El sistema olfativo de la mosca ayuda a entender como funcionan los circuitos neurales

Artículo proporcionado por colaboración de MARCELA FRANZONE
Si se nos estropea un platano en el frutero, es mas probable que una mosca del vinagre se de cuenta de ello antes que nosotros. Como es que el sistema nervioso de una mosca diminuta es capaz de rastrear el olor del platano? Esta es una de las cuestiones que se han planteado en un estudio llevado... Lunes, 8 junio 2015 Neurologia Si se nos estropea un platano en el frutero, es mas probable que una mosca del vinagre se de cuenta de ello antes que nosotros. Como es que el sistema nervioso de una mosca diminuta es capaz de rastrear el olor del platano? Esta es una de las cuestiones que se han planteado en un estudio llevado a cabo por el laboratorio de Sistemas Sensoriales y del Comportamiento, dirigido por el investigador Matthieu Louis en la Unidad EMBL-CRG de investigacion en Biologia de Sistemas del Centro de Regulacion Genomica, en Espana. La mosca del vinagre (Drosophila melanogaster) es un modelo excelente para explorar como la actividad neural controla comportamientos complejos, por ejemplo, la quimiotaxis o la capacidad de convertir un estimulo olfativo en una respuesta motora. De hecho, la investigacion en organismos modelo mas pequenos a menudo representa la forma mas directa de acceder a las bases moleculares y celulares de las funciones neurales. El trabajo que se ha llevado a cabo en el laboratorio de Matthieu Louis es un nuevo ejemplo de como la combinacion de herramientas interdisciplinares permite averiguar los principios basicos que hay detras de procesos biologicos mas complejos. En este caso, los cientificos han profundizado en los sistemas neurales de la mosca del vinagre, lo que podria convertirse en la puerta de entrada hacia sistemas mas complejos como el cerebro humano. Para identificar los circuitos neurales que estan implicados en la quimiotaxis, el equipo decidio concentrarse en la larva de la mosca del vinagre, que cuenta con 10.000 neuronas, 10 veces menos que las moscas adultas y hasta 10 millones de veces menos que los humanos. El equipo selecciono hasta 1.100 cepas de mosca en las que la funcion de un pequeno grupo de neuronas del cerebro se podian apagar geneticamente. Cuando empezamos el proyecto teniamos la sensacion de estar buscando una aguja en un pajar. Sabiamos que habia 21 neuronas olfativas en la cabeza de la larva y sus respectivas neuronas motoras en el equivalente a la espina dorsal de la larva. En cambio, no teniamos ninguna pista sobre la identidad de las neuronas que hay en medio, ni de las sinapsis responsables de procesar la informacion olfativa y transformarla en la toma de decisiones, en este caso, motora, explica Louis. Con este planteamiento, el equipo dirigio su atencion hacia las neuronas ubicadas en una region que tradicionalmente se asociaba con el comportamiento reflexivo relacionado con el gusto. En silenciar (apagar) la funcion de estas neuronas, las larvas eran incapaces de tomar decisiones para seguir los gradientes de olor como hacen siempre. Mediante la optogenetica, un metodo que aprovecha la luz para controlar y monitorizar las neuronas, Ibrahim Tastekin, uno de los dos primeros autores del trabajo, pudo activar neuronas de forma individual. Sorprendentemente, descubrio que con excitaciones breves bastaba para forzar un cambio en la orientacion de las larvas. La optogenetica nos ofrece un recurso para controlar remotamente una forma elemental de toma de decisiones. La genetica de la mosca abre posibilidades sin precedentes para investigar la funcion de neuronas individuales de forma muy precisa. Aqui demostramos la necesidad y la suficiencia de un par de neuronas para controlar un aspecto fundamental de la quimiotaxis: la conversion de informacion sensorial en comportamiento, anade. El equipo fue mas alla demostrando que las neuronas identificadas en esta region de estudio estaban implicadas en el procesamiento del olor, a luz y la temperatura. Estamos muy emocionados por definir como operan estas neuronas de acuerdo con el resto de circuitos neurales implicados en la quimiotaxis, afirma Louis. Mas alla de identificar que regiones del cerebro controlan cada aspecto particular del comportamiento, el objetivo del grupo es comprender como las neuronas forman estos circuitos neurales, como los circuitos trabajan juntos para conseguir computaciones, y como fruto de estas computaciones emergen los comportamientos complejos. En un trabajo publicado recientemente en la revista Learning & Memory, los cientificos se centraron en el comportamiento olfativo aprendido. Los expertos habian descrito previamente el algoritmo de la navegacion que permite la quimiotaxis a la larva de la mosca. Basandose en este modelo del movimiento de la larva en respuesta a los estimulos quimicos, ahora han sido capaces de describir el impacto de la memoria y el aprendizaje en el algoritmo de navegacion. Este trabajo explica como las larvas se vuelven mas eficientes a la hora de localizar la fuente de un olor que ha sido previamente asociada a la comida. Gracias a la aproximacion que proponen Louis y sus colaboradores, se espera comprender como un sistema nervioso relativamente pequeno de 10.000 neuronas representa e integra los cambios de las senales sensoriales hacia la toma de decisiones en la navegacion y como el aprendizaje puede afectar la funcion de los circuitos neurales. Descifrando las computaciones que se hacen de cada neurona en un cerebro mas simple, esperamos avanzar en nuestro conocimiento sobre funciones similares en cerebros mucho mas grandes, como el nuestro. Nuestra aproximacion es complementaria a otros estudios en organismos modelo superiores, incluido el Human Brain Project, concluye. (Fuente: CRG)
Fuente: Link