El cambio entre acciones es un proceso que realizamos cotidianamente para nuestra sobrevivencia. Definir porque es importante entender como es que los circuitos neuronales nos permiten el apropiado cambio entre acciones se vuelve evidente en la disfunción de esta habilidad, por ejemplo cuando se pierde la capacidad de iniciar o cambiar entre acciones como es en los síntomas de la enfermedad de Parkinson, o cuando se repite incontroladamente las mismas acciones como es el caso en los síntomas del síndrome obsesivo compulsivo, adicciones y/o desordenes alimenticios. Nuestra capacidad para poder cambiar de una acción a otra tiene como substrato la actividad neuronal de los circuitos cerebrales que conectan a la corteza cerebral con los ganglios basales, los ganglios basales con el tálamo y a su vez el tálamo con los ganglios basales y la corteza. Esto se sustenta en que afecciones de estos circuitos perturban la capacidad de animales y humanos para seleccionar y/o cambiar entre secuencias de acciones apropiadamente[1]. El sistema de los ganglios basales presenta actividad neuronal correlacionada con la selección y cambio entre acciones [2]. Específicamente se sabe que los núcleos de los ganglios basales se interconectan por medio de dos sub-circuitos: la vía directa y la vía indirecta[3]. Actualmente la función de cada uno de estos sub-circuitos se interpreta desde dos diferentes perspectivas: la perspectiva antagónica y la perspectiva sinérgica [2, 4-13] En la perspectiva antagónica, la ultima evidencia experimental propone que la vía directa favorece la realización de movimientos mientras que la activación de la vía indirecta disminuye la realización de movimientos [9, 10]. Por otro lado para la perspectiva sinérgica la ultima evidencia muestra que ambas vías pueden activarse simultáneamente durante la iniciación de movimientos o secuencias de acciones[2, 7, 13]. Con estas ultimas evidencias, desde ambas perspectivas se concluye que la actividad de la vía directa facilita los movimientos sin embargo para la vía indirecta no hay una clara interpretación, la perspectiva antagónica sugiere que la actividad de la vía indirecta disminuye los movimientos mientras que la perspectiva sinérgica sugiere que la activación de esta vía participa durante la iniciación de movimientos. En la presente propuesta propongo que esta disyuntiva acerca de las funciones de la vía indirecta quedaría resuelta si podemos comprobar la siguiente hipótesis: "La actividad de la vía indirecta controla el cambio/transición entre acciones", es decir, la vía indirecta se activa para disminuir los movimientos que un animal esta realizando para poder así cambiar/transitar a una diferente secuencia de acciones. Para poner a prueba esta hipótesis se plantean los siguientes objetivos: I) implementar una estrategia (tarea de comportamiento operante) para el estudio del cambio entre secuencias de acciones en animales in vivo, II) registrar e identificar la actividad de las neuronas de la vía indirecta correlacionada con el cambio/transición entre dos secuencias de acciones in vivo (por medio de registros opto-electrofisiológicos; ver metodos) y III) Poner a prueba la causalidad de la actividad neuronal de la vía indirecta que este co-relacionada con el cambio/transición entre acciones por medio de optogenética in vivo. La aprobación de la presente propuesta tendrá un impacto en nuestro entendimiento de las funciones de los ganglios basales tanto en animales sanos como en la interpretación de los modelos de neuropatologías. Además me permitirán realizar la transferencia de conocimientos al implementar en la UNAM técnicas de frontera en neurociencias para el estudio de la actividad neuronal y su control sobre los movimientos.

Las contribuciones de la presenta propuesta se dividen en conceptuales y técnicas. La contribuciones conceptuales serán, discernir la disyuntiva que existe en las investigaciones actuales acerca de las funciones que la vía indirecta de los ganglios basales ejerce sobre el control motor. En particular nuestra contribución será discernir el papel que la vía indirecta de los ganglios basales ejerce sobre el cambio/transición entre secuencias de acciones (movimientos voluntarios), habilidad que se ve afectada en por ejemplo la enfermedad de Parkinson, de Huntington, el síndrome de Tourette, el síndrome obsesivo compulsivo, desordenes alimenticios y las adicciones [4, 12, 14]. Dada la naturaleza de nuestra investigación nos planteamos tener un impacto directo sobre la comunidad científica a la que atañen los temas del control motor y sus afecciones. La intensión general de la presente propuesta es poder generar predicciones experimentales para el tratamiento de los padecimientos mencionados. Por otro lado las contribuciones técnicas de la presente propuesta serán la implementación de técnicas de frontera para el estudio de las neurociencias en la UNAM. Estas técnicas consisten en la aproximación a temas experimentales desde diferentes niveles de investigación (moléculas - circuitos neuronales - conducta). En particular se implementaran técnicas de optogenética in vitro e in vivo y por primera ves en nuestro campus también se implementaran las técnicas de opto-electrofisiología (combinación de optogenética y electrofisiología) en animales in vivo en libre movimiento realizando comportamientos operantes. Por ultimo dentro de las contribuciones técnicas, la implementación de la presente investigación me permitirán como investigador la transferencia de conocimiento hacia la formación de recursos humanos con alumnos de licenciatura y posgrado, actualmente contando con 3 alumnos preparando su ingreso al doctorado y 2 de licenciatura.