Perpetuamente hambrientos, los gusanos son estratégicos cuando se trata de buscar comida. El gusano redondo microscópico Caenorhabditis elegans o C. elegans , se sabe que pasa hasta 20 minutos buscando bocadillos en sus alrededores inmediatos antes de intentar buscar en otro lado. Ahora, los científicos de Rockefeller han identificado circuitos en el C. elegans cerebro que subyace a este comportamiento. En un nuevo estudio, publicado en neurona , los investigadores describen los mecanismos neuronales responsables de la búsqueda local, mostrando que esta respuesta puede ser provocada por señales relacionadas con el olfato o el tacto.
Buscando comida en todos los lugares equivocados
C. elegans se alimentan de bacterias. Y cuando su entorno está repleto de microbios comestibles, no necesitan moverse mucho para permanecer saciados. Pero cuando la disponibilidad de alimentos disminuye, los gusanos comienzan a moverse un poco. Primero, buscan exhaustivamente en el área en la que se encuentran.encontró sustento por última vez, rodeando una pequeña región durante 10 a 20 minutos. Eventualmente, sin embargo, los gusanos amplían su perímetro de búsqueda, una estrategia que se asemeja y posiblemente está relacionada con algunos aspectos del comportamiento humano.
"Si pierde sus llaves, primero busca localmente: en su billetera, luego en su abrigo y otros lugares cercanos. Y lo hace repetidamente", dice Cori Bargmann, el profesor de Torsten N. Wiesel. "Pero si esono funciona, en algún momento comienzas a buscar en un área más amplia "
El cambio de búsqueda local a global se ha observado en insectos hambrientos, reptiles, peces y mamíferos, lo que sugiere que puede representar una estrategia de alimentación conservada. Con un sistema nervioso excepcionalmente pequeño y bien caracterizado C. elegans proporcionó a Bargmann y sus colegas herramientas útiles para estudiar los mecanismos cerebrales básicos que impulsan este comportamiento.
Mascando microbios
Para identificar los componentes celulares involucrados en la búsqueda local, el compañero biomédico Alejandro López-Cruz analizó primero los genes de C. elegans mutantes que no lograron producir este comportamiento, gusanos que omitieron toda la fase "local" y procedieron directamente a la búsqueda global. Descubrió que estos animales tenían una forma defectuosa de una proteína conocida como MGL-1, un receptor para elglutamato neuroquímico. Experimentos adicionales mostraron que los receptores MGL-1 se encuentran en dos C. elegans neuronas involucradas en la detección de alimentos: una llamada AIA, que recibe información de las células quimiosensoriales sensibles a los olores de los alimentos; y otra llamada ADE, que está conectada a las células mecanosensoriales que responden a la textura de los alimentos.
Las neuronas mecanosensoriales y ADE, según los investigadores, no están físicamente conectadas con las neuronas quimiosensoriales y la AIA, lo que sugiere que las respuestas olfativas y táctiles funcionan de forma independiente. Apoyando estos hallazgos, los investigadores demostraron que los animales que usan un solo sistema sensorial pueden detectar y reaccionar efectivamentea la eliminación de alimentos.
"Si elimina el glutamato de la quimiosensorial y las células mecanosensoriales pierden el comportamiento. Pero si eliminas solo una, los animales responden normalmente ", dice López-Cruz." Esto nos dice que hay dos vías paralelas y redundantes para detectar alimentos ".
"Eso tiene sentido", agrega Bargmann, "porque la comida es probablemente demasiado importante para la supervivencia como para representarla en una sola forma"
comidas memorables
Investigando la longevidad de la búsqueda local, los investigadores descubrieron que cuando se estimulan las neuronas mecanosensoriales o quimiosensoriales, actúan sobre los receptores MGL-1 para modificar la actividad de las células ADE o AIA durante minutos a la vez. Esta modificación celular, a su vez,desencadena otras neuronas responsables de la búsqueda local.
En resumen: cuando falta comida, la actividad cerebral de los gusanos se altera por un período prolongado de tiempo, lo que produce un período de búsqueda extendido. Este proceso, dice López-Cruz, parece representar la formación de una memoria relacionada con los cambios en la disponibilidad de alimentos.
"Cuando quitamos la comida del gusano, esencialmente le estamos dando un estímulo de eliminación de alimentos. El cambio de comportamiento que sigue a ese estímulo dura 15 minutos, lo que es consistente con la memoria a corto plazo", dice.
El cambio de búsqueda local a global, dice Bargmann, parece reflejar el proceso de olvido.
"La memoria de un gusano define el período de búsqueda local", dice ella. "Y cuando se olvida, el animal pasa a una exploración de mayor alcance".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Rockefeller . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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