Cómo el hambre influye en el aprendizaje aversivo en las moscas de la fruta

Se ha descubierto que los estados internos que experimentan los animales cuando tienen sed, hambre, sueño o agresividad están relacionados con la actividad combinada de varios neuromoduladores y neurotransmisores. Estos mensajeros químicos pueden cambiar drásticamente la excitabilidad y la conectividad funcional de las neuronas, lo que a su vez influye en la configuración del comportamiento de los animales.

Estudios anteriores sobre Drosophila (pequeñas moscas de la fruta) mostraron que la homeostasis energética en estos insectos está regulada por varias neurohormonas/moduladores, que afectan su fisiología y comportamiento de diferentes maneras. Entre ellos se incluyen los péptidos similares a la insulina (dILP) y la hormona adipocinética (AKH), ​​hormonas con las mismas funciones que la insulina y el glucagón en los mamíferos, respectivamente.

Recientemente, investigadores del Centro de Circuitos Neuronales y Conducta de la Universidad de Oxford realizaron un estudio para investigar cómo estas neurohormonas asociadas con el hambre influyen en el aprendizaje de asociaciones entre estímulos y resultados desagradables o negativos (es decir, aprendizaje aversivo) en moscas de la fruta. papelpublicado en Neuronamuestra que la hormona AKH juega un papel clave en la modulación del aprendizaje de refuerzo aversivo.

«Los animales hambrientos necesitan mecanismos compensatorios para mantener una función cerebral flexible, mientras que la modulación reconfigura los circuitos para priorizar la búsqueda de recursos», escribieron Eleonora Meschi, Lucille Duquenoy y sus colegas en su artículo. «En la Drosophila, el hambre inhibe las neuronas dopaminérgicas de refuerzo aversivo (DAN) para permitir la expresión de recuerdos de búsqueda de alimento. La multitarea del sistema de refuerzo de la motivación potencialmente socava el aprendizaje aversivo».

El aprendizaje aversivo es un proceso evolutivo mediante el cual los animales comienzan a asociar estímulos específicos con resultados desagradables, después de experiencias negativas repetidas tras la exposición a esos estímulos. Esto suele dar lugar a conductas destinadas a intentar evitar el estímulo y las experiencias asociadas a él.

Por ejemplo, las moscas de la fruta pueden ser entrenadas para asociar olores específicos con descargas eléctricas o, alternativamente, con recompensas positivas (por ejemplo, la ingesta de azúcar u otros nutrientes). Los investigadores se propusieron investigar si el hambre modulaba el establecimiento de conexiones entre un olor y descargas eléctricas en las moscas.

Para ello, privaron a las moscas de alimento durante un periodo de 24 horas y exploraron cómo esto afectaba a su aprendizaje aversivo. A continuación, el equipo utilizó diversas técnicas optogenéticas y herramientas de imagenología in vivo para comprender mejor el papel que desempeñaban las neurohormonas en los efectos que observaron.

«Hemos descubierto que el hambre crónica mejora ligeramente el aprendizaje aversivo y que el aprendizaje en estado de saciedad y el aprendizaje potenciado por el hambre requieren la señalización de la hormona adipocinética endocrina (AKH)», escribieron Meschi, Duquenoy y sus colegas. «La AKH circulante influye en el aprendizaje aversivo a través de su receptor en cuatro neuronas del cerebro ventral, dos de las cuales son octopaminérgicas».

Los experimentos de los investigadores revelaron que la AKH, el equivalente del glucagón en las moscas, establece niveles básicos y niveles mejorados de aprendizaje aversivo en caso de hambre, actuando a través de neuronas específicas que liberan el neurotransmisor octopamina. Este neurotransmisor modula las señales enviadas a las neuronas dopaminérgicas involucradas en el aprendizaje aversivo por refuerzo.

«La conectómica reveló que las neuronas que expresan el receptor AKH se encuentran aguas arriba de varias clases de neuronas ascendentes, muchas de las cuales son presinápticas a los DAN que refuerzan aversivamente», escribieron Meschi, Duquenov y sus colegas.

«La modulación y la salida octopamérgica de al menos una de estas vías ascendentes es necesaria para el aprendizaje aversivo reforzado por el sabor amargo y el sabor picante. Proponemos que la mejora coordinada de la entrada compensa la inhibición dirigida por el hambre de las DAN aversivas para preservar el refuerzo cuando es necesario».

Los hallazgos de este estudio reciente contribuyen a la comprensión de cómo el hambre afecta el aprendizaje aversivo en Drosophila, destacando específicamente el papel clave de la neurohormona AKH. En el futuro, podría inspirar más investigaciones destinadas a validar los patrones observados por los investigadores en otros modelos animales.

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