Al igual que nosotros, los peces necesitan oxígeno, y nadar a través de un parche de dióxido de carbono no resulta ser una experiencia agradable. En cambio, prefieren evitar el dióxido de carbono por completo. En experimentos publicados en Informes de celda el 30 de enero, investigadores del Instituto de Ciencias del Cerebro RIKEN en Japón descubrieron una vía neuronal que hace posible este comportamiento.
Los altos niveles de dióxido de carbono son peligrosos. Muchos animales tienen comportamientos de evitación incorporados que se hacen cargo cuando es necesario y las personas pueden incluso experimentar miedo y ataques de pánico cuando hay demasiado dióxido de carbono en el aire. En un esfuerzo por comprender la neurobiología detrás de estostipos de respuestas, el equipo de RIKEN recurrió a los peces pez cebra que son útiles porque las larvas tienen comportamientos fáciles de caracterizar y porque sus cerebros transparentes hacen que la actividad neuronal de imágenes sea muy fácil.
Se sabe que el pez cebra larval tiene una respuesta rápida cuando se toca la cabeza; huyen en un patrón estereotipado en 10 milisegundos. "En contraste", señala el autor principal Tetsuya Koide, "demostramos que su respuesta de evitación al dióxido de carbono ocurrió después dealrededor de 4-5 segundos, que es aproximadamente 400 a 500 veces más lento ". Además, las rutas de escape tomadas por los peces para evitar el dióxido de carbono fueron mucho más variables que la forma en que respondieron al ser tocadas, y nadaron a velocidades mucho más lentas.Todas estas diferencias apuntaban a una vía de sensación-respuesta aún desconocida en el cerebro.
Para identificar la vía responsable, los investigadores utilizaron el pez cebra transgénico hecho especialmente para la obtención de imágenes de calcio. Esta técnica visualiza la actividad cerebral expresando genéticamente proteínas fluorescentes sensibles al calcio, una molécula clave involucrada en la transmisión de señales neuronales. El equipo pudo verUna serie de respuestas al dióxido de carbono en el cerebro, la primera en el bulbo olfatorio, la parte del cerebro que procesa el olor en los mamíferos. Unos segundos después, vieron respuestas en las neuronas sensoriales del trigémino, el nervio que transporta el tacto y el dolor.sensaciones de la cara. La respuesta final fue de la habénula, una parte del cerebro que se sabe que participa en el aprendizaje de asociaciones con experiencias desagradables.
Para determinar cuál de estos tres sistemas era necesario para la respuesta al dióxido de carbono, el equipo utilizó un láser para eliminar cada uno por separado. Descubrieron que solo el daño en la vía del trigémino y en la nariz afectaba la respuesta al dióxido de carbonoEsto fue algo sorprendente porque dañar la vía olfativa en sí misma no cambió el comportamiento de evitación. "Esto significaba que un componente no olfativo en la nariz es crítico para evitar el dióxido de carbono", explica Koide.
El equipo luego quiso determinar cómo se detectó el dióxido de carbono en la nariz. Las imágenes de calcio de la nariz del pez cebra revelaron un grupo de células que respondieron al dióxido de carbono. Las pruebas indicaron que estas células eran parte del nervio terminal, también llamado nervio cranealcero y su eliminación bloqueó la respuesta de evitación al dióxido de carbono. Por lo tanto, la nariz del pez cebra contiene quimiosensores nerviosos terminales que no están relacionados con el olor y que pueden controlar las respuestas conductuales a los productos químicos nocivos.
"Nos sorprendió descubrir que el nervio terminal actúa como un sensor de dióxido de carbono en el pez cebra", dice Koide. "Aunque se identificó como un nervio craneal adicional en humanos y otros vertebrados hace más de un siglo, el nuestro es el primeropara informar su función en la quimiosensión. "De hecho, se ha pensado que el nervio terminal funciona en el comportamiento reproductivo porque produce la hormona liberadora de gonadotropina, una hormona principal que a su vez estimula la producción de hormonas reproductivas".
"Como los humanos y otros vertebrados también poseen el sistema nervioso terminal", continúa Koide, "a continuación esperamos caracterizar aún más sus funciones quimiosensoriales en diferentes especies, incluidos los humanos".
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Materiales proporcionados por RIKEN . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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