Los neurocientíficos han desarrollado un modelo informático para explicar cómo un gusano nematodo busca alimento, revelando que las células cerebrales individuales pueden detectar el entorno y controlar la estrategia de alimentación de un animal completo.
El estudio, que involucró a un equipo de científicos de la Universidad de Leeds y el Centro Médico de la Universidad Erasmus en Rotterdam, involucró a las especies de nematodos microscópicos Caenorhabditis elegans .
En un artículo publicado hoy en la revista Biología de las comunicaciones , los investigadores muestran que las células sensoriales de este animal no solo captan señales del entorno, sino que también procesan esa información para impulsar la toma de decisiones que dicta el movimiento del animal.
Hasta ahora, los científicos generalmente habían creído que la información de las células sensoriales se enviaba a otros circuitos en el cerebro del animal para tomar decisiones y controlar el comportamiento.
La profesora Netta Cohen, neurocientífica computacional de la Universidad de Leeds y coautora principal del artículo, dijo: "Nuestros hallazgos son sorprendentes: encontramos mecanismos simples mediante los cuales las células con sabor a sal impulsan una estrategia bastante sofisticada para buscar comida."
Patrón de forrajeo
La especie C. elegans se alimenta de bacterias en parches de vegetación en descomposición en el suelo. Es probable que estos parches de alimento varíen en tamaño y estén a cierta distancia, con el resultado de que las colonias de gusanos experimentan una existencia de "auge o caída". Para un animal individual, con éxitobuscar comida es una cuestión de vida o muerte.
Para aumentar sus posibilidades de supervivencia, el gusano ha desarrollado una estrategia de búsqueda de alimento en la que cruza aleatoriamente un área en busca de alimento: si no encuentra alimento, el animal se alejará en busca de otras áreas con posible alimento.
Los investigadores realizaron experimentos y desarrollaron un modelo que explica cómo los sensores del gusto del gusano procesan la información del entorno para dirigir su comportamiento de búsqueda de alimento.
Creen que el gusano usa su sabor a sal en el suelo como "balizas de navegación", moviéndose hacia ellos y luego, si no se encuentra comida, alejándose de ellos.
Células sensoriales atraídas por la sal
El sistema nervioso de C. elegans contiene 302 células, incluidas dos células gustativas que son estimuladas por la presencia de sal. Estas dos células sensoriales responden de manera diferente: una se estimula al aumentar los niveles de sal y la otra al disminuir los niveles de sal.
El punto de partida de este estudio fue el descubrimiento de investigadores dirigidos por el Dr. Gert Jansen en Rotterdam de que cuando una de estas células está activa, la otra está "dormida".
El profesor Cohen dijo: "Cuando un nematodo detecta por primera vez un ambiente salado, se estimula la célula sensorial que es sensible al aumento de las concentraciones de sal, y proporciona toda la información que el animal necesita para dirigirse hacia el parche de sal".
Pero si el animal no localiza la comida después de unos minutos, la célula sensorial se desensibiliza. Mientras tanto, la otra célula gustativa, estimulada por la disminución de los niveles de sal, se activa, induciendo giros bruscos que ayudan a mantener al animal en la sal.El resultado es que el animal explora preferentemente zonas de sal más grandes.
Ambas células sensoriales trabajan para mantener al gusano alimentándose en un parche de sal. Pero, ¿qué sucede si no encuentra alimento? El Dr. Gert Jansen y su grupo descubrieron que dos células sensoriales adicionales son reclutadas en el circuito de detección de sal cuando los animales están expuestos.a la sal.
Inicialmente se pensó que estas células sensoriales adicionales alertaban al gusano de los peligros en el medio ambiente, lo que le permitía cambiar abruptamente de dirección y salir del peligro. Pero el estudio ha revelado que estas células que evitan el daño también se activan y desactivan cuandoparte de su estrategia de navegación, lo que le permite cambiar bruscamente de dirección para evitar la sal, extendiendo así su rango de alimentación.
Con el tiempo, todos los sensores continúan alternando entre sus estados de encendido y apagado, controlando de esta manera una estrategia de alimentación rica y dinámica.
El profesor Cohen dijo: "Creemos que este es un mecanismo integrado en estas células sensoriales. No solo es notablemente efectivo, sino que sorprendentemente, debido a que todo tiene lugar dentro de los sensores, es muy fácil de implementar con el conjunto de herramientas básico que casitodas las células cerebrales tienen a su disposición.
"Mientras C. elegans puede usar señales de sal para buscar comida, sospechamos que otros animales pueden usar mecanismos similares para atender selectivamente otras señales o características del entorno ".
El estudio fue financiado por el Consejo de Investigación de Ingeniería y Ciencias Físicas y el Centro de Genética Biomédica de la Real Academia de Ciencias de los Países Bajos.
A principios de este año, el equipo del profesor Cohen en la Universidad de Leeds reveló en un artículo publicado en la revista Nature, que habían mapeado la organización física del cerebro de C. elegans.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Leeds . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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