Saber cuándo salir a buscar comida y cuándo detenerse y comer en su lugar es un llamado de juicio importante para cualquier especie que quiera sobrevivir durante un período prolongado de tiempo, y se acaba de identificar el cambio en el cerebro que maneja estos comportamientos.
Si bien el descubrimiento se hizo en el cerebro relativamente simple del Caenorhabditis elegans gusano, los investigadores confían en que comprender estas complicadas conexiones cerebrales puede proporcionarnos una idea de cómo estos procesos también podrían funcionar en otros animales, incluidos los humanos.
Todo se relaciona con algo de lo que los científicos no entienden mucho en este momento: cómo los cerebros pueden aprender hábitos de comportamiento persistentes a largo plazo y, al mismo tiempo, mantenerse lo suficientemente flexibles como para cambiar esos hábitos si la situación actual lo justifica.
“Para un gusano que busca alimento, la decisión de deambular o habitar es una que tendrá un fuerte impacto en su supervivencia”. dice el neurocientífico Steven Flavell del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT).
“Pensamos que estudiar cómo el cerebro controla este proceso crucial de toma de decisiones podría descubrir elementos fundamentales del circuito que pueden desplegarse en el cerebro de muchos animales”.
Solo hay 302 neuronas en el C. elegans
Luego, se utilizaron algoritmos de software para asignar esta actividad a los comportamientos del gusano y encontrar los vínculos entre los dos. Una vez entrenado el software, podía predecir con un 95 por ciento de precisión lo que haría un gusano en función de cómo se disparaban sus neuronas.
El proceso pudo identificar cuatro neuronas en particular 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 vinculado
Neuronas bajo el microscopio. (MIT)
Profundizando en la actividad neuronal, el equipo descubrió que ambos procesos se inhibían entre sí. Las cuatro células de alimentación produjeron una sustancia química llamada PDF para suprimir NSM, y NSM produjo serotonina para suprimir las células itinerantes. Pero, ¿qué controlaba qué circuito estaba a cargo?
Un análisis más detallado reveló que una neurona conocida como AIA era responsable de cambiar el interruptor entre las cuatro neuronas (para buscar comida) y NSM (para comer). Estudios pasados 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”, dice Flavell.
“La capacidad de AIA para detectar olores de alimentos y transmitir esa información a estos diferentes circuitos aguas abajo, dependiendo de otras señales entrantes, permite a los animales contextualizar el olor y tomar decisiones de alimentación adaptables”.
Cuando se activa por olores de alimentos, el AIA funcionará con los circuitos cerebrales de itinerancia o alimentación, dependiendo de otros comentarios. Los investigadores sospechan que si el gusano puede oler la comida pero también sabe que está comiendo (a través de los comentarios de NSM), AIA continuará trabajando con NSM para seguir alimentándose.
Pero si el gusano puede oler la comida y no está comiendo, AIA cambiará al circuito de itinerancia para que el gusano pueda averiguar dónde está la comida.
Y cuanto más sepamos sobre el cerebro, en los gusanos y en otros animales, mejor podremos comprender cómo se controlan los comportamientos. Descubrimientos como este pueden ayudar con todo, desde explorar la historia evolutiva hasta tratar trastornos cerebrales.
“Si está buscando elementos de circuito que también podrían estar operando en cerebros más grandes, [AIA] se destaca como un motivo básico que podría permitir comportamientos dependientes del contexto “, dice Flavell.
La investigación ha sido publicada en eLife.
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