Los científicos han revelado el primer mapa completo del cerebro de un insecto. El mapa completo, llamado conectoma, tomó 12 años de trabajo meticuloso para construir, y muestra la ubicación de las 3.016 neuronas en el cerebro de una larva de mosca de la fruta (Drosophila melanogaster). Entre esas células cerebrales hay 548.000 puntos de conexión, o sinapsis, donde las células pueden enviarse mensajes químicos que, a su vez, activan señales eléctricas que viajan a través del cableado de las células.
Los investigadores identificaron redes a través de las cuales las neuronas de un lado del cerebro envían datos al otro, informó el equipo el 9 de marzo en la revista Science. El equipo también clasificó 93 tipos distintos de neuronas, que difieren en su forma, función propuesta y la forma en que se conectan con otras neuronas. El nuevo conectoma es notable por su integridad, dijeron los expertos a Live Science.
“Este estudio es el primero en poder mapear la totalidad del cerebro central de un insecto y así caracterizar todas las vías sinápticas de todas las neuronas”, dijo Nuno Maçarico da Costa y Casey Schneider-Mizell, miembros del grupo Neural Coding del Seattle- Allen Institute for Brain Science, que no participó en la iniciativa, a Live Science en un correo electrónico conjunto.
En 2020, otro grupo de investigación publicó un conectoma parcial de una mosca de la fruta adulta que contenía 25-000 neuronas y 20 millones de sinapsis. Pero los científicos tienen conectomas completos solo para otros tres organismos: un nematodo, una larva de chorro de mar y una larva de gusano marino. Cada uno de esos conectomas contiene unos pocos cientos de neuronas y carece de los distintos hemisferios cerebrales que se ven en insectos y mamíferos, dijo el coautor principal del estudio, Joshua Vogelstein, director y cofundador del laboratorio NeuroData en la Universidad Johns Hopkins.
Más de 80 personas ayudaron a construir el nuevo conectoma, dijo a Live Science en un correo electrónico el primer autor del estudio, Michael Winding, investigador asociado en el Departamento de Zoología de la Universidad de Cambridge. Para hacerlo, los científicos cortaron en rodajas finas el cerebro de una larva de mosca en 5000 secciones y tomaron imágenes microscópicas de cada rebanada. Juntaron estas imágenes para formar un volumen 3D. Luego, el equipo estudió detenidamente las imágenes, identificó celdas individuales dentro de ellas y rastreó manualmente sus cables. El mapa resultante sorprendió a los científicos de varias maneras.
Por ejemplo, los científicos tienden a pensar en las neuronas que envían mensajes salientes a través de cables largos llamados axones y reciben mensajes a través de cables ramificados más cortos llamados dendritas. Sin embargo, hay excepciones a esta regla, y resulta que las conexiones de axón a axón, dendrita a dendrita y dendrita a axón constituyen aproximadamente un tercio de las sinapsis en el cerebro de las larvas de mosca, dijo Winding.
El conectoma también era sorprendentemente “superficial”, lo que significa que la información sensorial entrante pasa a través de muy pocas neuronas antes de pasar a una involucrada en el control motor, que puede dirigir a la mosca para que realice un comportamiento físico, dijo Vogelstein. Para lograr este nivel de eficiencia, el cerebro ha incorporado “atajos” entre circuitos que se asemejan un poco a los de los sistemas de IA de última generación, dijo Winding.
Una limitación del conectoma es que no captura qué neuronas son excitatorias, lo que significa que empujan a otras neuronas a activarse, o inhibidoras, lo que significa que hacen que las neuronas tengan menos probabilidades de activarse, dijo Schneider-Mizell. Estas dinámicas afectan la forma en que la información fluye a través del cerebro, dijo. Aún así, el conectoma abre la puerta a muchos avances futuros, como sistemas de inteligencia artificial más eficientes energéticamente y una mejor comprensión de cómo aprenden los humanos, dijo Vogelstein.
“Los humanos hacen cosas como tomar decisiones, aprender, navegar por el entorno, comer”, dijo. “Y también las moscas. Y hay buenas razones para pensar que los mecanismos que tienen las moscas para implementar ese tipo de funciones cognitivas también están en los humanos”.
Fuente: Live Science.
