Un equipo internacional liderado por científicos del Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Bahía Blanca (INIBIBB, CONICET-UNS) y la Universidad de Lisboa logró demostrar cómo una sola neurona puede iniciar y regular un comportamiento motor complejo en Drosophila melanogaster, la mosca de la fruta.
El estudio, publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), se focalizó en el comportamiento de pupariación, una conducta estereotipada innata mediante la cual las larvas se adhieren a una superficie y modifican la forma de su cuerpo preparándose para iniciar la metamorfosis.
Los comportamientos innatos, como el de pupariación o el reflejo de succión de los bebés al nacer, no requieren de aprendizaje ni experiencia previa para su realización. Están genéticamente codificados y dependen de circuitos neuronales específicos. Sin embargo, los mecanismos estructurales y funcionales que subyacen a esos circuitos aún no se conocen del todo. ¿Están conformados por muchas o pocas neuronas? ¿Son flexibles y adaptables, o rígidos? ¿Cumplen una única función a lo largo de la vida o cambian con el tiempo?
Mediante una búsqueda genética y herramientas de análisis del comportamiento, los investigadores mostraron que existen tres fases motoras diferentes en la pupariación e identificaron un única neurona que, al activarse, dispara la secuencia de movimientos necesaria para una de estas fases. Esta neurona no sólo envía señales directas, sino que también modula la actividad de otras neuronas a través de la liberación de un neuropéptido llamado Mip. Esta acción neuromoduladora permite que el circuito se ajuste y ejecute los movimientos con precisión.
Este trabajo muestra que para entender cómo funciona un circuito neuronal no basta con conocer las neuronas involucradas y sus conexiones: es indispensable también comprender cómo las señales químicas —los neuromoduladores— modifican la forma en que esas neuronas interactúan entre sí. Este nivel de control es clave para generar comportamientos flexibles y adaptativos.
El uso de Drosophila como modelo experimental permite abordar estas preguntas con una resolución que es más difícil de alcanzar en animales con cerebros más complejos. A pesar de su simplicidad, el sistema nervioso de esta mosca comparte muchos principios de organización con el de los vertebrados, por lo que estos descubrimientos ofrecen claves fundamentales para entender cómo funcionan los circuitos neuronales y el cerebro en general.
“El trabajo muestra cómo un circuito relativamente simple puede ser altamente flexible gracias al control neuromodulador”, explica Andrés Garelli, investigador del CONICET y uno de los responsables del estudio, junto con el Dr. Alisson Gontijo de la Universidad de Lisboa. Este tipo de hallazgos contribuye a desentrañar los principios que permiten al sistema nervioso generar comportamientos complejos, y abren nuevas líneas de investigación sobre cómo distintas señales químicas modelan la dinámica de los circuitos neuronales.
Enlace: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2420452122
El trabajo fue realizado por Magdalena Fernandez-Acosta y Rebeca Zanini como primeras autoras. Participaron investigadores de la Universidad Nacional del Sur y la Universidad de Lisboa, así como colaboradores de Francia y Alemania.
