Algunas respuestas vienen automáticamente, como reflejos. Otras varían según las circunstancias y la experiencia. Un olor que alguna vez fue delicioso puede pasarse por alto fácilmente durante un momento estresante o cuando recuerda una intoxicación alimentaria, por ejemplo.cerebro, las moléculas conocidas como neuromoduladores desvían la información sobre ese olor.
Una nueva investigación en la Universidad Rockefeller aprovecha la arquitectura simple dentro del cerebro de la mosca de la fruta para examinar cómo una de esas moléculas, la dopamina, actúa como un operador en una centralita. Los resultados, publicados el 17 de diciembre de 2015 en celda , muestre cómo cambia el flujo de información, la base de la flexibilidad en el comportamiento.
"Cuando observamos de cerca una región del cerebro de la mosca involucrada en el procesamiento del olor, vimos que la liberación de dopamina en su interior puede alterar la fuerza de las conexiones entre las neuronas con una precisión exquisita", dice la autora principal Vanessa Ruta, GabrielleH. Reem y Herbert J. Kayden Profesor adjunto y director del Laboratorio de Neurofisiología y Comportamiento. "Esto tiene el efecto de alterar los mensajes transmitidos a otras partes del cerebro, lo que a su vez podría conducir a diferentes respuestas a olores idénticos".
La región, conocida como el cuerpo del hongo debido a su forma, es responsable de la capacidad de una mosca para aprender a asociar un olor con una recompensa o un castigo. Ruta, primer autor Raphael Cohn, un estudiante graduado en el laboratorio, y co-autor Ianessa Morrante, también estaban interesados en cómo el estado interno del animal, ya sea activo o tranquilo, por ejemplo, podría influir en la dopamina y, como resultado, en el procesamiento de la información.
El simple cableado del cuerpo del hongo de la mosca lo convirtió en un sujeto ideal; un estudio similar habría sido muy desafiante en el cerebro de un mamífero más complejo. Las señales de la nariz de la mosca, sus antenas, viajan al cuerpo del hongo a través de las ramas de las neuronasconocidas como células de Kenyon. Estas ramas atraviesan distintos compartimentos, y dentro de cada compartimento se conectan tanto con las neuronas productoras de dopamina como con las neuronas de salida, que envían señales a otras partes del cerebro.
Si bien el cerebro humano no tiene un cuerpo en forma de hongo, sí tiene dopamina. Este neurotransmisor está presente en todo el reino animal y se sabe que desempeña una serie de funciones importantes en la función del cerebro humano, incluso en el aprendizaje y la motivación, dondefunciona como neuromodulador.
En sus experimentos, Ruta y sus colaboradores descubrieron que las neuronas de dopamina que llegan a dos de los cuatro compartimentos se activan cuando se le da a la mosca una solución de azúcar sabrosa, mientras que los otros dos se activan cuando experimenta un breve golpe doloroso. El mismo patrón recíprocode actividad apareció mientras la mosca estaba unida al portaobjetos del microscopio, ya sea inmóvil o agitando sus patas salvajemente, sin estímulos externos.
El último resultado confirmó que la señalización de la dopamina no solo está involucrada en el aprendizaje; está vinculada al estado interno de una mosca. "Parece que estas vías crean una hermosa representación momento a momento de la experiencia en curso del animal, generando mucho más complejoy patrones ricos de lo que se apreciaba anteriormente ", dice Ruta.
Para comprender mejor las interacciones entre las neuronas en el cuerpo del hongo, diseñaron células de Kenyon para que sus extremos terminales en las sinapsis brillaran como resultado de la señalización. Esto reveló que la misma célula de Kenyon puede o no enviar una señal a las neuronas de salida segúnen el compartimento en el que se juntan los dos. También encontraron que las neuronas de dopamina determinan si se envía esa señal.
"Cuando activamos artificialmente las neuronas de dopamina o proporcionamos estímulos externos, como una recompensa de azúcar, podríamos cambiar las respuestas de las neuronas de salida a los olores", dice Cohn. "Esencialmente, la señalización de la dopamina está desviando el curso de la informaciónla rama de la célula de Kenyon y determinar a qué neurona de salida va ".
Es muy probable que este descubrimiento sea paralelo a la acción de la dopamina en el cerebro humano, dicen los investigadores.
"En el cerebro de los mamíferos, las neuronas de dopamina tienen conexiones cada vez más complicadas con muchos centros cerebrales", dice Ruta. "Aun así, las neuronas de dopamina humanas probablemente funcionan de manera coordinada para crear la base de un comportamiento flexible, como vimos enel cerebro de la mosca. "
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Materiales proporcionado por Universidad Rockefeller . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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