El sabor es importante para las moscas de la fruta, al igual que para los humanos: al igual que las personas, las moscas tienden a buscar y consumir alimentos dulces y rechazan los alimentos amargos. Sin embargo, se sabe poco acerca de cómo los sabores dulces y amargos están representados por los circuitos cerebrales que vinculan la sensación con el comportamiento.
En un nuevo estudio publicado en Biología actualinvestigadores de la Universidad de Brown describieron cómo desarrollaron una nueva técnica de imágenes y la usaron para mapear la actividad neuronal de las moscas de la fruta en respuesta a los sabores dulces y amargos.
«Estos resultados muestran que la forma en que los cerebros de las moscas codifican el sabor de la comida es más compleja de lo que habíamos anticipado», dijo el autor del estudio Nathaniel Snell, quien obtuvo su Ph.D. en neurociencia de Brown en 2021 y realizó la investigación como parte de su tesis.
Tan significativo como los hallazgos de los investigadores es el método que utilizaron, dijo Gilad Barnea, profesor de neurociencia en la Escuela de Medicina Warren Alpert de Brown y director del Centro de Neurobiología de Células y Circuitos en el Instituto Carney de Ciencias del Cerebro de la Universidad.
Para obtener más información sobre los procesos cerebrales que gobiernan la reacción de las moscas a las sensaciones del gusto, Barnea, Snell y un grupo de estudiantes graduados y universitarios en el laboratorio de Barnea desarrollaron una nueva técnica de imagen llamada «trans-Tango(actividad).» Esta es una adaptación de trans-Tango, una tecnología versátil inventada por el laboratorio de Barnea que se utiliza para rastrear circuitos neuronales en el cerebro. Barnea dijo trans-Tango (actividad) lleva la comprensión a un nuevo nivel al revelar cómo las neuronas específicas en los circuitos responden a los estímulos.
La respuesta del cerebro a los estímulos es como un relé, explicó Barnea: el «palo» pasa de una neurona a la siguiente, y luego a la siguiente, y así sucesivamente. Las técnicas anteriores podían identificar una neurona con el palo, pero no quién le dio el palo a esa neurona.
«Trans-Tango (actividad) nos permitió observar selectivamente las neuronas de segundo orden en el circuito, para que pudiéramos concentrarnos en cómo respondían a los sabores dulces y amargos», dijo Barnea.
Debido a que la reacción a los sabores dulces y amargos es tan diferente, la expectativa de los investigadores era que la actividad neuronal a lo largo de los circuitos que median esas reacciones también sería completamente diferente, dijo. Pero trans– Tango (actividad) reveló cierta superposición de la actividad neuronal ya en las neuronas de segundo orden en estos circuitos en respuesta a los dos gustos.
Barnea dijo que algunos de los resultados pueden mostrar cómo las moscas saben evitar una sección particular podrida, venenosa o mala de un alimento, por ejemplo. En general, dijo que los hallazgos del estudio subrayan la importancia de los procesos sofisticados y refinados del gusto.
«Debe recordar que comer o alimentarse es una actividad en la que usted, ya sea una mosca o un ser humano, no puede cometer errores», dijo. «Si consumes algo malo para ti, puede ser perjudicial. Cualquiera que haya pagado un alto precio después de comer un mejillón en mal estado puede confirmarlo. Por lo tanto, la capacidad de saber cómo evitar ciertos alimentos, o incluso ciertas áreas o partes de los alimentos, es importante». para la supervivencia de la especie».
Un hallazgo fue especialmente intrigante para Barnea no por lo que decía sobre la supervivencia, sino por lo que potencialmente revelaba sobre el placer. Las neuronas de segundo orden respondieron a los sabores amargos no solo cuando se presentaron los sabores, sino también cuando se eliminaron. Sorprendentemente, Barnea y sus colegas encontraron cierta superposición en la actividad cuando se eliminó el amargo y se presentó el dulce.
Barnea dijo que esto le recordaba el concepto de «aponia», que en griego antiguo significa «la ausencia de dolor», y que los filósofos epicúreos consideraban como el colmo del placer.
«El hecho de que veamos una neurona que responde tanto a la eliminación del estímulo ‘malo’ (sabor amargo) como a la presentación del estímulo ‘bueno’ (sabor dulce) es una reminiscencia biológica de este concepto filosófico, «, dijo Barnea, quien agregó que la investigación futura explorará más a fondo esta respuesta.
En cuanto a por qué el sentido del gusto de los insectos es importante para los humanos, quienes pueden experimentar el gusto de manera diferente, Barnea se refirió a los insectos que encuentran a los humanos particularmente atractivos: «Comprender qué impulsa los comportamientos gustativos y olfativos en los mosquitos, por ejemplo, es muy importante para aprender cómo disminuir su efecto en los humanos», dijo. «Nuestro estudio puede agregar una pequeña pieza a ese gran rompecabezas».
El estudio muestra cómo una pregunta de investigación puede impulsar el desarrollo de una nueva técnica científica que luego se puede utilizar para responder a nuevas preguntas de investigación, y viceversa.
«Creemos que trans-Tango (actividad) puede ser una herramienta útil no solo para estudiar cómo funciona el sentido del gusto, sino también para comprender los circuitos neuronales en general», dijo Snell. «Las neuronas sensoriales codifican muchos tipos diferentes de información sobre el mundo y descubrir cómo esta información se transmite, transforma o integra a medida que viaja desde las capas periféricas a las más profundas de un circuito neuronal es una cuestión central en la neurociencia. Trans-Tango (actividad) está perfectamente preparado para poder responder a tales preguntas».
Barnea tardó más de 20 años en desarrollar trans-Tango hasta el punto en que podría usarse con éxito en moscas de la fruta, dijo, pero solo cinco años para que el equipo desarrolle y publique trans-Tango(actividad) — y adaptaciones adicionales están actualmente en proceso.
«Cuanto más usamos la tecnología, mejor se vuelve, y más podemos aprender de ella, y más preguntas podemos aplicar», dijo Barnea.
La investigación fue apoyada por subvenciones del Instituto Nacional de Salud (R01DC017146, R01MH105368) y la Fundación Nacional de Ciencias (DGE1058262).
