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1 Sobre la agresión: Perspectivas fisiológicas, neuroquímicas y evolutivas en vertebrados Santiago Rodríguez Castro Universidad de Los Andes Departamento de Ciencias Biológicas Monografía Agosto, 2020 2 Índice de contenidos Resumen ...………………………………………………………………………………………...3 1. Introducción ...……………………………………………………………………...…………..3 2. Generalidades y definiciones del comportamiento agresivo ...…………………………...……3 3. Propósitos y utilidades de la agresión ………………………………………………..…..……4 4. Neuroanatomía ligada a la agresión ...…………………………………………………...…….5 5. Procesos neuroquímicos ligados a la agresión …………………………………………..…….8 5.1. GABA y Glutamato………………………………………………………………………..9 5.2. Serotonina ...……………………………………………...…………………...………….10 5.3. Dopamina …………..……………………………………………………………...…….12 5.4. Norepinefrina ...…………………………………………………………………...……..14 5.5. Vasopresina ………...……………………………………………………………………14 5.6. Glucocorticoides y testosterona ………...…………………………………………....….15 6. Evolución de los procesos neurológicos ligados a la agresión a lo largo de la historia evolutiva de los vertebrados ……………………………………………………………………..17 6.1. Amígdala media ……………………………………………………………………...…..18 6.2. Núcleos del hipotálamo ……………………………………………………………….....19 6.3. Sistema mesolímbico de recompensa ……………………………………………...…….20 6.4. Neuroquímica ligada a la agresión …………………………………………………...….20 7. Conclusiones ………………………………………………………………………………….21 8. Referencias ……………………………………………………………………………………21 3 Resumen La agresión es uno de los comportamientos sociales más comúnmente expresado por los vertebrados. En este trabajo revisamos varios de los procesos evolutivos y fisiológicos con los que se encuentra relacionada la agresión. Comenzamos por discutir las definiciones asociadas al concepto del comportamiento agresivo y los diferentes tipos reconocibles de agresión, así como los propósitos y las utilidades de estos en poblaciones naturales. Posteriormente revisamos los procesos fisiológicos y neuroquímicos encargados de la expresión y modulación de la agresión, haciendo énfasis en los componentes de los sistemas límbicos y mesolímbicos asociados a la agresión, y los neurotransmisores y hormonas que interactúan con ellos. Adicionalmente, relacionamos el papel de estas sustancias con tipos específicos de agresión de acuerdo a sus efectos sobre la agresión en sí misma y sobre otros procesos comportamentales y fisiológicos. Finalmente discutimos como ha sido la evolución de las redes neuronales y la neuroquímica ligada a la agresión a lo largo de la historia evolutiva de los vertebrados, teniendo en cuenta las homologías funcionales y morfológicas de las distintas estructuras que forman parte de los sistemas límbicos y mesolímbicos. 1. Introducción En las sociedades humanas la agresión y la violencia conllevan a consecuencias en su mayoría perjudiciales para el bienestar de las personas. Por ello normalmente se le considera a la agresión como un comportamiento pernicioso. En animales, sin embargo, la agresión forma parte del repertorio normal de comportamientos sociales que los individuos experimentan diariamente. Una gran cantidad de estudios se han dedicado a entender los procesos neuronales que desencadenan y controlan la agresión haciendo uso de varios modelos animales, particularmente roedores. El propósito de este trabajo es realizar una revisión del conocimiento que se tiene sobre los procesos fisiológicos responsables de este comportamiento. Para esto se tratarán cinco secciones: (1) Generalidades y definiciones del comportamiento agresivo; (2) Propósitos y utilidades de la agresión; (3) Neuroanatomía ligada a la agresión; (4) Procesos neuroquímicos de la agresión; (5) Evolución de los procesos neurológicos ligados a la agresión a lo largo de la historia evolutiva de los vertebrados. Las primeras dos secciones sirven de introducción para establecer conceptos importantes que permiten entender lo que es el comportamiento agresivo y su importancia en poblaciones naturales. Posteriormente, las secciones 3 y 4 toman estos conceptos y los aplican a los conocimientos que tenemos sobre la forma en la que diferentes procesos neuronales modulan la agresión. Finalmente, la última sección analiza desde una perspectiva evolutiva los temas tratados anteriormente para identificar aquellos procesos comunes para diferentes grupos de vertebrados. 2. Generalidades y definiciones del comportamiento agresivo De manera general la agresión se define como todos aquellos actos que se realizan con la intención de lastimar (Berkowitz, 1993). No obstante, en ciertos eventos agresivos, el lastimar no es la intención última del comportamiento sino una intención próxima (Anderson & Bushman, 2002). Si bien la agresión es el comportamiento más evidente cuando ocurren conflictos entre individuos 4 de la misma especie, no es el único (Scott & Fredericson, 1951). Previo a la agresión se suelen presentar comportamientos amenazantes que buscan disuadir al oponente. Cuando la agresión escala y hay un vencedor, el perdedor demuestra su rendición mediante una serie de comportamientos sumisos (Scott & Fredericson, 1951). El conjunto de estos tres (amenaza, agresión y sumisión) se enmarca dentro del concepto de comportamiento agonístico (Scott & Fredericson, 1951). Este se define como todas aquellas interacciones que surgen cuando dos individuos de la misma especie entran en conflicto (Scott & Fredericson, 1951). Si bien el concepto de comportamiento agonístico fue descrito por primera vez por Scott & Fredericson (1951) en su trabajo con roedores, este se extiende a otros grupos de animales. Prácticamente todos los animales presentan interacciones agonísticas de alguna forma (Kravitz & Huber, 2003), aunque estas son quizás más evidentes en los vertebrados. Desde una perspectiva etológica, es posible dividir la agresión en varios tipos reconocibles a partir de los patrones de movimiento que realiza un individuo o del contexto en el que los realiza. Wingfield y colaboradores plantean una clasificación de la agresión intraespecífica en seis tipos de acuerdo al contexto en el que se presente: (1) Territorialidad; (2) Agresión por algún recurso; (3) Agresión sexual; (4) Agresión parental; (5) Agresión por irritabilidad; (6) Agresión por dominancia (Wingfield et al., 2005). Esta clasificación por contexto puede simplificarse si se tiene en cuenta que se pueden agrupar estas categorías en dos formas de agresión más generales y aplicables a múltiples contextos: Agresión ofensiva y defensiva (Wall et al., 2003). La forma ofensiva implica una aproximación activa del agresor hacia su objetivo, mientras que la agresión defensiva surge como respuesta a un estímulo irritante o estresante y no implica una aproximación activa (Wall et al., 2003). La clasificación de agresión ofensiva vs defensiva es quizás la más ampliamente usada debido a varias evidencias que sugieren una independencia entre los dos comportamientos (Adams, 2006). Estas no son solo diferenciables de manera observacional, sino que es posible inhibir neuronalmente alguno de los dos comportamientos sin que el otro sea afectado (Adams, 2006). No obstante, para ciertos autores existen subcategorías dentro de la clasificación ofensiva y defensiva debido a diferencias sutiles pero importantes en los procesos neuroquímicos detrás de ciertos eventos agresivos (Wall et al., 2003; Chichinadze et al., 2011). Teniendo en cuenta esto, Chichinadze y colaboradores proponen cuatro tipos de agresión de acuerdo con los factores neurofisiológicos subyacentes a ellos: Tipo 1: Agresión defensiva inducida por estrés o miedo; Tipo 2: Agresión ofensiva inducida por frustración; Tipo 3 Agresión instrumental; y Tipo 4: Agresión ligada al placer (Chichinadze et al., 2011). Posteriormenteretornaremos a estos sistemas de clasificación de la agresión para evaluar su validez de acuerdo a los mecanismos fisiológicos detrás de ellos. 3. Propósitos y utilidades de la agresión Independientemente de su tipo o motivación, las sociedades humanas clasifican a la agresión como un comportamiento indeseable y autodestructivo (Berkowitz, 1993). Sin embargo, en contextos naturales la agresión posee varias utilidades. Hay que aclarar que el término utilidad se usa desde una perspectiva biológica; es decir, que contribuye a la supervivencia y reproducción de un 5 individuo (Zimmer & Emlen, 2016). A continuación, se exponen algunos de estos usos beneficiosos de la agresión en poblaciones naturales. La primera de estas utilidades se refiere a la distribución de los recursos entre los individuos de una población. La agresión permite establecer fronteras entre los espacios que ocupan los individuos (Fretwell, 1972). Cuando un individuo hace uso de la agresión para ocupar y defender un territorio que brinda recursos de calidad, este individuo tendrá mayores probabilidades de sobrevivir y reproducirse (Calsbeek & Sinervo, 2002). En otras palabras, cada individuo ocupará un espacio con una determinada calidad en la medida en que sea capaz de defenderlo, a esto se le denomina el modelo de distribución despótica ideal ( Fretwell, 1972; Calsbeek & Sinervo, 2002). Se ha demostrado que varios grupos de organismos siguen la distribución despótica ideal particularmente cuando los recursos se encuentran distribuidos en ciertos parches limitados o su distribución varía de acuerdo con la época del año (Zimmerman et al., 2003; Maclean et al., 2005). Por otro lado, la agresión también es de utilidad al momento de formar estructuras sociales. En animales que forman estructuras sociales complejas, la agresión es el mecanismo que permite a los individuos adquirir un estatus social; y por lo tanto, formar una jerarquía (Stagkourakis et al., 2018). Cuando el orden se altera por algún motivo (ie. muerte de un individuo dominante), la agresión se intensifica para retornar a una estructura social organizada (Wong & Balshine, 2011). Es más, la agresión facilita la evolución de estrategias de negociación en las que un individuo ofrece cooperación a cambio de un trato menos agresivo (Quiñones et al., 2016). De esta manera se pasa de poblaciones con niveles altos de conflicto y poca cooperación, a sociedades altamente cooperativas y no violentas (Quiñones et al., 2016). Finalmente, la tercera utilidad biológica a la que sirve la agresión hace referencia específicamente a la agresión sexual. Este tipo de agresión sirve como un filtro que selecciona a los individuos en la población que van a reproducirse futuramente (Zimmer & Emlen, 2016). Los individuos ganadores son aquellos que generalmente se encuentran más saludables, son más competitivos y que posiblemente poseen mejor calidad genética (Zimmer & Emlen, 2016). Si bien en diferentes contextos la agresión es un comportamiento que resulta beneficioso, este sigue siendo peligroso debido a varias de las consecuencias a las que conlleva (Raab et al., 1986). No solamente por las posibles heridas producto de los enfrentamientos, sino también por otras consecuencias metabólicas, fisiológicas e inmunológicas que surgen en casos en los que la agresión es inusualmente frecuente (Raab et al., 1986). Por ello, existen complejos procesos neuronales que contribuyen a la expresión de la agresión en la justa medida. Las siguientes dos secciones hablaran de ello. 4. Neuroanatomía ligada a la agresión La agresión hace parte del repertorio de comportamiento sociales que expresan los vertebrados (O’Connell & Hofmann, 2011). Todos los comportamientos sociales están modulados por una serie de redes neuronales complejas que se ubican en puntos específicos del cerebro (Newman, 1999). Estas redes deben ser capaces de poder recibir información proveniente de distintas fuentes sensoriales, interpretarla, y finalmente, expresar un comportamiento adecuado en respuesta a dichos estímulos (Adams, 1980; 2006). El sistema límbico es la principal red neuronal encargada 6 de la expresión de los instintos y diversos comportamientos sociales (O’Connell & Hofmann, 2011). Esta red se compone de varias estructuras las cuales se discutirán en esta sección. Adams (1980; 2006) propone un modelo de la red neuronal a cargo de la expresión de la agresión compuesta por varios elementos. De todos ellos el más importante es aquel que denominó El Mecanismo Motivacional (MM). El MM corresponde a un grupo de neuronas cuya principal función es inducir y modular la agresión (Adams, 2006). Adicionalmente, Adams sugiere la presencia de dos MMs individuales, uno para la agresión ofensiva y otro para la defensiva, debido a evidencias que sugerían una independencia entre ambos comportamientos (Adams, 2006). Desde muy temprano se identificó al hipotálamo, que forma parte del sistema límbico, como el MM para la forma ofensiva de la agresión dado que se puede inducir este comportamiento al estimular directamente lo que se denominó como el Área de Ataque el Hipotálamo (Kruk et al., 1979; Lammers et al., 1988). Esta área se ubica en la parte lateral del hipotálamo y sobrelapa con el núcleo Ventromedial del Hipotálamo (VMH) (Hrabovszky et al., 2005). Trabajos posteriores también ubicaron el MM para la defensa en esta misma área debido a que muestra niveles de actividad neuronal similares en animales que se encuentran activamente atacando o defendiendo (Pan et al., 2010). Sin embargo, ambas formas de agresión son diferenciables por la activación de otros sitios del hipotálamo como el Área Preóptica Medial (APOM) que se activa preferencialmente durante el ataque, o el Hipotálamo Anterior que lo hace durante la defensa (Pan et al., 2010). Esto indica la participación de otras áreas hipotalámicas en el control de la agresión y la presencia de dos redes neuronales distinguibles para sus dos formas, pero fuertemente interconectadas en el Área de Ataque de Hipotálamo donde se ubican sus respectivos MMs. El Área de Ataque del Hipotálamo se compone de varias poblaciones neuronales no todas asociadas directamente a la producción de la agresión. Realmente los MMs se componen de una población de neuronas ubicadas en el lado ventromedial del VMH (VMHvl) que expresan el receptor alpha de estrógenos (Lee et al., 2014). Estas neuronas son responsables por sí solas de la inducción del comportamiento agresivo, así como la modulación de su intensidad. Una baja estimulación induce a los comportamientos exploratorios previos a un encuentro (Lee et al., 2014). Estimulaciones mayores finalmente desencadenan la agresión y se requiere de su actividad permanente para que esta continúe (Lee et al., 2014). Adicionalmente, estas neuronas se estimulan cuando se presentan señales sensoriales que indican la presencia de un contrincante y su nivel de actividad general predice la cercanía con la que un ataque se va a presentar (Falkner et al., 2014). Las diferencias entre comportamientos ofensivos y defensivos se deben a subpoblaciones de estas neuronas que se activan preferencialmente dependiendo del tipo de agresión (Wang et al., 2019). Las neuronas ubicadas en la parte más anterior del VMHvl participan durante la defensa (MM de defensa) mientras que las posteriores lo hacen durante el ataque (MM de ataque). Como se mencionó anteriormente, los MMs tienen la importante tarea de inducir y modular la agresión (Adams, 2006). Como vimos estas funciones las cumple el VMHvl del hipotálamo (Falkner et al., 2014; Lee et al., 2014), no obstante el MM no posee en sí mismo la función de ejecutar el comportamiento sino solo de ordenarlo (Adams, 2006). El trabajo de la ejecución motora del comportamiento está a cargo de otro elemento de la red neuronal denominado Mecanismo de Patrón Motor (MPM) (Adams,2006). Este último se conecta de manera directa con 7 el MM y recibe las ordenes de ejecución del comportamiento para posteriormente llevar a cabo los patrones motores necesarios (Adams, 2006). A continuación se describe cual es el MPM ligado a la agresión. Desde hace tiempo se ha demostrado que cuando la Sustancia Gris Central (SGC) en el Mesencéfalo es estimulada se desencadenan los comportamientos defensivos típicos en ratones (Pond et al., 1977). Al igual que el hipotálamo, la SGC también forma parte del sistema límbico. El VMHvl se encuentra altamente conectado con la SGC mediante una serie de neuronas glutaminérgicas (Lo et al., 2019). Muy recientemente se ha demostrado que señales provenientes del VMHvl tienen la capacidad de inducir el comportamiento de mordida a través de una red neuronal mediada por la SGC (Falkner et al., 2020). En cierta medida, SGC sirve como un sintetizador de las señales emitidas por el VMHvl. Mientras que este último muestra variedad de niveles de actividad correspondientes a las etapas y magnitud de la agresión, SGC solo pasa de un estado apagado a uno encendido una vez la actividad en el VMHvl indica que se ha llegado a la agresión total (Falkner et al., 2020). No obstante, la estimulación específica de esta única ruta neuronal no logra desplegar en su totalidad el comportamiento agresivo sino solo ciertos patrones motores particulares (ie. mordida) (Falkner et al., 2020). Esto indica la existencia de otras áreas de control motor, o MPMs, encargadas de la ejecución del resto de movimientos característicos del comportamiento defensivo. Sin embargo, hasta el momento SGC es la mejor estudiada. Adicional a estas conexiones con neuronas con función motora en la SGC, el VMHvl envía conexiones a alrededor de otras 60 regiones cerebrales varias de las cuales también conforman el sistema límbico (Lo et al., 2019). La mayoría de estas redes son bidireccionales lo que refleja la complejidad de las rutas de retroalimentación que controlan el comportamiento agresivo (Lo et al., 2019). Dentro de estas conexiones son bastante predominantes aquellas que se dan con otras regiones del hipotálamo como el Hipotálamo Anterior, el Núcleo Paraventricular (NPV) y el APOM. Por fuera del hipotálamo se destacan las conexiones con el Área Ventral Tegmental (AVT) y los Núcleos de Raphe (NR) (Lo et al., 2019). Algunas de estas conexiones son de particular interés debido a la importancia de dichas áreas en otros procesos neuronales. Por ejemplo, el NPV forma parte del eje Hipotalamico-Hipofisiario-Adrenal (HHA) que encargado las respuestas fisiológicas al estrés (Agresión tipo 1 y 2) (Engelmann et al., 2004). Por otro lado, AVT es una región en el mesencéfalo que forma parte del sistema mesolímbico de recompensa (Yamaguchi & Lin, 2018). Esto muestra la conexión entre agresión y placer (Agresión Tipo 4). Finalmente se encuentra los NR que poseen una gran cantidad de neuronas productoras de serotonina (Balázsfi et al., 2018). Este neurotransmisor se ha ligado fuertemente al control de los estados de ánimo y de varios comportamientos sociales entre ellos la agresión (Puig & Gulledge, 2011). Además de estas conexiones enviadas desde el VMHvl, esta estructura también recibe una gran cantidad de información neuronal proveniente de distintas regiones cerebrales. La Corteza Prefrontal, el Núcleo Accumbens (NAc), la Amígdala Media (AM), el Septo Lateral (SL) entre otras (Lo et al., 2019). Se ha demostrado que todas estas áreas contribuyen a la modulación de la agresión bien sea de manera excitatoria o inhibitoria (Toth et al., 2010; Hong et al., 2014; Hashikawa et al., 2017; Aleyasin et al., 2018). Por ejemplo, la estimulación de las neuronas provenientes de la AM hacia el VMHvl promueven la agresión (Hong et al., 2014). La AM es bien 8 conocida por su función como sintetizador sensorial así que se cree que esta región suministra al VMHvl gran parte de la información sensorial necesaria para la agresión (Aleyasin et al., 2018). Por otro lado, regiones como el SL contribuyen a la supresión de la agresión mediante sus conexiones con el VMHvl (Wong et al., 2016). Por su parte la corteza prefrontal y el NAc forman ambos parte de sistema mesolímbico de recompensa nuevamente ligando la agresión con el placer (Aleyasin et al., 2018; Yamaguchi & Lin, 2018). Adicionalmente, la Corteza Prefrontal cumple la función de integrar información proveniente de fuentes externas (comportamiento social) e internas (fisiológicas) e influir en la toma de decisiones a partir de ella (Heidbreder & Groenewegen, 2003). Parte de esta información proviene, por ejemplo, de los NR (a su vez conectados al VMHvl) mediante neuronas serotoninérgicas (Puig & Gulledge, 2011). Por ello, se ha visto que la corteza prefrontal posee la capacidad de tanto promover como inhibir el comportamiento agresivo mediante sus conexiones con el VMHvl u otras regiones hipotalámicas (Takahashi et al., 2014; Biro et al., 2018). La gran cantidad de redes neuronales que van hacia y surgen desde el VMHvl, donde se encuentran los MMs para la defensa y el ataque, demuestran la complejidad de los procesos neuronales que regulan el comportamiento agresivo (Lo et al., 2019). Se puede interpretar al VMHvl como un centro de control de información que recibe estímulos tanto excitatorios como inhibitorios provenientes de distintas fuentes (Toth et al., 2010; Hashikawa et al., 2017). Haciendo una sumación de todo lo recibido el VMHvl induce a la expresión o supresión de la agresión al comunicarse con centros de control motor como la SGC (Falkner et al., 2020). Adicionalmente, el VMHvl redirige esta información a otros sitios como el sistema mesolímbico de recompensa o los NR que permiten retroalimentar los resultados del comportamiento agresivo (Niederkofler et al., 2016; Yamaguchi & Lin, 2018). De esta manera se mantiene un control estricto sobre la agresión para prevenir sus consecuencias adversas. Como se mencionó al comienzo, el propósito de esta sección era repasar la complejidad de las redes neuronales subyacentes a la agresión y sus diferentes tipos. La sección a continuación profundizará en algunas de estas conexiones neuronales haciendo énfasis en los neurotransmisores que median la comunicación neuronal y como la participación de estos mensajeros en regiones específicas suprimen o promueven la agresión. 5. Procesos neuroquímicos de la agresión Todas las conexiones neuronales que se trataron en la sección anterior se dan gracias a mensajeros químicos (neurotransmisores) que median la comunicación en la sinapsis. Se ha visto que diferentes neurotransmisores juegan diferentes papeles en la promoción o inhibición del comportamiento agresivo dependiendo de las regiones específicas en las que actúen. Esta sección repasará estos temas. Los primeros neurotransmisores a tratar serán GABA y glutamato que participan mayoritariamente en redes neuronales locales. Posteriormente seguirán serotonina, dopamina y norepinefrina que participan en procesos cerebrales amplios y que a la vez son afectados y afectan las rutas gabaérgicas y glutaminérgicas de la agresión. Finalmente, se hablará de tres hormonas, vasopresina, testosterona y cortisol, que poseen grandes efectos sobre la forma en la que los anteriores neurotransmisores trabajan y en otros procesos fisiológicos a parte de los neuronales. 9 5.1 GABA y Glutamato GABA y Glutamato son conocidos respectivamente como los neurotransmisores inhibitorio y excitatorio por excelencia del sistema nervioso central (Timmerman & Westerink, 1997). Es decir que sus funciones son principalmente antagónicas la una frente a la otra. No obstante, no actúan propiamente sobre los mismos receptores. En el caso de GABA se trata de receptores GABAA ionotrópicos y GABAB metabotrópicos (Bormann, 2000). Ambos generan el mismo efecto de inhibición del potencialde acción. Por su parte, el Glutamato posee 3 tipos de receptores, dos ionotrópicos denominados NMDA y AMPA/Kainato y uno metabotrópico denominado receptores metabotrópicos de glutamato (mGluRs) (Lau & Tymianski, 2010). Los tres generan el mismo efecto excitatorio. Esta relación antagónica entre ambos neurotransmisores permite controlar la expresión e inhibición de varios comportamientos, entre ellos la agresión, a través de redes neuronales complejas como las que se trataron en la sección pasada. Como se mencionó anteriormente, el centro de ataque del hipotálamo y más específicamente el VMHvl, es la región neuronal encargada de modular el comportamiento agresivo (Lee et al., 2014). De manera general este sitio recibe información de múltiples regiones cerebrales, posteriormente sintetiza esta información y finalmente ordena o suprime la agresión (Toth et al., 2010). En sí mismo, el VMHvl se compone mayoritariamente de neuronas glutaminérgicas que nacen allí y que proyectan sus axones hacia otros sitios fuera y dentro del hipotálamo (Hrabovszky et al., 2005). Una proporción mucho más pequeña de neuronas son gabaérgicas (Hrabovszky et al., 2005; Hashikawa, et al., 2017). Sin embargo, a diferencia de las glutaminérgicas, estas no se proyectan fuera del VMHvl sino que permanecen allí como interneuronas donde constantemente interactúan con las neuronas glutaminérgicas. Las neuronas glutaminérgicas que se proyectan hacia afuera del VMHvl poseen múltiples destinos (Lo et al., 2019). De los más destacados se encuentra SGC, que como se mencionó anteriormente se encarga de ordenar la función motora de la agresión (Falkner et al., 2020). En el momento en el que la agresión ha escalado, estas rutas glutaminérgicas inducen la excitación de SGC que a la vez también se encuentra compuesta en gran parte por este mismo tipo de neuronas (Falkner et al., 2020). De esta manera, el glutamato es el mediador entre la orden del comportamiento y la ejecución del mismo. GABA y glutamato también participan en otros aspectos ligados al comportamiento agresivo diferentes a la ejecución en sí de él. Por ejemplo, otro sitio importante de destino de las rutas glutaminérgicas del VMHvl es el APOM en el hipotálamo (Hashikawa et al., 2017; Yamaguchi & Lin, 2018). En conjunto el VMHvl, el APOM y el AVT forman un eje de conexión con el sistema mesolímbico de recompensa de la dopamina (Hashikawa et al., 2017; Yamaguchi & Lin, 2018). El APOM es una región que se compone principalmente por neuronas gabaérigcas que se proyectan hacia el AVT (Hashikawa et al., 2017). Cuando estas son estimuladas mediante la ruta glutaminérgica proveniente del VMHvl se activa lo que se conoce como un sistema de desinhibición (Hashikawa et al., 2017; Yamaguchi & Lin, 2018). Es decir, la liberación de GABA en AVT apaga interneuronas gabaérgicas que se encuentran constantemente inhibiendo la liberación de dopamina, otro neurotransmisor fuertemente asociado a la agresión y a la sensación de recompensa. Esta ruta GABA y glutaminérgica es particularmente predominante cuando se trata 10 de agresión tipo 4 (ligada al placer), en la que los individuos entran constantemente en conflicto por el placer percibido tras un encuentro (Chichinadze et al., 2011). El VMHvl no solo envía información a otros sitios mediante rutas glutaminérgicas y gabaérgicas sino que también la recibe. Estos dos neurotransmisores son la principal entrada de información del VMHvl. Por ejemplo, la información sensorial que proviene de la AM es entregada mediante GABA a través un sistema de desinhibición que actúa sobre las interneuronas gabaérgicas del VMHvl (Hong et al., 2014). La información suministrada por la AM logra activar las funciones del VMHvl cuando se presentan pistas sensoriales que indican la presencia de un oponente. En este caso GABA induce a la expresión del comportamiento; sin embargo, a través de otras rutas lo inhibe. Este es el caso de las rutas gabaérgicas de conexión con el SL (Wong et al., 2016). Al igual que la AVT el SL también forma parte de los sistemas de recompensa (Aleyasin et al., 2018). Esto refuerza la conexión entre agresión y placer y la participación de GABA y glutamato en estos procesos. Finalmente, la última gran entrada de información al VMHvl proviene de la Corteza Prefrontal. Este sitio envía varias rutas glutaminérgicas que actúan directamente sobre el VMHvl o sobre otras regiones hipotalámicas (Takahashi et al., 2014). Desde hace tiempo se ha reconocido que mediante estas conexiones la Corteza Prefrontal tiene la capacidad de inhibir el comportamiento agresivo (Takahashi et al., 2014). No obstante, al mirar en detalle se ha observado que diferentes poblaciones neuronales poseen efectos específicos. Mientras que ciertos grupos actúan de manera inhibitoria otros de manera excitatoria (Biro et al., 2018). Tanto los efectos inhibitorios como excitatorios de la Corteza Prefrontal se dan mediante rutas glutaminérgicas (Takahashi et al., 2014; Biro et al., 2018). No obstante, se desconoce que determina cuales poblaciones neuronales se activan en un momento y como interactúan sus efectos combinados. Por lo tanto, el rol de la Corteza Prefrontal y sus rutas glutaminérgicas hacia el hipotálamo sobre el control de la agresión aún es motivo de estudio. 5.2 Serotonina A diferencia de GABA o glutamato, la serotonina no puede ser clasificada como un neurotransmisor inhibitorio o excitatorio. Su efecto depende del receptor sobre el cual esté actuando. En total hay siete familias de rectores (5-HT1 - 5HT7) distinguibles por su mecanismo de acción (ionotrópico o metabotrópico) o sus efectos sobre la actividad neuronal (Puig & Gulledge, 2011). Las familias 5-HT1 y 5-HT5 poseen efectos inhibitorios mientras que las demás excitatorios (Puig & Gulledge, 2011). La gran mayoría de neuronas serotoninérgicas del cerebro surgen en los NR (Balázsfi et al., 2018). Desde allí se dirigen hacia varios sitios en donde se ejercen sus efectos. Estas neuronas tienen la particularidad de que su actividad se encuentra autorregulada a través de autorreceptores inhibitorios 5-HT1A (De Boer & Newman-Tancredi, 2016). En este sentido la actividad de la serotonina se encuentra limitada de acuerdo a sus propias cantidades. La hipótesis de la deficiencia de la serotonina es hasta el momento la aproximación más completa que se posee sobre el entendimiento de como la serotonina controla la agresión. Esta hipótesis afirma que niveles neuronales bajos de serotonina incrementan la agresión (De Boer & Newman- Tancredi, 2016). Esto implica que la serotonina posee un efecto supresor de la agresión. Varias 11 evidencias soportan esta idea principalmente aquellas provenientes de estudios neurofarmacológicos (Takahashi et al., 2011; Narvaes & de Almeida, 2014). Por ejemplo, suministrar prolongadamente agonistas de los receptores 5-HT1A y 5-HT1B disminuye significativamente los niveles de agresión en ratones (Narvaes & de Almeida, 2014). El mismo efecto se puede lograr suministrando fármacos que actúan sobre el transportador 5-HT de manera que la serotonina permanece más tiempo en el espacio sináptico (Takahashi et al., 2011). No obstante, también existen evidencias contradictorias frente a la hipótesis de deficiencia de la serotonina. De las más importantes es el hecho de que la inhibición de la agresión mediante agonistas de serotonina se puede lograr aplicando dichos fármacos en los autorreceptores inhibitorios en el NR o en los destinos de las neuronas serotoninérgicas (De Boer & Newman- Tancredi, 2016). Esto es contradictorio si se tiene en cuenta que en los NR los agonistas de manera general suprimen los sistemas serotoninérgicos mientras que en cualquier otro sitio los imitan (De Boer & Newman-Tancredi, 2016). Esto quiere decir que se genera el mismo efecto mediante mecanismos completamente opuestos. Adicionalmente,otra serie de trabajos más recientes han demostrado que la estimulación espontánea de rutas serotoninérgicas en los NR durante un enfrentamiento intensifica la agresión (Takahashi et al., 2010; 2015). Esto muestra que la relación serotonina/agresión no es lineal, sino que se trata de un sistema complejo que depende de rutas de retroalimentación y que además posee un factor temporal que distingue entre efectos espontáneos y prolongados (Takahashi et al., 2011). Como exactamente la serotonina logra regular el comportamiento agresivo es aún motivo de investigación. Varios trabajos indican que ciertas poblaciones neuronales ubicadas en la parte dorsal de los NR son esenciales para la regulación de la agresión (Niederkofler et al., 2016). Estas neuronas se proyectan mayoritariamente hacia la corteza prefrontal en donde ocurre la acción de la serotonina. Se ha visto que en el momento en el que empieza un conflicto ocurre una disminución significativa en la liberación de serotonina en la corteza prefrontal (Van Erp & Miczek, 2000). Esto indica que de alguna manera la serotonina afecta el funcionamiento de las rutas glutaminérgicas de la corteza prefrontal hacia el hipotálamo de las que se hablaba anteriormente. No obstante, los efectos de la serotonina en la corteza prefrontal no son fácilmente predecibles. Esto se debe a que en esta región se expresan receptores de serotonina tanto inhibitorios como excitatorios (Puig & Gulledge, 2011). La función más importante de la serotonina en la corteza prefrontal es participar en la integración de la información fisiológica y comportamental para regular la expresión de emociones (Puig & Gulledge, 2011). Sin la serotonina esta capacidad es limitada y podría dar lugar a una agresión desmedida. Esto sería el principal factor en la agresión Tipo 3: Agresión Instrumental caracterizada por la falta de motivaciones específicas o emociones y ejecutada por el hecho de querer agredir sin un propósito mayor (Chichinadze et al., 2011). Además de la corteza prefrontal, las rutas serotoninérgicas mencionadas anteriormente conectan con múltiples otras regiones (Niederkofler et al., 2016). El NAc, el SL, el Hipotálamo Anterior, el APOM son algunas de estas (Niederkofler et al., 2016). Como se discutió en la sección anterior, todas estas regiones poseen conexiones con el área de ataque el Hipotálamo y forman parte de las redes neuronales que controlan la agresión (Lo et al., 2019). Los efectos que posee la serotonina 12 sobre estos sitios respecto al comportamiento agresivo son similares a los que ocurren en la corteza prefrontal (Morrison & Melloni, 2014). Es decir que el suministro de serotonina en estas áreas o agonistas de la serotonina logran efectivamente reducir la agresión (Morrison & Melloni, 2014). Esto agrega mayor complejidad a las rutas serotoninérgicas implicadas en la agresión debido a sus efectos en múltiples áreas que últimamente determinan el funcionamiento del área de ataque del hipotálamo. La serotonina no es un neurotransmisor ajeno a la actividad de los otros. Así como este puede afectar las rutas de otros neurotransmisores, la serotonina es a la vez regulada por la acción de estos. En la parte dorsal del NR se expresan receptores de glutamato, GABA y dopamina que modifican la actividad de las neuronas serotoninérgicas (Takahashi et al., 2010; 2015; Niederkofler et al., 2016). Particularmente se ha observado que inyecciones de GABA y glutamato estimulan la actividad serotoninérgica ligada a la agresión (Takahashi et al., 2010; 2015). De dónde exactamente provienen estas entradas de neurotransmisores y de qué depende su funcionamiento es desconocido. Por otro lado, rutas dopaminérgicas provenientes de AVT generan efectos inhibitorios sobre las neuronas serotoninérgicas (Niederkofler et al., 2016). En este sentido, nuevamente habría participación de los sistemas de recompensa sobre la expresión de la agresión. La serotonina es quizás el neurotransmisor ligado a la agresión más estudiado pero que a la vez deja muchas interrogantes. Hasta el momento los trabajos hechos logran identificar sitios sobre los que actúa la serotonina para regular la agresión y una idea general de los efectos del neurotransmisor allí (Takahashi et al., 2011; Narvaes & de Almeida, 2014). Sin embargo, hace falta estudiar los efectos de la serotonina en poblaciones neuronales específicas en lugar de sobre grandes estructuras (De Boer & Newman-Tancredi, 2016; Niederkofler et al., 2016). 5.3 Dopamina Al igual que la serotonina, la dopamina no puede ser clasificada como un neurotransmisor excitatorio o inhibitorio. El efecto de este neurotransmisor depende del receptor sobre el que actúe. Se han reconocido cinco tipos de receptores metabotrópicos de dopamina (D1 – D5), siendo los tipos D1 y D5 excitatorios mientras que los demás inhibitorios (Missale et al., 1998). La gran mayoría de las neuronas dopaminérgicas del sistema nervioso central surgen en el AVT desde donde se proyectan a múltiples regiones del cerebro en donde ejercen sus efectos (Schultz, 2016). Previamente ya se mencionó como la agresión puede activar estas rutas dopaminérgicas mediante un sistema de desinhibición a lo largo del eje VMH-APOM-AVT (Yamaguchi & Lin, 2018). No obstante, más recientemente se ha mostrado que otras rutas prevenientes de sitios del prosencéfalo como la Corteza Prefrontal o el Prosencéfalo Basal, y que pasan por la Habénula Lateral, también activan las neuronas dopaminérgicas del AVT (Flanigan et al., 2017). Desde hace tiempo se ha reconocido el papel que posee la dopamina sobre la expresión de la agresión. Las primeras evidencias provienen de estudios neurofarmacológicos en los que se empleaban agonistas D1 y D2 que incrementaban significativamente la agresividad en ratones (Nikulina & Kapralova, 1992). Efectos similares se pueden lograr al inhabilitar el transportador sináptico de dopamina, lo que hace que el neurotransmisor actúe por más tiempo en la sinapsis (Rodriguiz et al., 2004). Por otro lado, el uso de antagonistas logra efectivamente disminuir la 13 frecuencia con la que se presenta la agresión al igual que su intensidad (Nikulina & Kapralova, 1992; Tidey & Miczek, 1992). Los antagonistas de dopamina también pueden contribuir a la estabilidad de la jerarquía de un grupo social debido a que su uso reduce el número de enfrentamientos que se presentan entre animales dominantes y subordinados (Yamaguchi et al., 2017). La dopamina y el AVT forman ambos parte del sistema mesolímbico de recompensa (Schultz, 2016; Yamaguchi & Lin, 2018). Este sistema participa en la generación de las sensaciones de recompensa y en el reforzamiento de los comportamientos recompensantes (Schultz, 2016). La conexón entre el sistema mesolímbico y la agresión es de particular importancia para la agresión Tipo 4: Agresión ligada al placer (Chichinadze et al., 2011). No obstante, la dopamina por sí misma no es responsable por las sensaciones de placer (Berridge & Kringelbach, 2015). Su papel se encuentra relacionado con establecer que tan recompensante es un comportamiento y con el “deseo” de repetir aquellos comportamientos que traen mayores recompensas (Berridge & Kringelbach, 2015; Schultz, 2016). La dopamina logra generar estos efectos a partir de un proceso denominado error de predicción de recompensa (Schultz, 2016). Cuando el resultado de un comportamiento dado genera una recompensa mayor a la esperada se incrementa la actividad de las neuronas dopaminérgicas en el AVT (Schultz, 2016). Lo contrario ocurre si la recompensa es menor a la esperada. La dopamina liberada actúa en distintos sitios que contribuyen a la memorización del comportamiento para su posterior ejecución (Hart et al., 2014; Berridge & Kringelbach, 2015). Uno los destinos más importantes de las neuronas dopaminérgicas del AVT es el NAc (Aleyasin et al., 2018). Estees el sitio en el que ocurre el proceso de error de predicción de recompensa (Hart et al., 2014). Previamente ya se ha visto que el NAc posee efectos sobre el control de la agresión. Por ejemplo, cepas de ratones que poseen receptores de dopamina hipersensibles en el NAc muestran niveles elevados de agresión (Beiderbeck et al., 2012). Por otro lado, el uso de antagonistas de dopamina en el NAc reduce el efecto de recompensa de la agresión (Couppis & Kennedy, 2008). Se ha encontrado que neuronas que expresan al receptor D1 de dopamina en el NAc son esenciales en el sistema de recompensa activado por la agresión y en el reforzamiento del comportamiento (Golden et al., 2019). Si bien los sistemas de recompensa están mediados por la dopamina, este no es el único destino de este neurotransmisor. Los circuitos de dopamina involucran múltiples sitios además de aquellos ligados al placer y la recompensa. La corteza prefrontal y la AM son otras dos regiones hacia las cuales llegan las neuronas dopaminérgicas provenientes del AVT (Beier et al., 2015). Como se mencionó anteriormente estas regiones también poseen efectos regulatorios sobre la agresión. Adicionalmente, hay evidencias que indican que la dopamina puede afectar la actividad de neuronas serotoninérgicas ligadas a la agresión (Niederkofler et al., 2016). Así mismo, también se ha mostrado que la dopamina posee efectos directos sobre el hipotálamo en donde niveles altos de este neurotransmisor reducen el umbral de activación de neuronas inductoras de la agresión (Yamaguchi & Lin, 2018). Este conjunto de evidencias demuestra que la dopamina ejerce efectos sobre la agresión más allá del placer y la recompensa. 14 5.4 Norepinefrina La norepinefrina es un neurotransmisor que se diferencia de los anteriormente discutidos debido a que también funciona como una hormona. El sistema noradrenérgico principalmente regula los estados de alerta y la respuesta al estrés (Berridge & Waterhouse, 2003; Haden & Scarpa, 2007). Este sistema consiste de dos partes: el periférico que se compone por el sistema nervioso simpático, y el central que se compone por el Locus Coeruleus (Haller et al., 1997; Berridge & Waterhouse, 2003). Desde esta última región es donde surgen la gran mayoría de neuronas noradrenérgicas del cerebro las cuales se proyectan a distintas áreas entre ellas el sistema límbico (Berridge & Waterhouse, 2003). Las primeras asociaciones entre comportamiento agresivo y norepinefrina provienen de estudios correlacionales que muestran que la agresión va acompañada por un incremento en la cantidad de norepinefrina en la sangre (Sgoifo et al., 1996). Adicionalmente, animales más agresivos poseen una reactividad mayor por parte del sistema noradrenérgico frente al estrés (Sgoifo et al., 1996). También es posible incrementar la agresión de un individuo mediante el uso de agonistas de norepinefrina (Haller et al., 1997). Los mecanismos mediante los cuales la norepinefrina participa en la agresión aún son motivo de estudio. La relación más directa entre estos dos se refiere a cuando un individuo se encuentra en un enfrentamiento en el que realiza movimientos rápidos y veloces. La ejecución de este tipo de movimientos requiere de la activación del sistema nervioso simpático que a la vez estimula la liberación de norepinefrina en la sangre (Haller et al., 1997). Adicionalmente, la agresión es en sí misma un comportamiento estresante (Chichinadze et al., 2011) lo que activa el sistema noradrenérgico central y la posterior liberación de norepinefrina por parte de este (Berridge & Waterhouse, 2003). En el caso anterior, es la agresión la que estimula al sistema noradrenérgico. No obstante, lo contario es igualmente cierto. Uno de los principales efectos de la norepinefrina es incrementar el estado de alerta de los individuos cuando estos se encuentran en situaciones estresantes (Haden & Scarpa, 2007) . Un individuo que se encuentra estresado/alerta es más reactivo, lo que lo hace más propenso a ser violento (Siever, 2008). Lo anteriormente dicho es de particular importancia para entender los Tipos 1 y 2 de agresión, ambas asociadas a estrés. Individuos con niveles altos de norepinefrina causados por estrés son más propensos a entrar en conflictos debido a que se encuentran constantemente a la defensiva o alertas para responder ante cualquier estímulo (Chichinadze et al., 2011). 5.5 Vasopresina La vasopresina es una hormona peptídica que se produce principalmente en el NPV y que se libera a través de la hipófisis posterior (Hyodo, 2016). La principal función de la vasopresina es participar en la homeostasis del agua y en la vasoconstricción (Morrison & Melloni, 2014). No obstante, más recientemente varias evidencias han demostrado que esta hormona también participa en la expresión de diferentes comportamientos sociales tales como el reconocimiento de consociales, la comunicación y la agresión (Albers, 2012). La vasopresina posee efectos sobre regiones que forman parte del sistema límbico como la AM, el hipotálamo, la Estría Terminal y el SL gracias a 15 que producen esta hormona y poseen receptores de vasopresina VP1 y VP2 (Morrison & Melloni, 2014; Hyodo, 2016). Los efectos de la vasopresina sobre la expresión de la agresión se han evidenciado a través de experimentos neurofarmacológicos. La aplicación sistémica de antagonistas de los receptores VP1 y VP2 logra efectivamente reducir la agresión en roedores (Blanchard et al., 2005; Ferris et al., 2006). No obstante, los efectos de la vasopresina sobre la agresión son dependientes de la región sobre la que esté actuando (Morrison & Melloni, 2014). En el Hipotálamo Anterior y en el SL de ratones se evidencia una relación positiva entre vasopresina y agresión (Irvin et al., 1990; Ferris et al., 1997). Por el contrario, en la AM la relación es contraria y la actividad de la vasopresina reduce la agresión (Koolhaas et al., 1990). El efecto de la vasopresina sobre diferentes sitios ligados a la agresión indica que de alguna forma esta hormona modifica la actividad neuronal de estas áreas cuando se presenta la agresión. El control que ejerce la vasopresina sobe la agresión es en gran medida dependiente de la participación de otras hormonas o neurotransmisores. Se ha observado que la serotonina afecta en gran medida la expresión de receptores de vasopresina en las áreas anteriormente mencionadas particularmente en el Hipotálamo Anterior (Morrison & Melloni, 2014). Cabe recordar que tanto el Hipotálamo Anterior como el SL son dos sitios con alta actividad serotoninérgica proveniente de los NR (Niederkofler et al., 2016). Por otro lado, también se ha demostrado que la testosterona y el cortisol poseen efectos sobre la expresión de vasopresina en la AM y en el hipotálamo (Montoya et al., 2012). De estas dos últimas hormonas se hablará más a continuación. 5.6 Glucocorticoides y testosterona Los glucocorticoides y la testosterona son dos hormonas esteroideas producto de los ejes HHA e Hipotalámico – Hipofisiario – Gonadal (HHG) respectivamente (Montoya et al., 2012). El HHA comienza con la activación del NPV que secreta la Hormona Liberadora de Corticotropina que se dirige a la hipófisis en donde estimula la producción de Hormona Corticotropina (ACTH) que finalmente activa a la corteza suprarrenal para que libere glucocorticoides (Montoya et al., 2012). Por su parte, el HHG se compone del hipotálamo en donde se da la producción de la hormona liberadora de gonadotropina que estimula la producción de las hormonas luteinizante y folículo estimúlate que actúan sobre las gónadas para que se dé la producción de testosterona (Montoya et al., 2012). A pesar de tratarse de dos ejes endocrinos distintos, el HHA y el HHG son mutuamente antagónicos (Viau, 2002). Los glucocorticoides tiene la capacidad de inhibir el HHG en cualquiera de sus niveles mientrasque la testosterona inhibe al HHA al nivel del hipotálamo (Viau, 2002). Los glucocorticoides poseen funciones muy variadas que incluyen el control sobre los niveles de glucosa en la sangre, los procesos inflamatorios, el estado de alerta, la memoria y, al igual que la norepinefrina, participan en la respuesta al estrés (Haller, 2014). Los glucocorticoides poseen dos mecanismos mediante los cuales pueden ejercer sus efectos: (1) Mecanismos celulares de rápida respuesta que se ejecutan en pocos minutos; y (2) Mecanismos genómicos que alteran a largo plazo la expresión de genes (Haller, 2014). Esto es de importancia para entender los efectos de los glucocorticoides sobre el comportamiento agresivo. 16 El control que ejercen los glucocorticoides sobre la agresión es dependiente del tiempo de exposición a estas hormonas. Se ha observado que cuando se suministra de manera aguda corticosterona (un glucocorticoide) o ACTH se intensifica la agresión expresada por ratones (Mainardi et al., 1987). Apoyando esta misma idea, se ha demostrado que la inhibición de la síntesis de glucocorticoides suprime la agresión en individuos que se encuentran en situación de conflicto o desafío (Mikics et al., 2004). Uno de los efectos más importantes que posee la aplicación de glucocorticoides es reducir la magnitud de corriente eléctrica necesaria en el área de ataque del hipotálamo para inducir a la agresión (Kruk et al., 2004). No obstante, un nivel elevado de glucocorticoides no es suficiente para inducir al conflicto en ausencia de situaciones de desafío social, sino que sus efectos se hacen evidentes solo si el animal requiere del uso de la agresión (Mikics et al., 2004). Respecto a esto último, los glucocorticoides y norepinefrina poseen efectos similares en cuanto a que la intensificación en la agresión se debe a un incremento en el estado de alerta y respuesta de los individuos. Niveles altos de estas dos moléculas son característicos en las agresiones Tipo 1 y 2 ligadas al estrés (Chichinadze et al., 2011). Por otro lado, el efecto de los glucocorticoides sobre el comportamiento agresivo en situaciones de producción y exposición crónica a estas hormonas son completamente opuestos a los agudos. El suministro prolongado de cortisol (un glucocorticoide) reduce significativamente la agresión y aumenta la sumisión en ratones (Hayden-Hixson & Ferris, 1991). El mismo efecto se pude lograr al someter a individuos a estrés prolongado lo que activa crónicamente el HHA (Wood et al., 2003). Similar a esto es el hecho que ratones que han experimentado un derrota durante un conflicto mantienen niveles elevados de glucocorticoides por más tiempo en comparación con individuos vencedores (Leshner et al., 1980). Se cree que el propósito de la inhibición de la agresión por parte de la exposición crónica a glucocorticoides se da con el motivo de prevenir que un individuo que ya se encuentra bajo estrés social o fisiológico se exponga a situaciones que le produzcan más estrés (ie. un conflicto) (Haller, 2014). Las diferencias que se dan entre los efectos agudos y crónicos de los glucocorticoides pueden explicarse mecánicamente por las dos rutas de acción de estas hormonas mencionadas anteriormente. Los efectos agudos se darían a través de los mecanismos celulares de respuesta rápida mientras que los crónicos mediante los procesos genómicos a largo plazo (Haller, 2014). No obstante se desconoce exactamente cuáles son los mecanismos moleculares responsables de esto (Haller, 2014). La testosterona es una hormona andrógina responsable en gran parte de las diferencias fisiológicas y comportamentales entre hembras y machos (Nieschlag et al., 2012). Sin embargo, ambos sexos poseen y producen testosterona siendo esta la principal hormona sexual en machos mientras que en las hembras es un intermediario en la producción de estrógenos (Nieschlag et al., 2012). Las primeras ideas sobre la participación de la testosterona en la agresión surgen de la observación de que machos son más agresivos que las hembras en muchas especies (Giammanco et al., 2005). Las primeras aproximaciones experimentales mostraban que la castración temprana de ratones reduce significativamente la agresividad de los individuos una vez alcanzaban la adultez (Motelica-Heino et al., 1993). Estos efectos pueden ser contrarrestados mediante la aplicación de andrógenos o sustitos de testosterona (Lumia et al., 1994). De manera similar, la aplicación prolongada de andrógenos logra efectivamente incrementar la agresión de ratas macho adultas (Lumia et al., 17 1994). Este es un patrón que se puede extender a otras especies mamíferas incluidos los primates (Giammanco et al., 2005). El mecanismo de acción de la testosterona sobre la agresión no se da directamente a través de esta hormona sino mediante su conversión en estradiol (un estrógeno) mediante la enzima aromatasa (Rainville et al., 2015). En ratones se puede encontrar la enzima aromatasa en la sinapsis de varias neuronas del sistema límbico (Naftolin et al., 1996). Como se mencionó anteriormente, las neuronas ubicadas en el VMHvl más directamente implicadas con la activación de la agresión poseen receptores de estrógenos (Lee et al., 2014). Además del VMHvl regiones como la AM, la corteza prefrontal, el SL y el hipotálamo anterior también poseen estos receptores de andrógenos (Giammanco et al., 2005; Rainville et al., 2015). De esta manera la testosterona posee la capacidad de modificar las propiedades celulares de estas neuronas. Hay que tener en cuenta que al igual que los glucocorticoides, la testosterona no puede inducir por sí misma la expresión de la agresión sino que contribuye a que los individuos sean más propensos a expresarla en situaciones en las que se pueda presentar (Haller, 2014; Rainville et al., 2015). Además de su acción directa sobre las redes neuronales de la agresión, la testosterona también modifica la neurotransmisión de algunos neurotransmisores mencionados anteriormente y los efectos de otras hormonas. Uno de los efectos más importantes es la acción de la testosterona sobre la vasopresina. Se ha observado que la testosterona intensifica la actividad de la vasopresina en el sistema nervioso central a través del incremento en la producción de esta hormona y de la expresión de sus receptores (Giammanco et al., 2005; Montoya et al., 2012). La testosterona posee el efecto contrario sobre la serotonina (Giammanco et al., 2005). Como se mencionó anteriormente, la serotonina posee de manera general un efecto inhibitorio sobre la agresión. Se ha observado que la testosterona logra efectivamente disminuir la cantidad de serotonina y de sus receptores en varios regiones de la red neuronal de la agresión incluidos el hipotálamo y la amígdala (Sundblad & Eriksson, 1997; Giammanco et al., 2005). 6. Evolución de los procesos neurológicos ligados a la agresión a lo largo de la historia evolutiva de los vertebrados A lo largo de su vida, un animal está expuesto a distintos contextos en los cuales debe expresar correctamente un repertorio de comportamientos sociales, siendo la agresión uno de estos. La difícil tarea de evaluar correctamente la información sensorial y social presentada para finalmente expresar un comportamiento está a cargo de complejas redes neuronales como las que se discutieron previamente (O’Connell & Hofmann, 2011). Esto implica que todo animal independientemente del grupo al que pertenece posee la infraestructura neuronal suficiente para la expresión adecuada de los comportamientos sociales (O’Connell & Hofmann, 2011). A dicha red se le dio el nombre de Red de Comportamientos Sociales (RCS) la cual se compone de distintas estructuras cerebrales encargadas de la expresión adecuada de tales comportamientos, entre ellos la agresión (Newman, 1999). Este concepto originalmente se desarrolló en mamíferos y se compone dediversas estructuras entre ellas la amígdala, varios núcleos del hipotálamo como el VMH, el área preóptica y el hipotálamo anterior, a la vez que el SL y la SGC (O’Connell & Hofmann, 2011). Posteriormente este concepto se expandió a otros grupos de vertebrados en un intento por entender la evolución de los procesos neuronales asociados a la expresión de los 18 comportamientos sociales (O’Connell & Hofmann, 2011). El hecho de que todos los vertebrados expresen comportamientos sociales sugiere que la RCS se originó tempranamente en la historia evolutiva de este grupo de manera que existen procesos comunes en todos ellos (O’Connell & Hofmann, 2011). La primera pregunta a responder para entender la evolución de las redes neuronales asociadas a la expresión de los comportamientos sociales, y particularmente de la agresión, es si existen estructuras neuronales morfológica y funcionalmente homólogas a aquellas que se discutieron en las secciones pasadas. Dentro de las estructuras que forman parte del sistema límbico y la RCS hemos visto que la AM, varios núcleos de hipotálamo y la SGC son de particular importancia para la agresión (Hong et al., 2014; Hashikawa et al., 2017; Falkner et al., 2020). Por ello discutiremos sobre la homología de estas estructuras en otros grupos de vertebrados diferentes a mamíferos. Hay que mencionar que identificar homología no es una tarea fácil y la información que se posee hasta el momento no permite asegurar las homologías aquí sugeridas por lo que se tratan de hipótesis apoyadas por distintas fuentes de evidencia (O’Connell & Hofmann, 2011). 6.1 Amígdala Media En mamíferos la AM es una estructura principalmente asociada a la integración de información sensorial (Aleyasin et al., 2018). La AM recibe grandes conexiones neuronales desde el órgano vomeronasal y el bulbo olfatorio (Kang et al., 2009; O’Connell & Hofmann, 2011). Adicionalmente también envía gran cantidad de neuronas hacia diversos núcleos del hipotálamo particularmente el VMH (Hong et al., 2014). Funcionalmente la AM se relaciona con la expresión de diversos comportamientos sociales como la reproducción, el cuidado parental y la agresión (O’Connell & Hofmann, 2011). Frente a esta última la AM contribuye a la intensificación de la agresión (Hong et al., 2014). Todos los grupos de vertebrados poseen estructuras consideradas homologas a la AM de los mamíferos. Todas estas estructuras poseen en común que reciben información sensorial proveniente del bulbo olfatorio y el órgano vomeronasal (en los grupos que poseen este último) (Anfibios: Laberge et al., 2008; Reptiles: Lenuza et al., 1997; Aves: Yamamoto et al, 2005). Adicionalmente, se proyectan fuertemente hacia el hipotálamo y especialmente al VMH como ocurre en mamíferos (Aves: Cheng et al., 1999; Peces: Folgueira et al., 2004; Reptiles: Lanuza & Halpern, 1997; Anfibios: Moreno & Gonzalez, 2003). La evidencia más fuerte que sugiere homología entre estas estructuras es el hecho de que son de origen paliar y subpaliar durante el desarrollo embrionario (Anfibios: Moreno & Gonzalez, 2007; Reptiles: Moreno et al., 2010; Aves: Yamamoto et al., 2005). La AM de vertebrados distintos a mamíferos también se relaciona con la expresión de varios comportamientos sociales (O’Connell & Hofmann, 2011). Particularmente respecto a la agresión se ha encontrado que al igual a como ocurre en mamíferos, la AM promueve la agresión (Peces: Demsk & Knigge, 1971; Aves: Putkonen, 1966; Reptiles: Tarr, 1977). Este conjunto de evidencias sustenta la homología funcional y morfológica de la AM a lo largo de la historia evolutiva de los vertebrados. De manera general, su relación con la agresión es igual en todos los grupos de 19 vertebrados. Este es un patrón que se repite para otras estructuras como veremos a continuación (O’Connell & Hofmann, 2011). 6.2 Núcleos de hipotálamo El hipotálamo es una estructura anatómicamente bien diferenciada que muestra una gran cantidad de conexiones entre sus núcleos y que además recibe grandes cantidades de información neuronal principalmente de la AM (O’Connell & Hofmann, 2011). La homología del hipotálamo y sus diferentes núcleos es mejor conocida y menos controvertida que la de otras estructuras que forman parte del sistema límbico (O’Connell & Hofmann, 2011). Por ello acá nos limitaremos a hablar de las homologías funcionales de los distintos núcleos del hipotálamo frente a los comportamientos sociales y particularmente la agresión. En primer lugar se encuentra el Área Preóptica (APO) que como se mencionó anteriormente se relaciona principalmente con la agresión de tipo ofensiva (Pan et al., 2010). Además de este papel el APO también se relaciona con el cuidado parental, el comportamiento reproductivo de hembras y machos y la termorregulación (O’Connell & Hofmann, 2011). En otros vertebrados distintos a los mamíferos también hay evidencias que sugieren que el APO se encuentra ligado a la agresión. En aves, peces y reptiles por ejemplo, la estimulación eléctrica del APO intensifica la agresión tanto de hembras como de machos (Akerman et al., 1960; Demsk & Knigge, 1971; Distel, 1978). En nuestro conocimiento hasta el momento no hay evidencias que liguen directamente el APO de anfibios con la agresión, pero si se ha relacionado esta estructura con otros comportamientos como el reproductivo al igual a como ocurre en mamíferos (Wada & Gorbman, 1977). Esto en su conjunto soporta una homología funcional entre las APO de los distintos grupos de vertebrados. Por otro lado se encuentra el hipotálamo anterior, que como mencionamos previamente forma parte de los circuitos relacionados con la agresión defensiva (Pan et al., 2010). Al igual a como ocurre con el APO, en mamíferos el hipotálamo anterior se relaciona con varios comportamientos además de la agresión (O’Connell & Hofmann, 2011). Para vertebrados distintos a los mamíferos se ha visto que al igual que en estos últimos, el hipotálamo anterior se relaciona positivamente con la expresión de la agresión a través de estudios con estimulación eléctrica o de lesiones (Morgantaler & Crews, 1978; Goodson, 2005). También hay evidencias que ligan al Hipotálamo Anterior con otros comportamientos sociales distintos a la agresión, como también ocurre en mamíferos (O’Connell & Hofmann, 2011). Finalmente se encuentra el VMH que es la estructura más estrechamente relacionada con la producción de la agresión en mamíferos (Lee et al., 2014; Hashikawa et al., 2017). Curiosamente el papel que posee el VMH en la expresión de la agresión en otros grupos de vertebrados ha sido poco estudiado (O’Connell & Hofmann, 2011). No obstante, en el caso de aves y reptiles si existen evidencias que sugieren que la actividad del VMH se encuentra correlacionada con la agresividad de los individuos (Wade, 2011; Wingfield et al., 2018). Todo lo anteriormente mencionado sugiere una homología funcional de los distintos núcleos hipotalámicos frente la agresión. 20 6.3 Sistema mesolímbico de recompensa Los principales componentes que forman parte del sistema mesolímbico de recompensa son el AVT y el NAc (Aleyasin et al., 2018). Previamente ya discutimos que se relacionan con la agresión Tipo 4 en cuanto a que participan en las sensaciones de recompensa y el reforzamiento de comportamientos recompensantes (Aleyasin et al., 2018; Yamaguchi & Lin, 2018). No hay mucha discusión sobre la identificación de estructuras homologas al NAc y AVT de los mamíferos debido a que son estructuras anatómicamente fáciles de reconocer (O’Connell & Hofmann, 2011). El AVT es el mayor centro de neuronas dopaminérgicas del mesencéfalo y el NAc es el principal receptor de la proyecciones axónicas de dichas neuronas (O’Connell & Hofmann, 2011). Por lo tanto, para reptiles y aves se han utilizado estos dos criterios para identificar sus respectivos AVT y NAc además deotros criterios neuroquímicos y del desarrollo (O’Connell & Hofmann, 2011). En el caso de anfibios y peces ambos carecen de un grupo de neuronas dopaminérgicas en el mesencéfalo que pueda ser homologo al AVT (Smeets et al., 2000). No obstante, otro grupo de neuronas dopaminérgicas ubicadas en el tuberculum posterior en el diencéfalo han sido sugeridas en estos grupos como el posible homólogo al AVT de amniotas (Rink & Wullimann, 2001; 2002). No hay trabajos que relacionen directamente el NAc y AVT de vertebrados no mamíferos con la expresión de la agresión (O’Connell & Hofmann, 2011). No obstante, como se mencionó, estas dos estructuras poseen funciones más generales como lo es mediar las sensaciones de recompensa (Aleyasin et al., 2018; Yamaguchi & Lin, 2018). Existen varias evidencias que sugieren que el NAc y AVT de otros vertebrados también participan en estos mismos procesos (O’Connell & Hofmann, 2011). En aves, lesiones provocadas al NAc generan comportamientos impulsivos similares a como ocurre en los mamíferos (Izawa et al., 2003). Por su parte, en reptiles y anfibios la señal dopaminérgica del NAc se relaciona con las respuestas de atracción o rechazo frente a estímulos recompensantes y desagradables respectivamente (Hoke et al., 2007; Matsuo et al., 2007). Estos trabajos sugieren que el papel del sistema mesolímbico y particularmente del el NAc y el AVT es común a varios grupos de vertebrados y como su relación con la expresión de los comportamientos sociales también podría serlo (O’Connell & Hofmann, 2011). 6.4 Neuroquímica ligada a la agresión El estudio de la evolución de los procesos neuroquímicos asociados a la expresión de la agresión y de otros comportamientos sociales se ha centrado en entender como han cambiado los genes relacionados con la producción de neurotransmisores, hormonas y sus respectivos receptores, así como las distribuciones de estos últimos en las distintas estructuras que forman parte de la RCS (O’Connell & Hofmann, 2012). Se ha encontrado que los genes asociados a la producción de dopamina, vasopresina, testosterona y estrógenos y sus receptores es altamente conservada a lo largo de los distintos grupos de vertebrados (O’Connell & Hofmann, 2012). Lo mismo aplica para sus respectivas distribuciones (O’Connell & Hofmann, 2011; 2012). Particularmente, las distribuciones de los receptores de estrógenos y dopamina han sido las más conservadas a lo largo de la historia evolutiva de los vertebrados (O’Connell & Hofmann, 2012). Los efectos puntuales que poseen distintos mensajeros neuroquímicos respecto a la supresión o motivación de la agresión en otros vertebrados también han sido estudiados. Por ejemplo, la 21 hipótesis de deficiencia de la serotonina ha sido confirmada para todos los grupos de vertebrados además de los mamíferos (Morrison & Melloni, 2014). También son bien conocidos los efectos que poseen la testosterona y los glucocorticoides frente a la expresión de la agresión en aves y reptiles y que son similares a lo que ocurre en mamíferos (Wade, 2011; Wingfield et al., 2018). Lo mismo aplica para la vasopresina y su efecto sobre la expresión de los comportamientos sociales (O’Connell & Hofmann, 2011). La totalidad de estos trabajos demuestran la globalidad de los procesos neuronales asociados a la expresión de los comportamientos. El hecho de que las interacciones sociales sean tan importantes para la supervivencia de los individuos explica por qué estos se encuentran altamente conservados dentro de los vertebrados y sugiere un origen temprano de ellos (O’Connell & Hofmann, 2011; 2012). 7. Conclusión Este trabajo hizo una recopilación del conocimiento que se posee sobre las redes neuronales y los procesos neuroquímicos y evolutivos detrás del comportamiento agresivo. La expresión de la agresión depende de un complejo sistema de estructuras neuronales interconectadas que forman parte del sistema límbico y mesolímbico de recompensa y cuyo principal componente se ubica en el VMHvl (Hashikawa et al., 2017; Lo et al., 2019; Toth et al., 2010). Todas estas redes se encuentran mediadas por neurotransmisores y hormonas que poseen efectos diferenciables sobre la supresión o motivación de la agresión. Estos mensajeros pueden asociarse con alguno de los 4 tipos de agresión evaluados. En este sentido glucocorticoides y norepinefrina están asociados con agresiones Tipo 1 y 2. Por su parte deficiencias en serotonina se asocian con la agresión Tipo 3; mientras que la dopamina y los sistemas de recompensa están fuertemente relacionados con la agresión Tipo 4. Si bien la mayoría de literatura al respecto se ha desarrollado en estudios con mamíferos, los procesos aquí explicados se extienden a varios grupos de vertebrados. Debido a que la expresión adecuada de la agresión y de otros comportamientos sociales es de gran importancia para la supervivencia de los individuos, las redes neuronales y los procesos neuroquímicos asociados a estos se han mantenido conservados a lo largo de la historia evolutiva de los vertebrados (O’Connell & Hofmann, 2011; 2012). 8. Referencias Adams, D. B. (1980). Motivational systems of agonistic behavior in muroid rodents: A comparative review and neural model. Aggressive Behavior, 6(4), 295–346. Adams, D. B. (2006). Brain mechanisms of aggressive behavior: An updated review. Neuroscience and Biobehavioral Reviews, 30(3), 304–318. Akerman, B., Andersson, B., Fabricius, E., & Svensson, L. (1960). Observations on central regulation of body temperature and of food and water intake in the pigeon (Columba livia). Acta Phisiologica Scandinava, 50(3-4), 328–336. Albers, H. E. (2012). 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