Estos gusanos de 1 milímetro pueden tomar decisiones complejas con sólo 300 neuronas

Biología

Un diminuto gusano con solo 300 células cerebrales ha sorprendido a los científicos con su capacidad para tomar decisiones complejas. Estos Einstein invertebrados muestran una gama de diferentes comportamientos “inteligentes” que varían según la situación, a pesar de tener poca energía neuronal: sus cabezas están equipadas con alrededor de 285 millones de veces menos neuronas que los humanos, que tienen alrededor de 86 mil millones de estas células nerviosas.

Los investigadores encontraron evidencia de este complejo proceso de toma de decisiones en el comportamiento de la especie depredadora Pristionchus pacificus, que puede cazar o competir con el gusano Caenorhabditis elegans por comida. Ambas especies, que llegan a medir alrededor de 1 milímetro de largo, prefieren alimentarse de bacterias. Sin embargo, P. pacificus también puede cambiar y comer C. elegans si las bacterias son escasas. El equipo descubrió que P. pacificus a menudo muerde a C. elegans cuando las dos especies chocan por bacterias, pero esas mordeduras pueden usarse para matar o advertir a sus competidores.

Cuando P. pacificus se encontró con una larva de C. elegans en el laboratorio, mordió y mató a los nematodos juveniles antes de comérselos. Sin embargo, cuando el gusano depredador se enfrentó a C. elegans completamente desarrollado, utilizaron mordeduras no letales destinadas a actuar como una advertencia territorial que hizo que los adultos de C. elegans se alejaran de la bacteria. P. pacificus es perfectamente capaz de matar a un gusano C. elegans adulto, pero es probable que tales peleas requieran más energía y potencialmente corren el riesgo de lesionarse. Por lo tanto, los investigadores creen que los gusanos P. pacificus eligen matar o no a sus competidores en función del tamaño y la etapa de vida de C. elegans.

“Los científicos siempre han asumido que los gusanos eran simples”, y como resultado, los equipos asumieron que las picaduras de P. pacificus solo tenían un propósito, dijo la autora principal Kathleen Quach, neurobióloga del Instituto Salk de Estudios Biológicos en La Jolla, California en un comunicado. “En realidad, P. pacificus es versátil y puede usar la misma acción (morder a C. elegans) para lograr diferentes objetivos a largo plazo”.

Durante los experimentos, P. pacificus también tenía más probabilidades de picar a C. elegans cuando había menos bacterias alrededor, independientemente de su etapa de vida, lo que sugiere que los nematodos pueden tener en cuenta múltiples tipos de información al tomar decisiones. Para un gusano con solo 300 neuronas, este nivel de toma de decisiones es muy sorprendente para los investigadores. La capacidad de sopesar los costos y beneficios de una acción con múltiples resultados potenciales se ve a menudo en los vertebrados, pero anteriormente los científicos pensaban que los invertebrados carecían de esta capacidad, según el comunicado.

Los investigadores no saben exactamente cómo P. pacificus toma decisiones tan complicadas con tan pocas neuronas. Sin embargo, cuando el equipo inhibió la capacidad del gusano para producir dopamina, una sustancia química conocida como neurotransmisor que se usa para disparar las células nerviosas en la mayoría de los animales, hizo que los gusanos atacaran a los gusanos C. elegans adultos con mordeduras territoriales. Los investigadores también inhibieron la capacidad del gusano para producir octopamina, un neurotransmisor que se encuentra exclusivamente en los invertebrados, lo que hizo que los gusanos se concentraran menos en los gusanos C. elegans adultos y en cambio en las larvas. Por lo tanto, es probable que estos dos neurotransmisores desempeñen un papel clave en la toma de decisiones, escribieron los investigadores en el artículo.

C. elegans (derecha) huyendo tras ser mordido por P. pacificus (izquierda) en uno de los experimentos. (Crédito de la imagen: Instituto Salk)

En investigaciones futuras, el equipo planea probar el proceso de toma de decisiones de P. pacificus en diferentes escenarios y aprender más sobre el papel de los neurotransmisores en ese proceso. La nueva investigación podría dar una idea de cómo la toma de decisiones podría haber evolucionado desde simples organismos microscópicos hasta animales más grandes como los humanos, escribieron los investigadores en el artículo.

“Incluso los sistemas simples como los gusanos tienen diferentes estrategias, y pueden elegir entre esas estrategias, decidiendo cuál funciona bien para ellos en una situación determinada”, dijo en una declaración el coautor Sreekanth Chalasani, también neurobiólogo del Instituto Salk de Estudios Biológicos. “Eso proporciona un marco para comprender cómo se toman estas decisiones en sistemas más complejos, como los humanos”.

Los hallazgos también tienen implicaciones potenciales para la inteligencia artificial (IA), porque comprender cómo los gusanos toman decisiones complejas con tan pocas neuronas podría conducir a algoritmos de IA que funcionen con la menor cantidad de conexiones posibles, lo que aumentaría en gran medida su eficiencia, informó Science Alert.

El estudio fue publicado en línea el 7 de marzo en la revista Current Biology.

Fuente: Live Science.

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