Los neurocientíficos de la Universidad Northwestern ahora pueden visualizar cómo las moscas de la fruta perciben y procesan la humedad y la temperatura juntas a través de un "mapa sensorial" dentro de sus cerebros, según una nueva investigación.
Los resultados podrían algún día ayudar a los investigadores a comprender mejor cómo el cerebro humano procesa simultáneamente la humedad y la temperatura y podría influir en cómo los humanos controlan los mosquitos en las ciudades y previenen las enfermedades transmitidas por mosquitos.
El estudio fue publicado en la revista Biología actual .
"Sabemos muy poco acerca de cómo se representa la temperatura y la humedad en el cerebro humano", dijo el autor principal Marco Gallio, profesor asistente de neurobiología en el Colegio de Artes y Ciencias Weinberg de Northwestern. "Este estudio demuestra que el cerebro de la mosca de la fruta contiene unmapa sensorial combinado de temperatura y humedad. Mostramos cómo el cerebro de la mosca lee este mapa para alejarlo de las peligrosas condiciones cálidas y secas ".
La mosca de la fruta es un sistema modelo principal para la genética del comportamiento sensorial, incluido el comportamiento humano.
La capacidad de procesar la humedad en el cerebro junto con la temperatura es imprescindible para la supervivencia de las moscas de la fruta, que necesitan entornos cálidos y húmedos para prosperar, y les ayuda a tomar decisiones de comportamiento sensatas para evitar áreas calientes y secas.
El estudio se basa en investigaciones previas en las que los neurocientíficos del noroeste desarrollaron una nueva herramienta que utiliza moléculas fluorescentes para iluminar las conversaciones entre las neuronas en el cerebro de la mosca de la fruta para visualizar cuándo están experimentando estímulos calientes o fríos. Este nuevo estudio buscó dónde la humedadestá representado en el cerebro de la mosca de la fruta para probar ese elemento ambiental adicional.
La mosca de la fruta puede detectar cambios en la humedad externa a través de una sofisticada "tríada" de neuronas ubicadas en su antena que responden a estímulos húmedos, secos y fríos, según la investigación. Estas neuronas se dirigen a una región del cerebro que también está inervada por receptorespara temperatura fría y caliente, que residen en otro lugar de la antena.
Los científicos restringieron las moscas de la fruta individuales bajo un microscopio y controlaron el nivel de humedad y temperatura del aire que fluye sobre sus antenas. Mientras tanto, midieron lo que estaba sucediendo en esta región objetivo en el cerebro utilizando moscas genéticamente modificadas en las que se encienden las conversaciones neuronalesbajo un microscopio. Una bocanada de aire seco iluminó la neurona en el cerebro de la mosca que lee estímulos secos. Una bocanada de aire húmedo estimuló la actividad en las neuronas húmedas. La intensidad de los estímulos cuán seco, húmedo, caliente o frío esfue cambió qué tan brillante se volvió la neurona
"Las neuronas que miden la temperatura y la humedad convergen en el cerebro, pero hay una separación física de la actividad, que podemos ver al observar cómo las neuronas se iluminan", dijo Gallio. "Caliente, frío, seco y húmedo iluminan diferentes condiciones físicasubicaciones dentro de este mapa sensorial "
Lo más interesante es que los científicos descubrieron que este mapa funciona como una centralita, por lo que las neuronas en el cerebro pueden conectarse en diferentes lugares para leer una o más de las señales. Algunas neuronas, neuronas estrechamente sintonizadas, solo leen estímulos individuales solo caliente o simplemente húmedo, mientras que otras neuronas, neuronas ampliamente sintonizadas, pueden tomar muestras de múltiples estímulos a la vez calientes y secos.
Las moscas de la fruta son pequeñas y se desecan fácilmente. Cuando se les da la opción, evitan el calor seco mucho más que el calor húmedo. El científico reprodujo esto en el laboratorio en una cámara sofisticada en la que controlaban el nivel de humedad y temperatura con bocanadas de airey baldosas calefactadas, respectivamente.
"Cuando eliminamos la neurona que ayuda a la mosca a reconocer el aire seco, las moscas de la fruta perdieron su capacidad de determinar el peligro combinado de calor y seco y evitaron el calor seco tanto como evitaron el calor húmedo", dijo Gallio.
Los científicos descubrieron un solo tipo de neurona cerebral ampliamente sintonizada que recibe simultáneamente señales de sensores secos y calientes, explicando cómo las moscas se alejan de esta combinación particularmente peligrosa.
¿Por qué un cerebro de mosca de la fruta necesitaría neuronas calientes / secas tan bien sintonizadas? Una hipótesis, dijo Gallio, es que a menudo las condiciones secas y calientes se encuentran juntas en el ambiente, por lo que tiene sentido que se procesen juntas.
"Esta neurona estaría en una posición ideal para sumar las señales negativas de seco y calor para asegurarse de que salgan de ese entorno lo más rápido posible", dijo Gallio.
La organización de la tríada sensorial de neuronas es similar a la que se ha descrito en otros insectos, lo que sugiere que otros insectos, como el mosquito, pueden sentir la humedad externa de la misma manera que la mosca de la fruta.
"No es un gran salto pensar que los mosquitos podrían usar las mismas estrategias para navegar por su entorno", dijo Gallio. "Una de las formas en que estamos tratando de controlar el problema principal de las enfermedades transmitidas por mosquitos es meterse con sussesos."
Los mosquitos usan la temperatura para encontrar a sus presas, y también les gusta poner sus huevos en el agua, explicó Gallio. Como ejemplo, dijo que los científicos podrían examinar en el laboratorio los compuestos que se dirigen al receptor de humedad de un mosquito. Una gota de ese compuestoen aguas abiertas de un área urbanizada puede hacer que el mosquito ignore ese cuerpo de agua cuando busque un lugar adecuado para poner sus huevos.
El documento se titula "Integración temprana de estímulos de temperatura y humedad en el Drosophila cerebro "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad del Noroeste . Original escrito por Kristin Samuelson. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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