HTA, obesidad, diabetes y el sistema de recompensa

Introducción

El homo sapiens se encuentra actualmente enfrentando múltiples dificultades. Entre ellas, el aumento, aun en pobla­ciones con pobreza extrema, de la obesidad y diabetes tipo 2 e hipertensión, además del aumento de la adicción a opioides.

Si bien las ciencias médicas están avanzando, existen costos importantes al tratar a un número creciente de po­blación enferma. Aunque estos problemas parezcan estar separados, el presente artículo sugiere que estas dificultades parten del conflicto entre como se ha evolucionado y como estamos viviendo actualmente.

La naturaleza favorece a los organismos que recolectan y emplean la energía de manera eficiente, pero en los últimos 250 años los recursos exceden las necesidades biológicas.

Los investigadores mencionan que la capacidad computa­cional (o inteligencia superior) del homo sapiens se ha visto limitada en cada periodo por la energía e intentan identificar las adaptaciones clave de estas limitaciones.

Orígenes celulares de la capacidad computacional humana

La capacidad computacional humana comenzó hace aproxi­madamente 4 mil millones de años, con células procariotas con ADN que tiene codificada información para la formación de proteínas que catalizan distintas reacciones. Por este motivo, esencialmente la célula es una computadora analógica en la que la información se procesa por señales químicas.

Las células procariotas logran estas funciones con un muy bajo costo energético, en el límite menor de las leyes físicas. Aunque estas células son pequeñas, de apenas micrómetros, con genomas pequeños que, al requerir adaptación a nuevas condiciones, debían deshacerse de sus genes no esenciales.

Un evento, la invasión por una bacteria generó un cambio clave. El huésped, al ceder la mayoría de su genoma al hospe­dero, se volvió un residente permanente, una organela obliga­toria: la mitocondria, que permitió que estas células (eucario­tas) lograran presentar un volumen 10,000 veces mayor y un diámetro 100 veces más grande.

Las limitaciones de los organismos unicelulares, entre ellas la dificultad para la señalización química por el aumento en su volumen, la señalización eléctrica limitada a un único canal y la limitación en la coexistencia de proteínas, entre otras, se vieron resueltas al organizarse en organismos pluricelulares.

Recursos multicelulares expandidos y capacidad computacional

La pluricelularidad resolvió el límite en la diversidad pro­teica, permitiendo la especialización según función (células musculares, células hepáticas, entre otras). Esta especializa­ción en funciones permitió la expansión de los circuitos de procesamiento de información.

Uno de los diseños clave fue la regulación de manera predic­tiva.

Los sensores internos recolectaban información como ni­veles nutricionales, osmolaridad, entre otros, mientras que los sensores externos obtenían información del ambiente como la temperatura, pH, luz, peligro en relación con predadores, en­tre otros. Esta información es luego procesada a nivel cerebral, en la que se prioriza la necesidad, se establecen intercambios eficientes y se consideran riesgos contra beneficios.

Luego se predice cual sería el comportamiento indicado, con toda la información metabólica y fisiológica para sostenerlo.

La regulación predictiva, o alostasis, minimiza la frecuen­cia y el tamaño del error, volviéndola más eficiente que la homeostasis, que a diferencia de la anterior, espera al error y luego corrige por retroalimentación negativa.

Para ocupar el mundo el homo sapiens requirió un cerebro grande y eficiente

Mientras los chimpancés recolectaban alimentos visibles, los humanos descubrieron bajo la tierra los tubérculos y su alto valor nutricional en carbohidratos.

Esta fue una de las causas por los cuales los humanos recolectaron y procesaron 5 veces más calorías que los chimpancés, cumpliendo los requisitos para un cerebro 3 veces mayor que madura gradualmente. Sin embargo, este proceso de aprendizaje de recolección y caza requiere al menos 20 años.

Este cerebro en expansión sigue una serie de principios en función de la eficiencia, entre ellos: la especialización (por ejemplo, la corteza visual tiene vías para diferenciar color, movimiento, rostros, entre otros), la expresión de circuitos que sean necesarios (en beneficio de salvar espacio y energía) y la separación de los circuitos neurales.

Además, el cerebro del H. sapiens se subdivide en alrededor de 180 áreas distintas, entre ellas especializadas en procesamiento y control motor, otras para reconocimiento facial, entre otras. Estas áreas cuentan con una importante plasticidad.

Expandir la capacidad computacional de la comunidad

Aunque la capacidad de un individuo se ve limitada por el espacio y energía, la especie humana puede expandir su capacidad computacional actuando en grupo, con personas especializadas para distintas actividades.

Una comunidad de expertos puede ganar una competencia frente a un grupo sin especialidades, pero además puede generar un profundo estrés y conflictos interpersonales. Por este motivo deben existir capacidades de liberación de tensión y cohesión, como por ejemplo el sexo, la música, el baile o ceremonias de nacimiento, matrimonio, entre otras.

El principio de utilizar circuitos de mayor gasto energético, solo cuando es necesario, generó una inversión en desarrollar circuitos de producción y procesamiento de música y arte, lo que sugeriría su importancia en nuestro diseño.

¿Qué nos llevó a las dificultades actuales?

El patentamiento de la primera máquina que empleó el fuego para realizar trabajo mecánico por Watt en 1769 fue el desarrollo más significativo desde la mitocondria. Este descubrimiento alejó a hombres, mujeres y niños de las desafiantes tareas rurales, y los llevó a trabajar jornadas de 12 horas o más por día en una mina, o en máquinas.

Estas tareas sencillas y aprendidas rápidamente desacreditan a las recompensas de una maestría prolongada, de la misma manera que la presión de los horarios y el aislamiento desacreditan el trabajo mancomunado y la aprobación de la comunidad, entre otras. Parecería, entonces, que al controlar la naturaleza, disminuimos las recompensas.

Según las teorías computacionales, cuando la abundancia, el confort y el aislamiento disminuyen las fuentes de sorpresa positiva que refuerzan al primitivo circuito de dopamina, el sistema busca un refuerzo a partir de la intensificación. Entonces la fuente de sorpresa positiva se convierte en “más”.

Regulación predictiva en un régimen de reducción de la sorpresa

El consumo social ilimitado de productos manufacturados se explica por las teorías de que una economía debe "crecer o morir".

Pero para un sistema impulsado por la necesidad de intensificarse, es más probable que 'crezca y muera', porque el consumo ilimitado impulsa patologías diversas que se refuerzan mutuamente. A escala planetaria, el aumento del dióxido de carbono aumenta la temperatura atmosférica que derrite el hielo marino. Eso aumenta la absorción de la radiación solar, una causa de un mayor calentamiento que derrite el permafrost, liberando gases de efecto invernadero secuestrados, etc. Las patologías ambientales consiguientes son innumerables y familiares (Kolbert, 2015).

Del mismo modo, el consumo individual ilimitado de alimentos ricos hace que los circuitos metabólicos no funcionen bien. Normalmente, el cerebro predice el nivel de glucosa necesario para alimentar, por ejemplo, un juego de tenis y establece el nivel correspondiente modulando la secreción de insulina y muchas otras hormonas.

Pero, cuando el sistema de recompensa lleva el consumo de carbohidratos y grasas más allá de la necesidad metabólica, los circuitos reguladores predicen crónicamente la necesidad de elevar la insulina (Kleinridders et al., 2014).

Los receptores de insulina en muchos tejidos, incluido el cerebro, se adaptan reduciendo su sensibilidad a la insulina ("resistencia a la insulina"), y esto hace que las células necesiten más insulina, lo que provoca una mayor resistencia.

El proceso conduce finalmente a la diabetes tipo 2, cuyo complejo patrón de señalización endócrina contribuye a la hipertensión y la inflamación vascular, lo que eleva la mortalidad cardiovascular.

El consumo ilimitado de drogas (como la nicotina, el alcohol, la cocaína, la anfetamina y los opiáceos) conduce fácilmente el circuito de recompensa a un ciclo adictivo porque liberan directamente dopamina o prolongan su presencia en las sinapsis (Keiflin y Janak, 2015). Varios circuitos en el sistema de recompensa se adaptan a estos medicamentos y exigen dosis más altas.

Los investigadores de la adicción ahora reconocen que el consumo compulsivo de alimentos ricos y drogas elevadoras de dopamina comparten los mismos circuitos (Murray et al., 2014) y crece la sospecha de que lo mismo ocurre con otros comportamientos compulsivos (como la adicción al juego, la pornografía y las compras).