Un equipo internacional de científicos reconstruyó el cerebro completo de una mosca de la fruta macho y elaboró un mapa tridimensional de sus 124 millones de conexiones neuronales. El trabajo permitió comparar por primera vez con este nivel de detalle el cableado cerebral de machos y hembras, y observar cómo pequeñas variaciones pueden relacionarse con comportamientos muy diferentes.
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La investigación fue dirigida por el profesor Gregory Jefferis, del Laboratorio de Biología Molecular del Consejo de Investigación Médica de Cambridge, y contó con la participación de especialistas del HHMI Janelia Research Campus, la Universidad de Cambridge, Google Research y la Fundación Champalimaud. Los resultados fueron publicados en la revista científica Cell.
El mapa de las 124 millones de conexiones neuronales de una mosca
El cerebro de una mosca tiene aproximadamente el tamaño de la cabeza de un alfiler, pero posee una estructura extraordinariamente compleja. Para reconstruirlo, los investigadores lo dividieron en 66 fragmentos, escanearon cada sección repetidamente y analizaron sus células nerviosas, fibras y conexiones.
La información obtenida fue integrada en un mapa cerebral 3D, también conocido como conectoma. Esta representación permite seguir el recorrido de las neuronas y estudiar cómo se comunican para procesar información, controlar movimientos y producir distintas respuestas ante el entorno.
Jefferis sostuvo que el avance abre una nueva vía para la neurociencia y lo comparó con la invención del telescopio por su capacidad para ampliar el conocimiento sobre estructuras que hasta ahora no podían observarse con semejante precisión. El mapa ofrece a los científicos una herramienta para examinar cómo se organizan los circuitos responsables de diferentes conductas.
Qué diferencias encontraron entre las moscas macho y hembra
Dos años antes, el mismo equipo había completado el mapa del cerebro de una mosca hembra. La comparación mostró que alrededor del 95% de las células nerviosas son compartidas por ambos sexos. Sin embargo, el 5% restante resultó suficiente para producir diferencias importantes en el cortejo, la agresividad y la emisión de sonidos.
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Aunque los dos cerebros parecen prácticamente iguales desde el exterior, el análisis detallado de sus conexiones reveló variaciones en los circuitos vinculados con el sistema visual. Durante el cortejo, el macho sigue con la mirada a la hembra mientras esta se desplaza y posee componentes neuronales adicionales que favorecen esa conducta.
Los investigadores también encontraron diferencias marcadas en los circuitos neuronales asociados con la agresividad. Como los machos pelean con mayor frecuencia, presentan una mayor cantidad de conexiones vinculadas con ese comportamiento en comparación con las hembras.
El canto de amor de las moscas y su complejo circuito cerebral
Otra de las diferencias se encuentra en el circuito responsable del denominado canto de cortejo de las moscas. Para atraer a la hembra, el macho baila frente a ella y hace vibrar sus alas hasta producir un sonido específico, una acción que requiere una coordinación neuronal precisa.
Philipp Schlegel, integrante del Laboratorio de Biología Molecular y coautor del estudio, explicó que la reacción de la hembra depende del resultado del cortejo. Si se encuentra receptiva, permite que el macho se acerque; si el sonido o el momento no son adecuados, puede rechazarlo y alejarlo con una patada.
Cómo influyen los genes en el comportamiento
Las tres diferencias observadas —el seguimiento visual, la agresividad y el canto— se encuentran determinadas por dos genes clave. Los científicos conocían desde hacía años esos genes y su relación con determinadas conductas, pero no habían podido observar el proceso intermedio: la manera en que la información genética modifica el cableado neuronal.
El nuevo conectoma permite estudiar cómo los genes dan forma a las conexiones del cerebro y cómo esas conexiones influyen en el comportamiento. Isabella Beckett, coautora principal de la investigación, explicó que comparar dos cerebros con diferencias limitadas ayuda a identificar con mayor claridad los principios biológicos que relacionan una modificación neuronal con una conducta específica.
Los autores advirtieron que el estudio no explica las diferencias de comportamiento entre hombres y mujeres, porque el cerebro humano y las conductas sociales son mucho más complejos. Sin embargo, el modelo podría ayudar a investigar condiciones en las que ciertas variantes genéticas afectan la conectividad cerebral, entre ellas la esquizofrenia, el autismo y otros trastornos del espectro autista.
