Los humanos somos navegantes versátiles y consumados, pero los insectos pueden tener habilidades de navegación incluso mejores. Para ellos, es literalmente una cuestión de vida o muerte, y es por eso que decidimos congelar algunas hormigas y escarabajos (no se preocupen, aún sobrevivieron) para aprender más sobre cómo recuerdan su camino a casa después de una excursión.
Sus habilidades son bastante impresionantes. Las hormigas que viven en las salinas del Sahara pueden viajar más de un kilómetro sabiendo en todo momento su ubicación en relación a su nido. No hay puntos de referencia u otras características en ese terreno que ayuden a las hormigas a reconocer dónde están.
En cambio, al igual que los grandes exploradores, como Cristóbal Colón y Fernando de Magallanes, las hormigas usan la posición del Sol en el cielo como una brújula y su propio movimiento para estimar distancias. Si sabe la dirección y la distancia que ha caminado desde su casa, puede dibujar una línea que apunte hacia ella. Esto permite que las hormigas volver a casa
Para dar una perspectiva de lo que hacen estos notables insectos, considere que 1 kilómetro es aproximadamente 100 000 veces la longitud del cuerpo de una hormiga. Eso equivale a que un humano camine de Nueva York a Washington, DC, y luego de regreso, sabiendo en todo momento la dirección correcta y la distancia que debe recorrer sin usar puntos de referencia.
Queríamos aprender más sobre cómo lo hacen.
Dentro del cerebro del insecto
Gracias a los recientes avances en microscopía y genética, los científicos han podido fabricar diferentes células cerebrales emitir diferentes colores de luz.
Este gran logro permitió a los investigadores distinguir neuronas individuales y desentrañar cómo se conectan entre sí en el espagueti neuronal que forma el cerebro.
La técnica se ha utilizado para ver cómo el cerebro de un insecto realiza un seguimiento de su dirección e identifica las células cerebrales que codificar la velocidad de un insecto
Con esa información, su cerebro puede calcu lar qué tan lejos ha viajado agregando constantemente su velocidad actual a su memoria durante el viaje.
Tanto la dirección como la distancia recorrida por el insecto están codificadas por neuronas en su cerebro a medida que se aleja de su nido. Pero, ¿cómo se almacena esto en su memoria para que puedan encontrar el camino de regreso?
Investigando la memoria
Para ser honesto, fue un acertijo bastante desconcertante. Los insectos navegantes de rápido movimiento necesitan actualizar su memoria de dirección y distancia constantemente sobre la marcha y, sin embargo, pueden recordarla durante varios días.
Estos dos aspectos de la memoria (actualización rápida y larga duración) generalmente se consideran incompatibles, pero los insectos parecen lograr combinarlos.
Nosotros se dispuso a investigar exactamente cómo los insectos logran recordar constantemente actualizando sus recuerdos durante un largo período de tiempo, y decidimos que congelar a los insectos era la mejor manera de encontrar la respuesta.
Suena extraño, lo sé, pero déjame explicarte por qué.
Los anestesiólogos saben que cuando alguien se anestesia olvida ciertas cosas que sucedieron antes de la anestesia, pero recuerda otras, dependiendo de cómo se almacenen estos recuerdos.
Lo más parecido a la anestesia para los insectos es enfriarlos. Cuando su temperatura se reduce a la temperatura de fusión del hielo (0 ºC), la actividad eléctrica en el cerebro se detiene y los insectos entran en coma.
Si sus recuerdos de dirección y distancia se mantienen como actividad eléctrica a corto plazo, se eliminarán cuando se congelen, pero si se almacenan en sinapsis entre neuronas (como recuerdos duraderos), se mantendrán.
Entonces, capturamos hormigas y escarabajos cuando estaban lejos de sus nidos y los enfrió hasta la temperatura de fusión del hielo (0 ºC) durante 30 minutos. Luego los devolvimos a temperatura ambiente y, una vez que se recuperaron, los soltamos en un lugar desconocido para ver qué hacían.
Por lo general, cuando estos insectos son liberados en un lugar desconocido en el entorno de su hogar, correrían directamente hacia donde habría estado su nido si no hubieran sido desplazados.
Es decir, correrían paralelos a su camino normal, y una vez que hayan recorrido la distancia esperada, comenzarían a buscar la entrada de su nido.
Pero descubrimos que los insectos que habían sido congelados se movían en la dirección esperada, pero habían olvidado la distancia que debían viajar, lo que significaba que comenzaron a buscar la entrada a su nido demasiado pronto.
Inicialmente, fue desconcertante que la memoria de distancia se deteriorara mientras que la memoria de dirección se conservaba; este resultado no produjo la distinción clara entre la memoria a corto plazo (olvidada) y a largo plazo (preservada) que esperábamos.
Pero creemos que la mejor explicación para el fenómeno no son dos memorias separadas, sino una memoria común que codifica tanto la dirección como la distancia combinadas, y se descompone parcialmente cuando se congela.
Así es como creemos que funciona.
Imagina que en lugar de recordar una distancia y una dirección (o ángulo), recuerdas tu posición en coordenadas xy, es decir, la sistema de coordenadas Cartesianas aprendimos en la escuela.
Luego, si pierde parte de su memoria, los valores de x e y se reducirán y, suponiendo que pierda una proporción similar de memoria en ambos ejes, terminará con una distancia más corta pero con el mismo ángulo o dirección.
Parece que los insectos han estado usando sistemas de coordenadas cartesianas para llegar a casa mucho antes de que René Descartes formalizara el concepto. ¿Cuan genial es eso?
Ya sea humano o insecto, todos necesitamos regresar a casa. Aprender cómo recuerdan los cerebros de los insectos nos ayudará a comprender cómo lo hacemos los humanos también.
Ioannis Pisokascandidato a doctorado en Neurociencia Computacional y BioRobótica, Universidad de Edimburgo; ajay narendraprofesor titular de la Facultad de Ciencias Naturales, Universidad Macquariey Ayse Yilmaz-HeusingerInvestigador Postdoctoral en Zoología Funcional, Universidad de Lund.
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