Un neurona actúa como un interruptor permitiendo cambiar el comportamiento en los animales

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Un neurona actúa como un interruptor permitiendo cambiar el comportamiento en los animales

(UC Berkeley)

El cerebro puede aprender hábitos de comportamiento persistentes a largo plazo y al mismo tiempo mantenerse lo suficientemente flexible para cambiar esos hábitos. Por ejemplo, si un animal sale a buscar comida es importante tomar la decisión de detenerse y comer considerando que su supervivencia depende de eso. Puede sonar básico y obvio pero no lo es. De hecho, en los cerebros, incluyendo el nuestro, hay un interruptor que permite los cambios de comportamiento y se acaba de descubrir.

En el cerebro del gusano

Este hallazgo se realizó en el cerebro de un gusano llamado Caenorhabditis elegans. Aunque es relativamente simple si lo comparamos con el de un mamífero, comprender sus conexiones neuronales nos ayudará a entender cómo funciona nuestro cerebro y el de los demás animales.

«Pensamos que estudiar la forma en que el cerebro controla este proceso crucial de toma de decisiones podría develar elementos fundamentales del circuito que pueden desplegarse en el cerebro de muchos animales». Así lo cree el neurocientífico del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), Steven Flavell.

El cerebro de C. elegans solo tiene 302 neuronas, pero eso no hizo que rastrear el cambio de comportamiento fuese más sencillo. Aun así, de la dificultad surgen las buenas ideas. El equipo desarrolló un tipo de microscopio completamente nuevo que les permitió rastrear la actividad neuronal a través de trazas de calcio que desencadenó destellos de luz mientras los animales se movían libremente.

Luego, se utilizaron algoritmos para asignar esta actividad a los comportamientos del gusano y encontrar el vínculo con la actividad neuronal. Una vez entrenado el software, podía predecir con un 95% de precisión lo que haría un gusano en función de sus neuronas.

Los experimentos permitieron identificar cuatro neuronas asociadas con el acto de deambular en busca de comida. Mientras tanto, residir en lugares coincidió con la activación de una sola neurona llamada NSM, una neurona previamente vinculada para decirle al cerebro si se ha ingerido comida.

Además, los científicos descubrieron que ambos procesos se inhiben entre sí. Las cuatro células de alimentación produjeron una sustancia química llamada PDF para suprimir a la neurona NSM, y esta a su vez produjo serotonina para suprimir las células itinerantes.

Responden al olor

No obstante, aún faltaba entender cuándo un circuito de comportamiento predomina sobre el otro. Encontraron que una neurona conocida como AIA era responsable de cambiar el interruptor entre las cuatro neuronas (para buscar comida) y NSM (para comer). Estudios anteriores han relacionado la AIA con el olor de los alimentos, que parece ser un desencadenante importante.

«Para un gusano que busca alimento, los olores de los alimentos son una señal sensorial importante, pero ambigua. La capacidad de AIA para detectar olores de alimentos y transmitir esa información a estos diferentes circuitos, permite a los animales contextualizar el olor y tomar decisiones de alimentación adaptables«.

Los investigadores sospechan que si el gusano puede oler la comida pero también sabe que está comiendo, a través de las señales de NSM, AIA continuará trabajando con NSM para seguir alimentándose. Por otro lado, si el gusano puede oler la comida y no está comiendo, AIA cambiará al circuito de itinerancia para que el gusano averigüe dónde está la comida.

«Si está buscando elementos de circuito que también podrían estar operando en cerebros más grandes, [AIA] se destaca como un motivo básico que permitiría comportamientos dependientes del contexto«.

Descubrimientos como este son útiles para todo, desde explorar la historia evolutiva hasta tratar trastornos cerebrales.

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