Cervell de mare, cervell de pare

Neurobiologia, maternitat i paternitat

La neurobiologia del comportament parental és fascinant. I no ens referim a la recerca de les neurones que fan que les nostres mares i pares insistesquen a dir que ens emportem la carmanyola amb les restes de la paella del diumenge. Durant la maternitat (i també la paternitat en moltes espècies), els animals s’obliden de les ­seues necessitats per a bolcar-se sobre les de la seua prole. Per a entendre aquest canvi dràstic de comportament, és necessari investigar quins són els circuits cerebrals que controlen el comportament parental, i quines són les modificacions que tenen lloc en aquests circuits quan els animals es reprodueixen.

rates mare

Hugo Salais López

Mares i madrines

En prop d’un 90 % de les espècies de mamífers, la cura parental recau exclusivament en la femella. En el ratolí, una de les espècies més emprades en investigació biomèdica (i la que fem servir al laboratori NeuroFun, a cavall entre la Universitat de València i la Jaume I de Castelló), les cries naixen sense pèl i abans que el seu sistema nerviós es trobe completament desenvolupat. Són cegues i no es poden desplaçar, ni tan sols defecar per elles mateixes. Les mares rosegadores les alleten, les mantenen calentes i les llepen per a mantindre-les netes i estimular micció i defecació. Aquesta tasca és enorme: la maternitat és un repte amb una elevada exigència per a l’organisme. A més de mobilitzar una gran quantitat d’energia per a assegurar el correcte desenvolupament de la descendència, es necessiten mecanismes que salvaguarden aquesta inversió, i per tant asseguren la supervivència i el benestar de la prole fins a l’edat adulta.

«Un dels canvis més espectaculars en el comportament de la mare ratolina és la transformació d’un animal pacífic en un d’extremadament agressiu»

La investigadora Ana Martín Sánchez, exalumna del nostre grup, va caracteritzar en detall el comportament maternal de les femelles de ratolí de laboratori, i va descobrir que són molt bones mares: tant que fins i tot les femelles verges, «madrines» que viuen junt amb les mares, comparteixen amb aquestes la cura de les cries (Martín-Sánchez et al., 2015a). De fet, la investigadora va demostrar que les «madrines» arribaven a ser tan ràpides com les mares a recollir les cries quan se’ls escapaven del niu, fins i tot les llepaven més que les mateixes mares, i, tot i no poder alletar-les, les cobrien amb el seu cos per a donar-los calor. Però la investigació de Martín Sánchez va descobrir també que hi havia un comportament molt típic de les mares que les «madrines» no expressaven: l’agressió maternal. I és que un dels canvis més espectaculars en el comportament de la mare ratolina és la transformació d’un animal pacífic en un d’extremadament agressiu, capaç de defensar les seues cries davant de qualsevol intrús, fins i tot posant en perill la seua seguretat. El treball d’aquesta investigadora va demostrar que les mares atacaven de manera ferotge els mascles estranys que s’acostaven al niu; i va demostrar que el senyal que desencadena aquesta agressivitat és la feromona masculina darcin, curiosament, la mateixa feromona que resulta atractiva a les femelles no maternals, és a dir, una feromona que senyala la masculinitat en el ratolí (Martín-Sánchez  et al., 2015b). Però les «madrines», tot i comportar-se de forma indistingible a les mares en la cura de les cries, no atacaven; és més, interaccionaven de manera amistosa amb els ratolins, fins i tot si les cries estaven presents (i en perill de ser devorades pels mascles, que són infanticides).

«Durant l’embaràs, han de tindre lloc una sèrie d’adaptacions en l’organisme, incloent-hi canvis en el cervell que preparen la futura mare»

Això ens indica que en l’organisme han de tenir lloc una sèrie d’adaptacions durant l’embaràs, incloent-hi canvis en el cervell que preparen la futura mare, la seua fisiologia i el seu comportament, de manera que la femella puga assumir la defensa de les cries des del mateix moment del seu naixement. A aquestes adaptacions han de contribuir els canvis hormonals que es produeixen durant la gestació.

En el cervell de la ratolina mare

Una de les hormones que s’incrementa durant la maternitat, tant que rep el nom d’hormona «maternal», és la prolactina. Aquesta hormona se secreta a la hipòfisi, localitzada a la base de l’encèfal, i com el seu nom deixa entreveure, és fonamental en la lactància, intervé en el desenvolupament de la glàndula mamaria, la producció de llet i la seua ejecció. A més a més, la prolactina exerceix moltes funcions més, entre les quals, segons els estudis del nostre laboratori, influir sobre el cervell de la mare.

La prolactina, secretada a la hipòfisi, a la base de l’encèfal, és una de les hormones que s’incrementa durant la maternitat. Aquesta hormona és fonamental per a la lactància, però també exerceix moltes funcions més que poden influir sobre el cervell de la mare. En la il·lustració, representació de l’encèfal del ratolí, davant una mare que cuida les seues cries. / Il·lustració d’Hugo Salais López

Tot i que la prolactina se secreta des de la hipòfisi directament a la circulació sistèmica, aquesta hormona és capaç de travessar la barrera hematoencefàlica (el filtre selectiu que aïlla el cervell protegint les neurones d’agressions externes), i, per mecanismes que encara no es coneixen en detall, ingressar al cervell i afectar la funció de les neurones. La prolactina també pot afectar la funció neuronal en femelles no embarassades i fins i tot mascles, però la seua rellevància al cervell destaca especialment durant la lactància. En un estudi publicat recentment en la revista Brain Structure and Function, hem demostrat que durant aquest període es produeix un increment molt marcat i específic en la sensibilitat cerebral a la prolactina (Salais-López, Lanuza, Agustín-Pavón i Martínez-García, 2017). En altres paraules, la prolactina modula moltes més regions cerebrals i ho fa més intensament en el cervell de les mares, i amb patrons lleugerament diferents, però també incrementats, en les femelles al final de la gestació. En concret, els nuclis cerebrals en els quals s’incrementa la senyalització prolactinèrgica durant aquests períodes pertanyen a una xarxa neural que alguns investigadores anomenen «sociosexual», que conté nodes en l’hipotàlem, pertanyent al sistema neuroendocrí però també al telencèfal. A l’hipotàlem, la senyalització prolactinèrgica s’incrementa durant la gestació i la lactància en l’àrea ventromedial hipotalàmica, implicada en l’agressió, i en l’àrea preòptica medial, essencial per a la cura de les cries. Al telencèfal, aquesta senyalització es veu incrementada a l’amígdala, que rep informació olfactiva i controla respostes emocionals (Lanuza et al., 2008).

«La prolactina modula moltes regions cerebrals i ho fa més intensament en el cervell de les mares, però també en les femelles al final de la gestació»

Aquesta evidència indica que la prolactina està modelant el cervell gestant profundament, preparant-lo per a la maternitat. No obstant això, sorprenentment, els nivells circulants de prolactina d’origen hipofisari, si bé són màxims durant la lactància, són extremadament baixos durant la segona meitat de la gestació. Com és possible, aleshores, que aquesta hormona tinga una funció tan evident en un moment en què es troba pràcticament sota mínims? La resposta la trobem a la placenta. La placenta és un òrgan d’origen mixt, és a dir, té un component matern i un de fetal, i com a tal funciona com a interfase entre la mare i el fetus; però, a més, és un òrgan endocrí, que produeix una sèrie de factors hormonals entre els quals destaquen unes hormones molt semblants a la prolactina, els anomenats lactògens placentaris. Aquestes hormones són homòlogues i molt similars estructuralment a la prolactina hipofisiària, i també són capaces de travessar la barrera hematoencefàlica, unir-se al receptor de prolactina i modular la funció cerebral. De fet, en el nostre estudi vam inhibir farmacològicament la producció de prolactina hipofisària en un grup de femelles prenyades i descobrírem que el patró d’activació cerebral degut a la senyalització prolactinèrgica era indistingible del que mostraven les femelles prenyades a les quals no els vam inhibir la prolactina hipofisària. És a dir, la major part de l’activació prolactinèrgica del cervell durant l’embaràs prové dels lactògens placentaris (Salais-López et al., 2017).

rata mare

Hugo Salais López

La nostra hipòtesi és que les possibles modificacions que, al cervell de la mare, duen a terme els lactògens placentaris, primer, i la prolactina, després, són imprescindibles per a desencadenar els canvis de comportament que s’observen a les mares i que no es veuen a les «madrines». Entre aquests comportaments trobem l’agressió maternal, però també la reducció de la por i una motivació incrementada per les cries que no mostren les «madrines», una motivació que, com demostren alguns estudis d’altres laboratoris, pot superar fins i tot la força addictiva de drogues d’abús com la cocaïna. Per tant, en el futur pretenem desentranyar en detall la relació de la senyalització prolactinèrgica al cervell amb l’expressió d’aquests comportaments materns.

rata mare

Hugo Salais López

El cervell paternal

Com ja hem comentat, el pare s’implica en la cura de les cries només en prop d’un 10 % de les espècies de mamífers. Amb això, ens pot semblar que el comportament paternal és una raresa, però no és així: el comportament paternal és molt comú en les aus, i es troba present en altres espècies com els amfibis. El sistema d’aparellament és crucial per a l’expressió del comportament paternal. De fet, les espècies monògames solen presentar sistemes de cria biparentals, en què el mascle, segur de la paternitat de les cries, empra recursos per cuidar-les.

Els circuits neurals implicats en el control del comportament paternal són els mateixos que controlen el comportament maternal, és a dir, nuclis del cervell sociosexual. Per exemple, lesions de l’àrea preòptica medial, que hem mencionat abans, eliminen la cura de les cries tant en mares com en pares. Els elements de què es compon el comportament patern són els mateixos que en el cas de les mares: els pares construeixen nius, alimenten, transporten, netegen i defensen les seues cries (Dulac, O’Connell i Wu, 2014).

«Els pares de ratolí no són pares exemplars, però ja en els anys setanta del segle passat es va observar que recollien les cries i es col·locaven sobre elles»

Els mascles de ratolí no són pares exemplars, però ja en els anys setanta del segle passat es va observar que recollien les cries i es col·locaven sobre elles, si bé només quan les femelles faltaven del niu durant llargs períodes (Gandelman, Paschke, Zarrow i Denenberg, 1970). Més recentment, un equip d’investigadors ha demostrat que els pares ratolins són capaços de seguir les ordres de les seues parelles femenines per a la cura de les cries. En aquest estudi, els investigadors van separar les femelles durant deu minuts en caixes adjacents i s’adonaren que aquestes emetien vocalitzacions ultrasòniques de 38 kHz. Quan els mascles sentien aquestes vocalitzacions, recollien les cries (que els investigadors havien tret del niu) molt ràpidament, i es posaven sobre elles per a donar-los calor. A continuació, van provar el mateix experiment amb pares als quals col·locaren taps de cera a les oïdes, de manera que no podien sentir les femelles, però, com que estaven al costat, sí que les podien olorar: els pares continuaven recollint les cries. Però si les mares no hi eren presents i, per tant, els pares no les sentien ni les oloraven, es tornaven molt descuidats amb les cries i tardaven molt a recollir-les! És a dir, els pares de ratolí poden fer-se càrrec de les seues cries, però són més descuidats que les mares (Liu et al., 2013).

ratas

Hugo Salais López

Tot i això, alguns estudis han demostrat que el cervell del ratolí també canvia amb la paternitat. De fet, la interacció amb les seues cries incrementa la producció de noves neurones en les dues zones cerebrals que mantenen la neurogènesi activa durant l’edat adulta en el ratolí: l’hipocamp, que participa en la memòria, i la zona subventricular-bulb olfactori. A més, se sap que l’increment de la neurogènesi en els pares depèn d’una hormona que ja coneixem: la prolactina (Mak i Weiss, 2010). En la seua tesi doctoral, defensada en juliol, Hugo Salais López, coautor d’aquest article, ha investigat com respon el cervell del mascle de ratolí a la prolactina, i ha descobert que aquesta activa sobretot zones de l’hipotàlem, algunes de les quals coincideixen amb nuclis que pertanyen a la xarxa sociosexual i que també s’activen en femelles.

La prolactina, per tant, podria tindre un paper important també en pares. De fet, aquest paper s’ha demostrat àmpliament en aus, i en una espècie de primat biparental, el tití (Callithrix jacchus). Els mascles de tití presenten nivells molt elevats de prolactina circulant, que s’incrementen de manera paral·lela al que els ocorre a les seues parelles durant l’embaràs, mitjançant mecanismes que desconeixem (Ziegler, Prudom, Zahed, Parlow i Wegner, 2009). Com que sabem que la prolactina és capaç d’activar també el cervell dels mascles de ratolí, serà interessant comprovar en futurs estudis si, com en les mares, la senyalització prolactinèrgica s’incrementa en els ratolins pares.

«Descobrir els mecanismes pels quals s’activa el “mode agressiu” en el cervell de la mare ens pot ajudar a comprendre millor els mecanismes biològics de l’agressivitat»

Per a què serveix investigar el comportament de mares i pares?

L’estudi de les bases neurobiològiques del comportament parental va més enllà de l’interès per conèixer com es controla aquest comportament. Per exemple, descobrir els mecanismes pels quals al cervell de la mare s’activa el «mode agressiu» ens pot ajudar a comprendre millor els mecanismes biològics de l’agressivitat i la violència patològiques. S’estima que entre el 10 i el 20 % de les mares pateixen depressió postpart, i alguns estudis suggereixen que aquesta xifra està subestimant el nombre real de casos, ja que les dones tendeixen a amagar el seu estat a causa de la pressió d’una societat que les obliga a considerar la maternitat com el moment més feliç de les seues vides. De la nostra comprensió dels canvis que experimenta el cervell de la mare durant l’embaràs i el part depèn que entenguem com es pot derivar un estat patològic de depressió i puguem trobar noves dianes terapèutiques. A més, de la qualitat de la cura parental rebuda durant la infantesa depèn la futura salut mental dels fills, ja que s’ha demostrat que el maltractament durant aquest període està associat a la susceptibilitat a patir malalties psiquiàtriques en l’adult.

«El vincle entre mare i fills podria ser el que fonamentara tota la resta de vincles socials que componen les societats»

Però a més de tot allò, tal i com proposava Jay Rosenblatt, pioner en l’estudi del comportament maternal: «La unitat mare-fill és la base de la nostra organització social» (citat a Feldman, 2016). Com hem comentat al llarg d’aquest article, la xarxa de nuclis cerebrals implicada en el control del comportament maternal pertany al «cervell sociosexual». És a dir, el vincle entre mare i fills podria ser el que fonamentara tota la resta de vincles socials que componen les societats. En paraules de Michael Numan i Larry Young (2016), «el vincle entre una mare i els seus fills és la base dels vincles socials que formen les societats humanes, en què la cooperació i l’altruisme representen un paper molt important per a la cohesió social».

AGRAÏMENTS

Finançat pel projecte del Ministeri d’Economia i Competitivitat «Maternal defence, reward and smell (MADRES)» - BFU2016-77691-C2-1-P, concedit a Fernando Martínez García i Carmen Agustín Pavón.

REFERÈNCIES

Dulac, C., O’Connell, L. A., & Wu, Z. (2014). Neural control of maternal and paternal behaviors. Science, 345(6198), 765–770. doi: 10.1126/science.1253291

Feldman, R. (2016). The neurobiology of mammalian parenting and the biosocial context of human caregiving. Hormones and Behavior, 77, 3–17. doi: 10.1016/j.yhbeh.2015.10.001

Gandelman, R., Paschke, R. E., Zarrow, M. X., & Denenberg, V. H. (1970). Care of young under communal conditions in the mouse (Mus musculus). Developmental Psychobiology, 3(4), 245–250. doi: 10.1002/dev.420030405

Lanuza, E., Novejarque, A., Martínez-Ricós, J., Martínez-Hernández, J., Agustín-Pavón, C., & Martínez-García, F. (2008). Sexual pheromones and the evolution of the reward system of the brain: The chemosensory function of the amygdala. Brain Research Bulletin, 75(2–4), 460–466. doi: 10.1016/j.brainresbull.2007.10.042

Liu, H. X., Lopatina, O., Higashida, C., Fujimoto, H., Akther, S., Inzhutova, A., … Higashida, H. (2013). Displays of paternal mouse pup retrieval following communicative interaction with maternal mates. Nature Communications, 4, 1346. doi: 10.1038/ncomms2336

Mak, G. K., & Weiss, S. (2010). Paternal recognition of adult offspring mediated by newly generated CNS neurons. Nature Neuroscience, 13(6), 753–758. doi: 10.1038/nn.2550

Martín-Sánchez, A., Valera-Marín, G., Hernández-Martínez, A., Lanuza, E., Martínez-García, F., & Agustín-Pavón, C. (2015a). Wired for motherhood: Induction of maternal care but not maternal aggression in virgin female CD1 mice. Frontiers in Behavioral Neuroscience, 9, 197. doi: 10.3389/fnbeh.2015.00197

Martín-Sánchez, A., McLean, L., Beynon, R. J., Hurst, J. L., Ayala, G., Lanuza, E., & Martínez-Garcia, F. (2015b). From sexual attraction to maternal aggression: When pheromones change their behavioural significance. Hormones and Behavior, 68, 65–76. doi: 10.1016/j.yhbeh.2014.08.007

Numan, M., & Young, L. J. (2016). Neural mechanisms of mother-infant bonding and pair bonding: Similarities, differences, and broader implications. Hormones and Behavior. doi: 10.1016/j.yhbeh.2015.05.015

Salais-López, H., Lanuza, E., Agustín-Pavón, C., & Martínez-García, F. (2017). Tuning the brain for motherhood: Prolactin-like central signalling in virgin, pregnant, and lactating female mice. Brain Structure and Function, 222(2), 895–921. doi: 10.1007/s00429-016-1254-5

Ziegler, T. E., Prudom, S. L., Zahed, S. R., Parlow, A. F., & Wegner, F. (2009). Prolactin’s mediative role in male parenting in parentally experienced marmosets (Callithrix jacchus). Hormones and Behavior, 56(4), 436–443. doi: 10.1016/j.yhbeh.2009.07.012

© Mètode 2017 - 94. Sapiens - Estiu 2017

Professora Ajudant Doctora del Departament de Biologia Cel·lular, Funcional i Antropologia Física (Àrea de Biologia Funcional) de la Universitat de València. Investigadora de la Unitat Mixta d’Investigació Neuroanatomia Funcional (NeuroFun), Universitat de València i Universitat Jaume I de Castelló.

Investigador de la Unitat Mixta d’Investigació Neuroana­tomia Funcional (NeuroFun), Universitat de València i Universitat Jaume I de Castelló.

ARTICLES RELACIONATS