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La dopamina facilita la traducción del esfuerzo físico en evaluaciones de esfuerzo Resumen Nuestras evaluaciones del esfuerzo están moldeadas críticamente por las experiencias de esfuerzo. Sin embargo, no está claro cómo el sistema nervioso transforma el esfuerzo físico en evaluaciones de esfuerzo. La disponibilidad del neuromodulador dopamina influye en las características del rendimiento motor y la toma de decisiones basada en el esfuerzo. Para evaluar el papel de la dopamina en la traducción del esfuerzo en evaluaciones de trabajo, tuvimos participantes con enfermedad de Parkinson, en estados de agotamiento de dopamina (sin medicación dopaminérgica) y elevados (con medicación dopaminérgica), ejercieron niveles de esfuerzo físico y evaluaron retrospectivamente cuánto esfuerzo ejercieron. En un estado de agotamiento de dopamina, los participantes exhibieron una mayor variabilidad de esfuerzo y reportaron en exceso sus niveles de esfuerzo, en comparación con el estado suplementado con dopamina. El aumento de la variabilidad del esfuerzo se asoció con una evaluación del esfuerzo menos precisa y la dopamina tuvo una influencia protectora sobre este efecto, reduciendo el grado en que la variabilidad del esfuerzo corrompió las evaluaciones del esfuerzo. Nuestros hallazgos brindan una descripción del papel de la dopamina en la traducción de las características del desempeño motor en juicios de esfuerzo, y un objetivo terapéutico potencial para la mayor sensación de esfuerzo observada en una variedad de afecciones neurológicas y psiquiátricas. |
Figura: Perfiles de esfuerzo medio, durante la fase de evaluación, para un participante representativo en las condiciones a Dopamina DESACTIVADA yb ACTIVADA. Todos los niveles de esfuerzo se presentan en unidades de esfuerzo, que eran relativas al esfuerzo máximo de los participantes. En ambas condiciones, los participantes pudieron esforzarse hasta el nivel objetivo y aguantar. Las gráficas en los Paneles c–e se usaron con fines ilustrativos y no de inferencia estadística, que se realizó utilizando modelos lineales de efectos mixtos. (Grupo de control: círculos grises; estado de dopamina APAGADO: círculos abiertos; estado de ENCENDIDO: círculos negros). c Variabilidad del esfuerzo en función del esfuerzo medio durante la fase de evaluación. La variabilidad del esfuerzo se calculó como la desviación estándar de los últimos 3 s de producción de esfuerzo. Con fines ilustrativos, la variabilidad del esfuerzo se combinó en intervalos de esfuerzo medio de 20 unidades de esfuerzo. Allí, las barras de error representan el error estándar de la media. Cuando los participantes estaban en la condición de dopamina ON, exhibieron menos aumento en la variabilidad del esfuerzo a medida que aumentaba el esfuerzo, en comparación con OFF. El comportamiento del grupo de control coincidió con los participantes en la condición APAGADO. d Valoración del esfuerzo en función del esfuerzo medio durante la fase de valoración. El esfuerzo medio se calculó como el promedio de los últimos 3 s de producción de esfuerzo. Con fines ilustrativos, las evaluaciones de esfuerzo se agruparon en intervalos de esfuerzo medio de 20 unidades de esfuerzo. Las barras de error representan el error estándar de la media. El aumento de la disponibilidad de dopamina tuvo un efecto moderador sobre los aumentos en la evaluación del esfuerzo con el ejercicio. El comportamiento del grupo de control coincidió con los participantes en la condición OFF, y las evaluaciones fueron más bajas en la condición ON de dopamina en comparación con los controles. e Los errores de evaluación aumentan con la variabilidad del esfuerzo normalizado y este aumento es más pronunciado en la condición de dopamina OFF, en comparación con la dopamina ON. Para cada ensayo, se calculó una métrica de error de evaluación tomando la diferencia entre el esfuerzo evaluado y el esfuerzo medio. Se calculó un valor de variabilidad del esfuerzo normalizado dividiendo la variabilidad del esfuerzo por el esfuerzo medio, lo que permitió evaluar el rendimiento durante diferentes niveles de esfuerzo en un modelo unificado. A modo de ilustración, los errores de evaluación y la variabilidad del esfuerzo normalizado se agruparon en cuartiles de variabilidad del esfuerzo normalizado. Las barras de error representan el error estándar de la media. El aumento de la variabilidad del esfuerzo interrumpió las evaluaciones de esfuerzo de los participantes, y el aumento de la disponibilidad de dopamina tuvo un efecto protector sobre la propensión a que la variabilidad del esfuerzo interrumpa la evaluación del esfuerzo. El comportamiento del grupo de control no fue significativamente diferente del comportamiento en las condiciones ON y OFF.
Comentarios
La dopamina, una sustancia química del cerebro asociada durante mucho tiempo con el placer, la motivación y la búsqueda de recompensas, también parece jugar un papel importante en por qué el ejercicio y otros esfuerzos físicos se sienten 'fáciles' para algunas personas y “agotadores” para otras, según los resultados de un estudio de personas con la enfermedad de Parkinson. La enfermedad de Parkinson se caracteriza por una pérdida de células productoras de dopamina en el cerebro con el tiempo.
Los hallazgos, publicados en NPG Parkinson's Disease, podrían, según los investigadores, eventualmente conducir a formas más efectivas de ayudar a las personas a establecer y mantener regímenes de ejercicio, nuevos tratamientos para la fatiga asociada con la depresión y muchas otras afecciones, y una mejor comprensión de la enfermedad de Parkinson.
"Los investigadores han tratado durante mucho tiempo de comprender por qué algunas personas encuentran que el esfuerzo físico es más fácil que otras", dice el líder del estudio, Vikram Chib, Ph.D., profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Biomédica de la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins y científico investigador de la el Instituto Kennedy Krieger. "Los resultados de este estudio sugieren que la cantidad de dopamina disponible en el cerebro es un factor clave".
Chib explica que después de una sesión de actividad física, la percepción de las personas y los autoinformes del esfuerzo realizado varía, y también guía sus decisiones sobre la realización de futuros esfuerzos. Estudios anteriores han demostrado que las personas con dopamina aumentada están más dispuestas a realizar un esfuerzo físico a cambio de recompensas, pero el estudio actual se centra en el papel de la dopamina en la autoevaluación del esfuerzo necesario para una tarea física, sin la promesa de una recompensa.
Para el estudio, Chib y sus colegas de Johns Hopkins Medicine y el Kennedy Krieger Institute reclutaron a 19 adultos diagnosticados con la enfermedad de Parkinson, una afección en la que las neuronas del cerebro que producen dopamina mueren gradualmente, lo que provoca movimientos involuntarios e incontrolables, como temblores, fatiga , rigidez y problemas con el equilibrio o la coordinación.
En el laboratorio de Chib, se pidió a 10 voluntarios masculinos y nueve voluntarios femeninos con una edad promedio de 67 años que realizaran la misma tarea física (apretar una empuñadura equipada con un sensor) en dos días diferentes con cuatro semanas de diferencia. En uno de los días, se les pidió a los pacientes que tomaran su medicación diaria estándar de dopamina sintética como lo harían normalmente. Por otro, se les pidió que no tomaran su medicación durante al menos 12 horas antes de realizar la prueba de compresión.
En ambos días, a los pacientes se les enseñó inicialmente a apretar un sensor de agarre en varios niveles de esfuerzo definido, y luego se les pidió que apretaran e informaran cuántas unidades de esfuerzo realizaban.
Cuando los participantes habían tomado su medicación habitual de dopamina sintética, sus autoevaluaciones de las unidades de esfuerzo realizadas fueron más precisas que cuando no habían tomado la droga. También tenían menos variabilidad en sus esfuerzos, mostrando apretones precisos cuando los investigadores les indicaban que apretaran en diferentes niveles de esfuerzo.
Por el contrario, cuando los pacientes no habían tomado el medicamento, constantemente sobre-reportaron sus esfuerzos, lo que significa que percibieron que la tarea era físicamente más difícil, y tuvieron una variabilidad significativamente mayor entre los agarres después de recibir indicaciones.
En otro experimento, a los pacientes se les dio a elegir entre una opción segura de apretar con una cantidad relativamente baja de esfuerzo en el sensor de agarre o lanzar una moneda al aire y correr el riesgo de tener que realizar ningún esfuerzo o un nivel muy alto de esfuerzo. Cuando estos voluntarios habían tomado su medicación, estaban más dispuestos a correr el riesgo de tener que realizar un mayor esfuerzo que cuando no tomaban su medicación.
Un tercer experimento ofreció a los participantes la opción de obtener una pequeña cantidad de dinero garantizado o, con el lanzamiento de una moneda, obtener nada o una mayor cantidad de dinero. Los resultados no mostraron diferencias en los sujetos en los días en que tomaron su medicación y en los que no. Este resultado, dicen los investigadores, sugiere que la influencia de la dopamina en las preferencias de toma de riesgos es específica de la toma de decisiones basada en el esfuerzo físico.
Juntos, dice Chib, estos hallazgos sugieren que el nivel de dopamina es un factor crítico para ayudar a las personas a evaluar con precisión cuánto esfuerzo requiere una tarea física, lo que puede afectar significativamente cuánto esfuerzo están dispuestos a realizar para tareas futuras. Por ejemplo, si alguien percibe que una tarea física requerirá un esfuerzo extraordinario, es posible que esté menos motivado para hacerlo.
Comprender más sobre la química y la biología de la motivación podría promover formas de motivar los regímenes de ejercicio y fisioterapia, dice Chib. Además, la señalización ineficiente de la dopamina podría ayudar a explicar la fatiga generalizada presente en condiciones como la depresión y la COVID prolongada, y durante los tratamientos contra el cáncer. Actualmente, él y sus colegas están estudiando el papel de la dopamina en la fatiga clínica.
Otros investigadores que participaron en este estudio incluyen a Purnima Padmanabhan, Agostina Casamento-Moran y Alexander Pantelyat de Johns Hopkins; Ryan Roemmich de Johns Hopkins y el Instituto Kennedy Krieger; y Anthony González del Instituto Kennedy Krieger.
Este trabajo fue financiado por el Instituto Nacional de Salud Infantil y Desarrollo Humano Eunice Kennedy Shriver de los Institutos Nacionales de Salud (R01HD097619), los Institutos Nacionales de Salud Mental (R56MH113627 y R01MH119086) y el Instituto Nacional del Envejecimiento (R21AG059184).