Mientras zumban molestamente alrededor de un lote de plátanos en nuestras cocinas, las moscas de la fruta parecen tener poco en común con los mamíferos. Pero como especie modelo para la ciencia, los investigadores están descubriendo similitudes cada vez mayores entre nosotros y los minúsculos insectos amantes de las frutas. En un nuevo estudio, investigadores del Instituto Kavli para el Cerebro y la Mente (KIBM) de la Universidad de California en San Diego descubrieron que las moscas de la fruta (Drosophila melanogaster) tienen capacidades cognitivas más avanzadas de lo que se creía anteriormente. Utilizando un entorno de realidad virtual inmersivo personalizado, manipulaciones neurogenéticas e imágenes de actividad cerebral en tiempo real in vivo, los científicos presentan nueva evidencia el 16 de febrero en la revista Nature de los vínculos notables entre las habilidades cognitivas de las moscas y los mamíferos. El enfoque de varios niveles de sus investigaciones encontró capacidades similares a la atención, la memoria de trabajo y la conciencia en las moscas de la fruta, habilidades cognitivas que generalmente solo se prueban en mamíferos. Los investigadores pudieron observar la formación, distracción y eventual desvanecimiento de un rastro de memoria en sus diminutos cerebros. “A pesar de la falta de una similitud anatómica obvia, esta investigación habla de nuestro funcionamiento cognitivo cotidiano: a qué le prestamos atención y cómo lo hacemos”, dijo el autor principal del estudio, Ralph Greenspan, profesor de la División de Ciencias Biológicas y Ciencias Biológicas de la Universidad de California en San Diego. director asociado de KIBM. “Dado que todos los cerebros evolucionaron a partir de un ancestro común, podemos establecer correspondencias entre las regiones cerebrales de moscas y mamíferos en función de las características moleculares y cómo almacenamos nuestros recuerdos”. Para llegar al corazón de sus nuevos hallazgos, los investigadores crearon un entorno de realidad virtual inmersivo para probar el comportamiento de la mosca a través de la estimulación visual y acoplaron las imágenes mostradas con un láser infrarrojo como un estímulo de calor adverso. La arena panorámica de casi 360 grados permitió a Drosophila batir sus alas libremente mientras permanecía atada, y con la realidad virtual actualizándose constantemente en función del movimiento de sus alas (analizado en tiempo real usando cámaras de visión artificial de alta velocidad) le dio a las moscas la ilusión de volar libremente en el mundo. Esto les dio a los investigadores la capacidad de entrenar y probar moscas para tareas de acondicionamiento al permitir que el insecto se oriente lejos de una imagen asociada con el estímulo de calor negativo y hacia una segunda imagen no asociada con el calor. Probaron dos variantes de condicionamiento, una en la que a las moscas se les dio estimulación visual superpuesta en el tiempo con el calor (condicionamiento retardado), ambas terminando juntas, o una segunda, condicionamiento de trazas, esperando de 5 a 20 segundos para entregar el calor después de mostrar y eliminando la estimulación visual. El tiempo intermedio se considera el intervalo de “rastro” durante el cual la mosca retiene un “rastro” del estímulo visual en su cerebro, una característica indicativa de la atención, la memoria de trabajo y la conciencia en los mamíferos. Los investigadores también tomaron imágenes del cerebro para rastrear la actividad del calcio en tiempo real utilizando una molécula fluorescente que diseñaron genéticamente en sus células cerebrales. Esto permitió a los investigadores registrar la formación y la duración de la memoria viva de la mosca, ya que vieron que el rastro parpadeaba mientras se mantenía en la memoria (de trabajo) a corto plazo de la mosca. También encontraron que una distracción introducida durante el entrenamiento, una suave bocanada de aire, hizo que la memoria visual se desvaneciera más rápidamente, lo que marca la primera vez que los investigadores han podido probar tal distracción en las moscas e implica un requisito de atención en la formación de la memoria en Drosophila. . “Este trabajo demuestra no solo que las moscas son capaces de esta forma superior de condicionamiento de trazas, y que el aprendizaje se distrae al igual que en los mamíferos y los humanos, sino que la actividad neuronal que subyace a estos procesos de atención y memoria de trabajo en la mosca muestra una notable similitud con aquellos en los mamíferos”, dijo Dhruv Grover, miembro de la facultad de investigación del KIBM de la UC San Diego y autor principal del nuevo estudio. “Este trabajo demuestra que las moscas de la fruta podrían servir como un modelo poderoso para el estudio de las funciones cognitivas superiores. En pocas palabras, la mosca sigue asombrando lo inteligente que realmente es”. Los científicos también identificaron el área del cerebro de la mosca donde se formó y se desvaneció la memoria, un área conocida como el cuerpo elipsoide del complejo central de la mosca, una ubicación que corresponde a la corteza cerebral en el cerebro humano. Además, el equipo de investigación descubrió que la dopamina neuroquímica es necesaria para dicho aprendizaje y funciones cognitivas superiores. Los datos revelaron que las reacciones de dopamina ocurrieron cada vez más temprano en el proceso de aprendizaje, anticipando eventualmente el estímulo de calor que se avecinaba. Los investigadores ahora están investigando los detalles de cómo se codifica fisiológicamente la atención en el cerebro. Grover cree que las lecciones aprendidas de este sistema modelo probablemente informen directamente nuestra comprensión de las estrategias de cognición humana y los trastornos neuronales que las interrumpen, pero también contribuyen a nuevos enfoques de ingeniería que conducen a avances en el rendimiento de los diseños de inteligencia artificial. Los coautores del estudio incluyen a Dhruv Grover, Jen-Yung Chen, Jiayun Xie, Jinfang Li, Jean-Pierre Changeux y Ralph Greenspan (todos afiliados al Instituto Kavli para el Cerebro y la Mente de UC San Diego, y J.-P. Changeux también miembro del Collège de France).
Fuente de la historia:
Materiales proporcionados por Universidad de California – San Diego. Original escrito por Mario Aguilera. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.