La inseguridad alimentaria tiene impactos duraderos en el cerebro y el comportamiento de los ratones

Si bien la inseguridad alimentaria es un problema para un segmento cada vez mayor de la población de los EE. UU., empeorado aún más por la pandemia de coronavirus, pocos estudios han analizado el efecto que tienen los banquetes o la hambruna en el cerebro en desarrollo de forma aislada de otros factores que contribuyen a la adversidad.

Un nuevo estudio realizado por neurocientíficos de la Universidad de California, Berkeley, simuló los efectos de la inseguridad alimentaria en ratones jóvenes y encontró cambios duraderos más adelante en la vida.

«Demostramos que el acceso irregular a los alimentos en el período juvenil tardío y adolescente temprano afecta el aprendizaje, la toma de decisiones y las neuronas de dopamina en la edad adulta», dijo Linda Wilbrecht, profesora de psicología de UC Berkeley y miembro del Instituto de Neurociencia Helen Wills.

Una diferencia clave en el comportamiento involucraba la flexibilidad cognitiva: la capacidad de generar nuevas soluciones cuando el mundo cambia.

«Los ratones que buscan recompensas pueden ser inflexibles, apegarse a una sola estrategia incluso cuando ya no les da una recompensa, o pueden ser flexibles y probar nuevas estrategias rápidamente. Descubrimos que la estabilidad del suministro de alimentos que tenían los ratones cuando eran jóvenes gobernaba cuán flexibles eran bajo diferentes condiciones cuando crecían», dijo.

Los estudios epidemiológicos han relacionado la inseguridad alimentaria en niños y adolescentes con el aumento de peso en la vejez, así como problemas de aprendizaje y puntuaciones más bajas en matemáticas, lectura y vocabulario. Pero estos estudios se confunden con otros problemas relacionados con la pobreza, como la depresión materna y los factores ambientales estresantes. El nuevo estudio fue diseñado para analizar los impactos de la inseguridad alimentaria en el desarrollo y el comportamiento en un entorno controlado que no es posible con sujetos humanos.

El estudio tiene implicaciones para los humanos. Los formuladores de políticas reconocen la importancia de una buena nutrición desde la primera infancia hasta la escuela secundaria, con programas de desayuno y almuerzo gratuitos o de precio reducido financiados por el gobierno federal disponibles en las escuelas de todo Estados Unidos. El Programa Federal de Asistencia Nutricional Suplementaria (SNAP, por sus siglas en inglés) también brinda beneficios para complementar el presupuesto de alimentos de las familias necesitadas. Para las familias que viven de cheque en cheque, estos programas alimentarios han demostrado efectos, en particular, mejoraron el rendimiento en la escuela y las tasas de graduación.

Pero puede haber momentos en que los niños no puedan acceder a los programas de alimentos, como durante las vacaciones de verano. Los programas también pueden crear inadvertidamente un ciclo de festín y hambruna cuando los beneficios se distribuyen con semanas entre pagos, lo que podría dejar a las familias empobrecidas sin poder comprar alimentos al final de cada ciclo de pago. Según un informe reciente del Departamento de Agricultura de EE. UU., el 6,2 % de los hogares con niños (2,3 millones de hogares en total) padecía inseguridad alimentaria en 2021.

«Creo que tenemos que entender que incluso la inseguridad alimentaria transitoria es importante, el cerebro no se pone al día más tarde. La inseguridad alimentaria puede tener un impacto a largo plazo en el funcionamiento del cerebro de una persona», dijo Wilbrecht. «La capacidad de aprender y tomar decisiones es algo que se desarrolla durante la niñez y la adolescencia, y estamos viendo cómo estas habilidades críticas se ven afectadas por el acceso a los alimentos. El acceso a los alimentos es algo que podemos abordar en este condado. Existen programas de alimentación y beneficios. , y podemos mejorarlos haciendo que el acceso a los beneficios o a los alimentos sea más confiable y consistente. Apoyar el desarrollo del cerebro es una buena razón para apoyar los programas de alimentos».

La investigación, realizada con los miembros de la facultad de UC Berkeley, Helen Bateup, Stephan Lammel y sus colegas de laboratorio, aparecerá en una próxima edición impresa de la revista. Biología actual. Fue publicado en línea el 20 de julio.

Flexibilidad bajo reglas cambiantes

Wilbrecht y sus colegas, incluido Ezequiel Galarce, becario de salud y sociedad de la Fundación Robert Wood Johnson, imitaron la inseguridad alimentaria humana en ratones al entregar alimentos en un horario irregular y al mismo tiempo permitir suficiente comida para mantener un peso corporal seguro. Este régimen alimentario comenzó una semana antes del inicio de la pubertad en ratones, equivalente a la niñez tardía en humanos, y continuó durante 20 días hasta el equivalente a la adolescencia tardía en ratones. A otro grupo de ratones se le ofreció comida cuando lo deseaban.

Luego probaron la cognición en la edad adulta mediante tareas de búsqueda de alimento en las que los ratones buscaban recompensas en un entorno cambiante. Por ejemplo, un comportamiento, en este caso, aprender qué olor condujo a los Honey Nut Cheerios, podría tener éxito por un corto tiempo, pero no para siempre. Un segundo olor predijo ahora dónde estaba escondida la recompensa.

Los ratones bien alimentados y con inseguridad alimentaria se probaron como adultos en entornos determinados e inciertos, con diferencias notables en la flexibilidad cognitiva. Los ratones con inseguridad alimentaria eran más flexibles en situaciones inciertas que los ratones bien alimentados, mientras que los ratones bien alimentados eran más flexibles en situaciones más estables.

«Tendría que probar en el campo para ver cómo estos diferentes perfiles de flexibilidad afectan la supervivencia», dijo. «Los hallazgos tienen matices, pero son esperanzadores, porque identificamos tanto la ganancia como la pérdida de función en el aprendizaje y la toma de decisiones que son forjadas por la experiencia de la escasez».

Si bien el efecto de la inseguridad alimentaria sobre la cognición en ratones machos fue sólido, las hembras no mostraron ningún efecto sobre la cognición.

«Este es uno de los efectos de comportamiento más sólidos que hemos visto cuando hemos estado modelando la adversidad», dijo Wilbrecht.

Sin embargo, la inseguridad alimentaria tuvo otros efectos decididamente negativos en los ratones hembra. Aquellas mujeres que tenían inseguridad alimentaria cuando crecían tendían a tener sobrepeso cuando se les daba comida sin restricciones en la edad adulta, algo que se refleja en los humanos que crecieron con inseguridad alimentaria. Los ratones machos no mostraron tal efecto.

El estudiante de doctorado Wan Chen Lin y los investigadores de los laboratorios Bateup y Lammel también observaron la red de recompensas del cerebro, que se rige por el neurotransmisor dopamina, y también encontraron cambios en ratones macho.

«Descubrimos que las neuronas en el sistema de dopamina, que es fundamental para el aprendizaje, la toma de decisiones y los comportamientos relacionados con la recompensa, como la adicción, estaban significativamente alterados tanto en sus entradas como en sus salidas», dijo Wilbrecht. «Sugiere que hay cambios a mayor escala en los sistemas de aprendizaje y toma de decisiones en el cerebro».

Por ejemplo, los investigadores observaron cambios en las sinapsis de las neuronas de dopamina que se proyectan al núcleo accumbens y también encontraron cambios en la liberación de dopamina en el cuerpo estriado dorsal. Se ha demostrado que estas neuronas de dopamina desempeñan un papel en el aprendizaje y la toma de decisiones en muchos otros estudios.

Los investigadores continúan sus estudios de ratones con inseguridad alimentaria para determinar si son más susceptibles en la edad adulta a comportamientos adictivos, que están asociados con la red de dopamina.