerebro para mediar los cambios inducidos por el estrés en la actividad cerebral [37] Este sistema juega un papel clave en el restablecimiento de la preferencia de lugar condicionada. La CRH actúa como un neurotransmisor en regiones del cerebro que incluyen el núcleo del lecho de la estría terminal y la amígdala . Se ha demostrado que el restablecimiento de la preferencia de lugar condicionada se bloquea cuando se inyectan antagonistas de los receptores de CRH en el BNST. [37] En otras palabras, los efectos del estrés sobre la recuperación pueden inhibirse mediante el bloqueo de los sitios receptores de CRH en ciertas áreas del cerebro. El neurotransmisor noradrenalina también desempeña un papel en la recuperación inducida por el estrés. [38] El bloqueo de ciertos receptores noradrenérgicos inhibe la recuperación inducida por el estrés. Además, la desinhibición de áreas del cerebro que inhiben la liberación de noradrenalina también anula el efecto de la recuperación inducida por el estrés. Juntos, los sistemas de noradrenalina y CRH desempeñan un papel clave en la recuperación inducida por el estrés de la preferencia condicionada de lugar y proporcionan conocimiento de la base neuroquímica de la recaída inducida por el estrés.
Las investigaciones sobre el estrés y la preparación para la reincorporación inducida por fármacos tienen implicaciones para el tratamiento de la investigación de la adicción en humanos. Los estudios de preparación para la reincorporación sobre el estrés y la preparación con fármacos proporcionan evidencia de su papel en la conducta de recaída en humanos. [30] Además de la preferencia condicionada por el lugar, también se han utilizado pruebas en animales mediante procedimientos de autoadministración para examinar las posibles causas de recaída en humanos. También se ha demostrado que el estrés y la preparación con fármacos contribuyen a la conducta de recaída en humanos. [39] Con el conocimiento de que el estrés y la preparación con fármacos contribuyen a la conducta de recaída, las medidas para evitar situaciones estresantes pueden ayudar a los adictos a evitar volver a sus conductas adictivas. Se cree que la preparación con fármacos induce la recaída en humanos debido a sus efectos sobre los circuitos de recompensa del cerebro. Se cree que la exposición repetida a fármacos sensibiliza el efecto gratificante de la droga, y la exposición a la droga después de la extinción puede reintroducir este efecto gratificante. Estos efectos desempeñan un papel clave en la persistencia de las conductas de búsqueda de drogas. [34] Los investigadores utilizan el procedimiento de reincorporación para probar la capacidad de ciertos fármacos para inhibir estos diferentes tipos de reincorporación. Uno de esos fármacos que ha demostrado tener efectos atenuantes sobre la restitución es la mecamilamina . Se trata de un antagonista selectivo del receptor nicotínico de acetilcolina que, si se administra después de los ensayos de extinción, puede bloquear la restitución de la preferencia condicionada de lugar por la nicotina y los opiáceos. [40] Aunque no se pueden suponer vínculos causales directos entre la restitución en el procedimiento de preferencia condicionada de lugar y la recaída en humanos, proporciona un primer paso sólido en el proceso de creación de fármacos que algún día puedan utilizarse para tratar la recaída en humanos.
Los ratones knockout son ratones modificados genéticamente a los que se les han eliminado determinados genes de forma selectiva. La eliminación de determinados genes permite a los investigadores estudiar los efectos de la falta de determinados genes y las implicaciones de la falta de genes en la fisiología y el comportamiento.
La eliminación genética del transportador de dopamina no logró eliminar la preferencia de lugar condicionada de la cocaína, lo que implica que puede haber diferentes mecanismos de las propiedades de refuerzo de la cocaína. [41] Los ratones que carecían del transportador de noradrenalina y del transportador de serotonina por separado o al mismo tiempo demostraron una preferencia de lugar condicionada mejorada. [41] No se encontró preferencia de lugar condicionada en ratones knockout que carecían del receptor de serotonina 5-HT 1B . [42]
La inactivación genética de la subunidad β 2 del receptor nicotínico en ratones dio como resultado una falta de preferencia de lugar condicionada. [43] Esto recopila más información sobre la importancia de la subunidad β 2 del nAChR en las propiedades de refuerzo de la nicotina. Los estudios también muestran una falta de preferencia de lugar condicionada en ratones con inactivación del receptor CB 1 , [44] lo que implica una posible contribución del sistema endocannabinoide .
Los knockouts genéticos del receptor de dopamina D 2 [45] y del transportador vesicular de monoamina 2 (VMAT2) [46] exhibieron una falta de preferencia de lugar condicionada. Los ratones que carecían del receptor opioide mu exhibieron una falta de preferencia de lugar condicionada. [47] Los knockouts del receptor cannabinoide CB 1 demostraron una falta de preferencia de lugar condicionada. [48] El etanol parece tener una acción generalizada en el cerebro a través de los muchos mecanismos diferentes de la droga.
Este estudio demuestra que los humanos, al igual que los no humanos, prefieren un lugar asociado con la administración de anfetaminas. Estos hallazgos respaldan la idea de que las respuestas subjetivas a una droga contribuyen a su capacidad para establecer el condicionamiento del lugar.