Registran la actividad cerebral de una mosca en vuelo

Investigadores en el Instituto de Tecnología de California (Caltech) han obtenido las primeras grabaciones de la actividad de las células del cerebro en una mosca de la fruta en acción de vuelo. El trabajo -realizado por los bioingenieros Michael Dickinson y Gavy Maimon- sugiere que al menos parte del cerebro de la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster) "está en un estado diferente y más sensible durante el vuelo, que cuando la mosca está en reposo ", dice Dickinson.

^"El estudio se publica en la edición digital del 14 de febrero de 'Nature Neuroscience'. "Trabajar con moscas de la fruta ha conducido a muchos avances importantes en biología. Por ejemplo, el hecho de que los genes residen en los cromosomas y nuestra comprensión de cómo los genes controlan el desarrollo surgió de experimentos con moscas de la fruta," sostiene Maimon. "La nueva investigación espera poder utilizar estos pequeños insectos para ayudar a determinar cómo las neuronas dan lugar a un comportamiento complejo. Este esfuerzo se ve favorecido por el hecho de que es fácil manipular los genes de las moscas de la fruta, pero subsiste un problema: estos insectos son muy, muy pequeños, lo que significa que es muy difícil grabar desde su cerebro durante comportamientos activos, como el vuelo". Los investigadores habían registrado la actividad de las células neuronales de moscas de la fruta antes, pero sólo de forma restringida: animales que habían sido adheridos o pegados", explica Dickinson. "Gaby fue capaz de desarrollar una preparación donde el animal está atado, pero libre de batir sus alas". Rebanando un trozo de la cutícula dura que cubre el cerebro, "hemos sido capaces de colocar nuestros electrodos en las neuronas genéticamente marcadas", dice.
Un soplo de aire se utilizó para estimular a las moscas en el aleteo de las alas, mientras que los electrodos midieron la actividad de las neuronas marcadas y de alta velocidad de las cámaras digitales al mismo tiempo que registró el comportamiento de las moscas.
En particular, los investigadores se centraron en las neuronas del sistema visual de la mosca que mantener el animal volador de forma estable durante el vuelo. "Estas células básicamente ayudan a la mosca a detectar cuando se producen cambios de postura de su cuerpo", dice Dickinson. "Se cree que las señales de estas células ejercen el control de los pequeños músculos encargados de modificar el patrón de movimiento de las alas y mantener a los animales en equilibrioo".
En sus experimentos, los investigadores descubrieron que cuando los animales comenzaron a volar, las células visuales inmediatamente intensificaron su actividad. "Las respuestas de las neuronas para el movimiento visual crecían aproximadamente el doble cuando las moscas comienzan a volar, lo que sugiere que el sistema es más sensible durante el vuelo", dice Dickinson. "El aumento es muy abrupto. No es del todo un cambio sutil, y lo que sospechamos que hay es neuroquímicos liberados rápidamente durante el vuelo, que adapta el cerebro del animal en este estado diferente".
Estudios anteriores en langostas -que son mucho más grandes y por lo tanto mucho más fáciles para estudiar- habían sugerido la existencia de este efecto. Sin embargo, la genética de las langostas no se conoce tan bien como la de la Drosophila, lo que ha hecho imposible determinar la base genética de este fenómeno.
Maimon subraya que este trabajo en la Drosophila es de interés general porque las neuronas sensoriales en muchas especies - incluyendo aves, roedores y primates - cambian la fuerza de su repuesta en función del estado de comportamiento dle animal, pero no está completamente aclarado por qué se producen esos cambios de sensibilidad.
Los investigadores planean utilizar su sistema de atado de vuelo para registrar la actividad de otros tipos de células, incluidas las células olfativas y de motor, para determinar si estas también se comportan de manera diferente durante la huida y cuando las moscas están en reposo.