Científicos estudian el olfato de las moscas para comprender cómo trabaja el cerebro

«¿Cómo es que el sistema nervioso de una mosca diminuta es capaz de rastrear el olor del plátano?», se planteó el director el laboratorio de Sistemas Sensoriales y del Comportamiento del CRG, Matthieu Louis.

Según Louis, la mosca del vinagre (Drosophila melanogaster) es un modelo excelente para explorar cómo la actividad neural controla comportamientos complejos, por ejemplo, la quimiotaxis o la capacidad convertir un estímulo olfativo en una respuesta motora, investigación que puede ser la entrada hacia sistemas más complejos como el cerebro humano.

Para identificar los circuitos neurales que están implicados en la quimiotaxis, el equipo de investigadores decidió concentrarse en la larva de la mosca del vinagre, que cuenta con 10.000 neuronas , 10 veces menos que las moscas adultas y hasta a 10 millones de veces menos que los humanos.

El equipo seleccionó 1.100 cepas de mosca en que la función de un pequeño grupo de neuronas del cerebro se podían desactivar genéticamente.

«Cuando empezamos el proyecto teníamos la sensación de estar buscando una aguja en un pajar. Sabíamos que hay 21 neuronas olfativas en la cabeza de la larva y sus respectivas neuronas motoras, pero no teníamos ninguna pista sobre la identidad de las neuronas que hay en medio, ni de las sinapsis responsables de procesar la información olfativa y transformarla en toma de decisiones motoras», ha explicado Louis.

El equipo dirigió su atención hacia las neuronas ubicadas en una región que tradicionalmente se asociaba con el comportamiento reflexivo relacionado con el gusto.

Al desactivar la función de estas neuronas , las larvas eran incapaces de tomar decisiones para seguir los gradientes de olor como hacen siempre.

Mediante la optogenética, un método que aprovecha la luz para controlar y monitorizar las neuronas, Ibrahim Tastekin, uno de los autores del trabajo, pudo activar neuronas de forma individual y descubrió que, con excitaciones breves, bastaba para forzar un cambio en la orientación de las larvas.

El equipo también demostró que las neuronas identificadas en esta región de estudio estaban implicadas en el procesamiento del olor, a luz y la temperatura.

Más allá de identificar qué regiones del cerebro controlan cada aspecto particular del comportamiento, el objetivo del grupo liderado por Louis es comprender cómo las neuronas forman estos circuitos neurales , cómo los circuitos trabajan juntos para conseguir computaciones, y cómo fruto de estas computaciones emergen los comportamientos complejos.

Aunque los científicos saben pocas cosas de los circuitos neurales que conectan las neuronas sensoriales con el sistema motor, el trabajo del equipo de Matthieu Louis ayudará a comprender cómo un sistema nervioso relativamente pequeño de 10.000 neuronas representa e integra los cambios de las señales sensoriales hacia la toma de decisiones y cómo el aprendizaje puede afectar la función de los circuitos neurales.

«Descifrando las computaciones que se hacen a nivel individual de cada neurona en un cerebro más simple, esperamos poder avanzar en nuestro conocimiento sobre funciones similares en cerebros mucho más grandes , como el nuestro. Nuestra aproximación es complementaria a otros estudios en organismos modelo superiores, incluido el Human Brain Project», ha concluido Louis.