Entender cómo procesa y recuerda el cerebro las experiencias sensoriales
Los olores, el sabor y otras experiencias sensoriales son muy particulares y afectan a la conducta y las decisiones. En general, la comida sabe y huele mejor cuando tenemos hambre. Por otra parte, los científicos saben desde hace tiempo que el cerebro recuerda claramente los alimentos dañinos o venenosos que pueden enfermar a una persona y provoca aversión a ellos. «Los estados internos, como el hambre, ejercen una función destacada y están representados en las mismas estructuras del cerebro donde se forma la memoria. Estos circuitos no solo son importantes para inducir la memoria a largo plazo, sino que moldean todos los aspectos de la conducta, incluso algunos muy dinámicos y cambiantes», explica Ilona Grunwald Kadow, coordinadora del proyecto FlyContext y catedrática del Departamento de Circuitos Neuronales y Metabolismo de la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad Técnica de Múnich. En el proyecto, que cuenta con el apoyo del Consejo Europeo de Investigación, se pudo observar el cerebro de la mosca del vinagre y se manipularon sus neuronas para ver cómo procesa su cerebro cierta información y cómo cambian y se adaptan estos procesos al hambre u otros estados internos. «La mosca llega a conclusiones diferentes, aunque reciba la misma información sensorial», añade Grunwald Kadow. «También descubrimos que los circuitos cerebrales de la mosca —y quizá los de otros animales— están altamente interconectados entre diferentes regiones cerebrales, lo que repercute en muchos niveles del cerebro y en la forma en que percibe la información». «Las neuronas individuales responden a cosas diferentes y las integran. Se trata de una red compleja, muy plástica, que puede ser moldeada por la memoria a largo plazo, pero también por las experiencias a corto plazo. Creemos que el cerebro humano es similar», explica la catedrática.
Neuronas de recompensa
Un conjunto clave de neuronas llamadas dopaminérgicas —a menudo denominadas neuronas de «recompensa» e importantes para el aprendizaje- están implicadas en recompensar a la mosca o decirle que ha sucedido algo bueno. Otras «castigan» o transmiten que está ocurriendo o ha ocurrido algo malo. Pero, sorprendentemente, también detectan el hambre. A través de las neuronas dopaminérgicas, las moscas hambrientas muestran una mayor perseverancia al rastrear un olor a comida, aunque no haya recompensa alimentaria al final. «Lo que no habíamos previsto es que la mosca no se rindió al no conseguir un final satisfactorio, sino que se esforzaba más y recorría una mayor distancia para llegar al objetivo, la comida», señala Grunwald Kadow. Lo anterior sugiere que la experiencia pasada se integra con la necesidad y sirve de base para las elecciones de la mosca.
Cambios observados en el apareamiento
Las pruebas empíricas con seres humanos demuestran que el embarazo modifica percepciones como los olores y el gusto. «Nuestros datos sugieren que el apareamiento o la exposición a un macho inducen cambios en varias capas del sistema nervioso de la mosca hembra, desde las neuronas sensoriales hasta los centros de la memoria», afirma Grunwald Kadow. Las neuronas sensoriales catan o huelen compuestos celulares, entre los que se encuentran unos nutrientes llamados poliaminas. «Las hembras vírgenes no están muy interesadas en estas poliaminas, pero al aparearse su interés crece enormemente y las utilizan para encontrar comida y un lugar donde poner los huevos», añade Grunwald Kadow.
Técnicas novedosas de imagenología
El equipo utilizó técnicas novedosas de imagenología para visualizar la actividad neuronal del cerebro de la mosca y, al mismo tiempo, observar la dinámica de las respuestas conductuales de la mosca y su forma de tomar decisiones. Para observar la información codificada en las neuronas, el equipo utilizó imágenes de campo de luz tomadas con un microscopio que disponía de un conjunto de lentes diminutas. «De este modo, podemos observar todo el cerebro muy rápidamente, en lugar de una zona cerebral tras otra, porque las neuronas responden a gran velocidad y en muchas zonas cerebrales al mismo tiempo», afirma Grunwald Kadow. Este sistema se utilizó para cartografiar todas las sinapsis y neuronas y ver cómo «hablan» entre sí. «La imagenología supuso un gran avance, ya que nos permitió observar cómo cambia de estado todo el cerebro en situaciones de hambre, movimiento o sueño», concluye la catedrática.
Palabras clave
FlyContext, mosca del vinagre, cerebro, neuronas, olor, sabor, neuronas dopaminérgicas, poliaminas
