Científicos del MIT han mapeado cómo los nematodos C. elegans responden a olores, revelando la secuencia de activación neuronal que guía su comportamiento al seguir o evitar aromas.
Un grupo de científicos del MIT ha logrado desentrañar los complejos mecanismos que rigen el comportamiento de los nematodos C. elegans, revelando cómo estos pequeños gusanos responden a olores atractivos y evitan aquellos que les desagradan. Este avance se detalla en un estudio publicado en la revista Nature Neuroscience, liderado por investigadores del Picower Institute for Learning and Memory.
El comportamiento animal es el resultado de una interacción sofisticada entre el cerebro y su entorno sensorial. Sin embargo, hasta ahora, pocos estudios han logrado mapear con precisión cómo surgen estas acciones a partir de dicha interacción. El autor principal del estudio, Steven Flavell, profesor asociado en el Picower Institute y en el Departamento de Ciencias Cerebrales y Cognitivas del MIT, destaca que “con las herramientas modernas de neurociencia, estamos comenzando a comprender los fundamentos mecánicos detrás de estas conductas asombrosas”.
Durante la investigación, la exalumna de posgrado Talya Kramer, quien llevó a cabo este trabajo como parte de su tesis doctoral, logró identificar qué neuronas específicas en el cerebro del gusano son responsables de detectar olores y generar movimientos para seguir aromas placenteros o alejarse de los desagradables. Los resultados no solo delinearon la secuencia de acciones, sino que también demostraron que los gusanos son más hábiles y deliberados en sus movimientos de lo que se había considerado anteriormente.
Kramer diseñó experimentos donde los gusanos eran colocados en platos con puntos de olor que podían atraerlos o repelerlos. Utilizando microscopios personalizados y software avanzado, el equipo pudo rastrear cómo estos organismos se movían mientras registraban la actividad eléctrica de más de 100 neuronas durante esos comportamientos (dado que los C. elegans tienen un total de 302 neuronas).
A través del monitoreo detallado, los investigadores observaron que los gusanos no se movían al azar; ejecutaban giros estratégicos con un momento adecuado y ángulos bien elegidos. Esto sugiere una notable capacidad para navegar a lo largo de gradientes olfativos. La actividad eléctrica en un grupo específico de diez neuronas reveló patrones que permitieron a los gusanos llevar a cabo movimientos guiados por sus sentidos: avanzar, retroceder, girar y luego volver a avanzar.
Entre las neuronas estudiadas, una llamada SAA fue fundamental para integrar la detección del olor con la planificación del movimiento. Su actividad predecía la dirección del giro posterior. Además, varios otros neuronas mostraron patrones flexibles dependiendo del contexto, como la ubicación del olor o si el gusano estaba avanzando o retrocediendo.
La investigación también destacó el papel crucial del neuromodulador tiramina, esencial para coordinar estas secuencias neuronales. Al interrumpir la acción del RIM (una neurona productora de tiramina), los científicos observaron que las conductas de navegación y la secuencia neuronal se desmoronaban significativamente.
"El neuromodulador tiramina desempeña un papel central en la organización de estos patrones secuenciales en la actividad cerebral", concluye Flavell.
Este estudio representa un avance significativo en nuestra comprensión sobre cómo incluso organismos simples pueden exhibir comportamientos complejos gracias a interacciones neuronales precisas.
Los científicos del MIT lograron mapear cómo los circuitos neuronales en el cerebro de los nematodos C. elegans responden a olores y generan movimientos para seguir olores atractivos o evitar olores desagradables.
La tiramina juega un papel central en la organización de los patrones de actividad cerebral secuenciales necesarios para que los nematodos ejecuten sus movimientos de navegación, como cambiar de dirección y moverse hacia adelante o en reversa.
El estudio involucró colocar a los nematodos en platos con manchas de olores que debían seguir o evitar, mientras se registraba la actividad eléctrica de más de 100 neuronas durante su comportamiento utilizando microscopios personalizados y software especializado.