Leen la mente de un gusano

Los diminutos gusanos de la especie Caenorhabditis elegans tienen un cerebro extremadamente simple, con solo 302 neuronas. Eso facilita mucho la tarea de estudiar el funcionamiento del cerebro y poder aclarar cuestiones neuronales que atañen también a cerebros más complejos. Lo que se averigüe sobre el cerebro del Caenorhabditis elegans puede ayudar a resolver algunos enigmas sobre la actividad del cerebro humano.

Hoy por hoy, no existe tecnología alguna que permita hacer de manera simultánea un seguimiento de la actividad de cada una de las células cerebrales que hay en un ser humano vivo, 86.000 millones según algunas estimaciones. Sin embargo, la tecnología actual sí puede hacer un seguimiento simultáneo de cada una de las neuronas que posee este gusano, gracias a que son muy pocas. En un animal sencillo como el Caenorhabditis elegans, los investigadores pueden vigilar la actividad de cada neurona mientras el animal realiza acciones. Ese nivel de resolución no es posible actualmente ni siquiera para cerebros de ratón.

El equipo de Sreekanth Chalasani, del Instituto Salk en Estados Unidos, ha ideado una técnica mediante la cual se puede captar la actividad cerebral de gusanos de esa especie y determinar cuál de varias sustancias químicas olió el animal unos segundos antes.

La técnica permite ver cómo reaccionan las neuronas de un Caenorhabditis elegans cuando este huele cada una de las cinco sustancias químicas diferentes escogidas por el equipo de investigación. Para los humanos, dichas sustancias huelen más o menos a almendra, palomitas con mantequilla, plátano, queso y sal. Estudios anteriores han demostrado que el Caenorhabditis elegans puede distinguir por su olor esas sustancias químicas.

Los investigadores modificaron gusanos Caenorhabditis elegans para que cada una de sus 302 neuronas contuviera un sensor fluorescente que se iluminara cuando la neurona estuviera activa. A continuación, observaron con un microscopio las señales de los sensores mientras exponían a 48 gusanos diferentes a los olores de las cinco sustancias químicas. En general, entre 50 y 60 neuronas se activaban en respuesta a cada sustancia química.

Las neuronas del gusano funcionan de forma diferente cuando captan el olor a sal. Cada círculo representa una neurona, y las conexiones entre los círculos son sinapsis. A la hora de determinar la organización de las neuronas, los científicos utilizaron la teoría de grafos para agrupar algunas neuronas en módulos, que se identifican por sus colores. La cantidad de módulos se reducía a 5 (de 7) cuando se presentaba el estímulo de sal al gusano. Esto significa que estas neuronas son especialmente importantes cuando el animal capta el olor a sal. (Imagen: Salk Institute)

Chalasani y sus colegas constataron que para cada olor había un patrón característico de activación de neuronas.

El equipo de Chalasani expone los detalles de su técnica y de lo descubierto hasta ahora con ella en la revista académica PLoS Computational Biology, bajo el título “Neural network features distinguish chemosensory stimuli in Caenorhabditis elegans”. (Fuente: NCYT de Amazings)