Es bastante difícil imaginar que en la actualidad, con mejores servicios de salud y acceso a ellos, el abuso de alcohol siga siendo un problema de salud global importante. Desafortunadamente, se ha demostrado que una madre embarazada que consume una gran cantidad de alcohol puede tener un hijo con daño cerebral severo y trastornos neurodesarrolladores que duran toda la vida, como se evidencia en las personas afectadas por el síndrome alcohólico fetal (SAF)1,2,3. En mujeres con algún historial confirmado de consumo materno de alcohol, el feto en desarrollo también es susceptible a pequeñas cantidades de alcohol o a diferentes patrones de consumo que producen variaciones en las concentraciones de alcohol en sangre. En este último caso, aunque los niños no presenten alteraciones morfológicas o neuroconductuales tan severas como las del SAF, aún pueden exhibir discapacidades cognitivas y trastornos emocionales de por vida que van desde leves hasta graves3,4. En conjunto, el SAF y las formas menos severas de alteraciones prenatales inducidas por el alcohol constituyen un conjunto de trastornos del espectro alcohólico fetal (TEAF). No sorprende que los TEAF sean completamente prevenibles, pero sorprendentemente, las estimaciones indican que en poblaciones donde el abuso de alcohol es bastante común, siguen siendo la causa no genética principal de discapacidad neural y cognitiva, afectando aproximadamente al 2% y 5% de los niños pequeños en Estados Unidos y en países europeos como Francia y Suecia. En cuanto a la incidencia del SAF únicamente en Estados Unidos, la prevalencia es de 2 a 7 por cada 1.000 nacidos vivos5, lo que implica que la incidencia general de los TEAF es mucho mayor que la del SAF.
Estudios de neuroimagen realizados en niños con TRAS han mostrado que presentan anomalías cerebrales, como un cuerpo calloso más delgado6, un vermis cerebeloso anterior más pequeño7 y un hipocampo más reducido8. Estas anomalías cerebrales subyacen a algunas de las alteraciones neurocognitivas a largo plazo observadas en niños con TRAS. Aún no se han determinado con claridad los vínculos exactos que relacionan las variaciones en los cambios cerebrales inducidos por el alcohol materno con las variaciones en el perfil (es decir, tipo, grado) de alteraciones neurocognitivas específicas. Sin embargo, como punto de partida, el hipocampo es un excelente candidato para determinar su susceptibilidad a los efectos del alcohol prenatal. De hecho, los niños con TRAS presentan déficits en comportamientos mediados por el hipocampo, como el aprendizaje de ubicaciones9,10 y el recuerdo diferido de objetos11.
Los modelos en roedores de los TRAS se han demostrado invaluables para elucidar los mecanismos que conducen a las alteraciones neurocognitivas observadas en niños con TRAS. Un modelo bien establecido de exposición aguda que hemos adoptado implica la administración de alcohol a ratas durante los días postnatales 4-9.12,13, un período en el que el cerebro experimenta una formación rápida de sinapsis y contactos dendríticos, comparable a la semana fetal humana 24 y que se extiende hasta la 3rd trimestre14,15,16,17. Este modelo en particular induce una pérdida significativa de neuronas del hipocampo18,19 y neuronas en muchas otras regiones cerebrales, como el cerebelo12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23, acompañado de graves deterioros en las funciones cognitivas que abarcan diferentes dominios21,24,25. La alteración cognitiva provocada por la exposición temprana al alcohol en ratas puede evaluarse de diversas maneras, particularmente mediante condicionamiento clásico del parpadeo (ECC). La ECC es un paradigma que se ha utilizado durante más de un siglo para investigar científicamente la base fundamental del aprendizaje.26,27 y, como tal, proporciona un método útil para comprender mejor las consecuencias neurocognitivas adversas derivadas de la exposición al alcohol durante el período fetal. Es un paradigma muy flexible que permite a los investigadores utilizar una variedad de procedimientos de CCE, cualquiera de los cuales puede examinarse en múltiples especies de mamíferos a lo largo de la escala filogenética (desde ratones hasta humanos) y en diferentes etapas del desarrollo cerebral.28,29,30,31Además, los circuitos neuronales fundamentales que median el aprendizaje asociativo en este paradigma están respaldados por informes experimentales y neuropsicológicos en estas mismas especies.26,32,33,34,35,36,37.
Una forma de ECC, la ECC de rastro, se demuestra en este artículo (Figura 1). Para proporcionar contexto, se compara con la forma más tradicional: la ECC de retardo. El paradigma de ECC se modeló a partir del condicionamiento clásico con perros, realizado por primera vez por el fisiólogo ganador del Premio Nobel, Iván Pávlov. Pávlov descubrió que ciertos estímulos, como los tonos, no provocan naturalmente la salivación, pero cuando preceden y se superponen con la administración de alimento, la respuesta salival puede fortalecerse mediante la presentación repetida de ambos estímulos, siempre que se mantenga esta contingencia tono-alimento. Este es un ejemplo de ECC de retardo, basado en la idea de que la fuerza asociativa está mediada por la contigüidad temporal inmediata entre los dos estímulos, lo que hace óptimas las condiciones de aprendizaje para un animal. También probó otras variaciones de la contingencia tono-alimento, como apagar el tono y dejar un período de "rastro" antes de administrar el alimento. Cuando ambos estímulos estaban suficientemente discontiguos, resultaba mucho más difícil que los perros emitieran respuestas de salivación antes de la administración del alimento. La discontigüidad entre el apagado del tono y la administración del alimento es, por tanto, un ejemplo de ECC de rastro. Dado que los roedores no salivan naturalmente ante la presencia de alimento, se utilizan en su lugar estímulos más relevantes para la especie, como una descarga leve; asimismo, no emiten naturalmente respuestas defensivas de parpadeo ante los tonos. En este contexto, los procedimientos de ECC en roedores implican presentar un tono a un nivel determinado de decibelios y emparejarlo de alguna manera con una descarga leve, ya sea al músculo del párpado (orbicularis oculi) o al músculo temporalis, para provocar una respuesta de parpadeo. El tono se considera un estímulo condicionado (EC), mientras que la descarga se considera un estímulo incondicionado (EI). En la ECC de retardo, primero se presenta el EC; este estímulo permanece activo durante una duración determinada. Posteriormente, se administra el EI. Ambos estímulos se superponen durante un tiempo determinado y luego terminan simultáneamente; la respuesta de parpadeo resultante provocada por el EI se considera una respuesta incondicionada (RI). En este procedimiento, los roedores aprenden a emitir respuestas de parpadeo algún tiempo después de la presentación del EC, pero justo antes del EI, con el fin de anticiparse a este estímulo aversivo. La respuesta de parpadeo aprendida se denomina respuesta condicionada (RC). En la ECC de rastro, el EC y el EI están separados por un período de tiempo sin estímulos, conocido como intervalo de rastro; no se superponen en el tiempo, como ocurre en la ECC de retardo. Durante este intervalo, el animal debe resolver los requisitos asociativos entre los estímulos. De forma similar a la ECC de retardo, el aprendizaje ocurre cuando el animal emite de manera consistente una respuesta de parpadeo después de que el EC se apaga, pero inmediatamente antes de la administración del EI. Tras un cierto número de sesiones de adquisición (EC emparejado con EI), se desarrollan curvas de aprendizaje (es decir, basadas en diferentes mediciones de RC). Estudios con lesiones y neuroimagen muestran que el aprendizaje exitoso en la ECC de retardo depende de una circuitría neuroanatómica intacta entre el cerebelo y el tronco encefálico38,39,40, mientras que la ECC de rastro es un procedimiento de orden superior que requiere la participación adicional del hipocampo41,42,43,44 y otras estructuras corticales45,46. Debido a los requisitos temporales necesarios para adquirir con éxito respuestas condicionadas de rastro, esta tarea también es más difícil de aprender (incluso para sujetos normales).

Figura 1: Condicionamiento clásico del parpadeo rastreado. Se muestra una forma de onda real representativa de una rata adulta en el grupo control sin intubación (UC). Primero se presenta el estímulo condicionado (EC) tono (85 dB, 2,8 kHz) durante 380 ms. A continuación, sigue un intervalo de traza de 500 ms en el que no se presenta ningún estímulo. Posteriormente, se administra el estímulo no condicionado (EIC) de choque (1,6 mA) durante 100 ms. El aprendizaje exitoso en esta tarea ocurre cuando aumenta, a lo largo de muchas sesiones de entrenamiento, la frecuencia (%) o la amplitud (en voltios) de los parpadeos durante la ventana temporal de respuesta condicionada (RC) (período total de RC). En particular, los roedores con un hipocampo intacto suelen emitir más RCs bien temporizadas (RCs adaptativas) justo antes del inicio del EIC de choque (dentro de una ventana de 200 ms). También se miden las respuestas de sobresalto (SR) durante los primeros 80 ms tras el inicio del EC tono y las respuestas no condicionadas (RNC). Las SR no asociativas suelen ser bajas o inexistentes en roedores bien entrenados, mientras que se espera que las RNC presenten alta frecuencia y amplitud. Esta tarea requiere que el roedor aprenda a establecer la asociación entre el final del EC y el inicio del EIC (durante el intervalo de traza), lo que la hace inherentemente más difícil de adquirir en comparación con la ECC de retraso. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Aquí demostramos las consecuencias funcionales adversas de la exposición al alcohol en neonatos administrada de manera similar a un atracón, evaluada mediante un procedimiento de condicionamiento clásico con intervalo (ECC) que presenta una señal condicionada (CS) de tono de 85 dB (2,8 kHz) que permanece activa durante 380 ms, seguida de una señal incondicionada (US) de choque de 1,6 mA que permanece activa durante 100 ms, y estos estímulos están separados por un período de intervalo de 500 ms. Hemos informado previamente sobre la utilidad de este ensayo conductual en estudios anteriores que examinan la intervención con colina y la suplementación con hierro para mitigar los efectos de la exposición al alcohol en neonatos18,47. De hecho, el ECC con intervalo puede utilizarse como una herramienta diagnóstica para evaluar la patología del hipocampo inducida por el alcohol en neonatos. La ventaja que presenta frente al ECC de retardo es que es más sensible para detectar alteraciones en la función del hipocampo, la cual está comprometida en humanos con TEAF.
La demostración del CCE se extiende mucho más allá del campo del alcohol fetal. Muchas variantes del CCE (por ejemplo, retraso, traza, compuesto, inversión) pueden utilizarse para elucidar las diferencias ontogenéticas en el aprendizaje a lo largo del desarrollo, la base neurobiológica del aprendizaje asociativo en mamíferos normales, así como las vulnerabilidades de diferentes sistemas cerebrales frente a múltiples desafíos, incluidos (aunque no exclusivamente) teratógenos, toxinas ambientales, lesiones cerebrales traumáticas, enfermedades neurodegenerativas y trastornos psiquiátricos.