El invierno puede estar detrás de nosotros, pero ¿recuerda el desafío de despertarse en esos días fríos y oscuros? La temperatura afecta el comportamiento de casi todas las criaturas vivientes, pero todavía hay mucho que aprender sobre el vínculo entre las neuronas sensoriales y las neuronas que controlanel ciclo sueño-vigilia
Los neurobiólogos de la Universidad de Northwestern han descubierto una pista de lo que está detrás de este comportamiento. En un estudio de la mosca de la fruta, los investigadores han identificado un circuito de "termómetro" que transmite información sobre la temperatura fría externa desde la antena de la mosca al cerebro superior. Muestrancómo, a través de este circuito, las condiciones estacionales de frío y oscuridad pueden inhibir las neuronas dentro del cerebro de la mosca que promueven la actividad y la vigilia, particularmente en la mañana.
"Esto ayuda a explicar por qué, tanto para las moscas como para los humanos, es tan difícil despertarse por la mañana en invierno", dijo Marco Gallio, profesor asociado de neurobiología en el Colegio de Artes y Ciencias de Weinberg. "Al estudiarcomportamientos en una mosca de la fruta, podemos entender mejor cómo y por qué la temperatura es tan crítica para regular el sueño ".
El estudio, dirigido por Gallio y realizado en Drosophila melanogaster , fue publicado hoy 21 de mayo en la revista Biología actual .
El documento describe por primera vez los receptores de "frío absoluto" que residen en la antena de la mosca, que responden a la temperatura solo por debajo de la "zona de confort" de la mosca de aproximadamente 77 grados Fahrenheit. Tras identificar esas neuronas, los investigadores las siguieron hasta el finala sus objetivos dentro del cerebro. Descubrieron que los principales receptores de esta información son un pequeño grupo de neuronas cerebrales que forman parte de una red más grande que controla los ritmos de actividad y el sueño. Cuando el circuito frío que descubrieron está activo, las células objetivo,que normalmente se activan con la luz de la mañana, se apagan.
Drosophila es un sistema modelo clásico para la biología circadiana, el área en la que los investigadores estudian los mecanismos que controlan nuestro ciclo de descanso y actividad de 24 horas. El enfoque de gran parte del trabajo actual es cómo los cambios en las señales externas como la luz y la temperatura impactanritmos de actividad y sueño y cómo las señales alcanzan los circuitos cerebrales específicos que controlan estas respuestas.
Si bien la detección de la temperatura ambiental es crítica para las pequeñas moscas de la fruta de "sangre fría", los humanos siguen siendo criaturas confortables y buscan continuamente temperaturas ideales. Parte de la razón por la que los humanos buscan temperaturas óptimas es que las temperaturas centrales y cerebrales están íntimamente ligadas ala inducción y el mantenimiento del sueño. Los cambios estacionales en la luz del día y la temperatura también están relacionados con los cambios en el sueño.
"La detección de temperatura es una de las modalidades sensoriales más fundamentales", dijo Gallio, cuyo grupo es uno de los pocos en el mundo que estudia sistemáticamente la detección de temperatura en moscas de la fruta ". Los principios que estamos encontrando en el cerebro de la mosca:- la lógica y la organización - pueden ser las mismas para los humanos. Ya sea mosca o humano, los sistemas sensoriales tienen que resolver los mismos problemas, por lo que a menudo lo hacen de la misma manera ".
Gallio es el autor correspondiente del artículo. Michael H. Alpert, becario postdoctoral en el laboratorio de Gallio, y Dominic D. Frank, un ex estudiante de doctorado en el laboratorio de Gallio, son los primeros autores del artículo.
"Las ramificaciones de la alteración del sueño son numerosas: fatiga, concentración reducida, aprendizaje deficiente y alteración de una miríada de parámetros de salud; sin embargo, todavía no entendemos completamente cómo se produce y regula el sueño dentro del cerebro y cómo los cambios externoslas condiciones pueden afectar el sueño y la calidad ", dijo Alpert.
El estudio, un esfuerzo de colaboración realizado durante muchos años, fue realizado en el laboratorio de Gallio por una variedad de científicos en diferentes etapas de sus carreras, desde estudiantes universitarios hasta el investigador principal.
"Es crucial estudiar el cerebro en acción", dijo Frank. "Nuestros hallazgos demuestran la importancia de los estudios funcionales para comprender cómo el cerebro gobierna el comportamiento".
En general, el estudio se basó en gran medida en la capacidad de estudiar tanto la actividad de las neuronas como el papel de estas neuronas en el comportamiento. Para hacer esto, los investigadores desarrollaron nuevas herramientas y utilizaron una combinación de estudios funcionales y anatómicos, monitoreo neurogenético y conductualenfoques para realizar estos experimentos tanto en moscas de tipo salvaje como transgénicas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad del Noroeste . Original escrito por Megan Fellman. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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