Simple Science

Ciencia de vanguardia explicada de forma sencilla

# Biología # Neurociencia

El fascinante mundo de la individualidad de las moscas

Explorando cómo las moscas de la fruta revelan los secretos de comportamientos únicos.

Matthew A. Churgin, Danylo O. Lavrentovich, Matthew A. Smith, Ruixuan Gao, Edward S. Boyden, Benjamin de Bivort

― 6 minilectura


Desentrañando el Desentrañando el Comportamiento de las Moscas moscas de la fruta. encontrados en los cerebros de las Secretos de la individualidad
Tabla de contenidos

La individualidad se refiere a las características y comportamientos distintos que hacen que una criatura sea única. No se trata solo de los humanos; también aparece en varios animales, incluyendo aquellos que lucen exactamente iguales por fuera, como algunos gusanos y moscas. Incluso cuando se crían en condiciones similares, estas criaturas pueden mostrar comportamientos diferentes a lo largo de sus vidas. Estudios han demostrado que esta variabilidad existe en muchas especies, incluyendo gusanos, peces e incluso nuestros ratones domésticos.

La Importancia de los Modelos Pequeños

A los investigadores les interesan especialmente criaturas pequeñas como las moscas de la fruta, formalmente conocidas como Drosophila. Estos pequeños insectos son fascinantes porque pueden ayudar a los científicos a entender qué hace que los comportamientos individuales sean diferentes. Las moscas demuestran una variedad de comportamientos únicos -como sus olores preferidos, temperaturas, e incluso hacia dónde les gusta caminar. Este comportamiento individual puede durar mucho tiempo, lo cual es bastante impresionante para criaturas tan diminutas.

La Nariz de la Mosca: Entendiendo el Comportamiento

Un área donde las moscas destacan es en su sentido del olfato. Los científicos pueden identificar fácilmente qué olores le gustan o no a una mosca. También pueden observar cómo reacciona el cerebro de la mosca a estos olores, gracias a las modernas técnicas de imagen. Las partes del cerebro de la mosca que se ocupan del olfato están bien entendidas, lo que lo convierte en el sistema perfecto para estudiar la individualidad.

Las moscas tienen estructuras en sus cerebros llamadas Glomérulos que actúan como pequeñas unidades de procesamiento de olores. Cada glomérulo está conectado a ciertos receptores de olor en las antenas de la mosca. Cuando la mosca detecta un olor, las señales viajan a través de estas unidades hacia el cerebro, permitiendo que la mosca responda en consecuencia.

Cómo las Moscas Muestran Individualidad

Los investigadores han explorado cómo las moscas reaccionan de manera diferente a los olores, descubriendo que sus reacciones pueden ser bastante únicas. Encontraron que cuando las moscas se exponen a los mismos olores, sus respuestas cerebrales difieren notablemente. En algunos casos, la forma en que los cerebros de las moscas procesan estos olores puede incluso predecir qué olor prefieren.

Aunque las variaciones en la actividad cerebral son esenciales para entender la individualidad, otros factores también entran en juego. Por un lado, la cantidad de receptores de olor y cómo se conectan al cerebro puede variar entre las moscas. Algunos mensajeros en el cerebro, como la Dopamina, pueden alterar estas preferencias, llevando a más diferencias en el comportamiento.

Encontrando la Clave del Comportamiento Individual

En su búsqueda por descubrir cómo surgen estas diferencias, los científicos buscaron áreas específicas en el cerebro de la mosca que parecen crear estas peculiaridades individuales, conocidas como "loci de individualidad." Se centraron en cómo el procesamiento de olores en el cerebro podría llevar a preferencias diferentes.

A través de experimentos, los investigadores descubrieron que las variaciones en las estructuras cerebrales, particularmente en las conexiones entre los receptores de olor y las neuronas en el cerebro, podrían predecir las preferencias olfativas de cada mosca. Esto significa que la propia estructura del cerebro y cómo interactúa con el entorno juega un papel crucial en determinar qué le gusta o no a cada mosca.

Conectando la Estructura Cerebral al Comportamiento

Cuando los investigadores miraron de cerca las conexiones en los cerebros de las moscas, encontraron ciertas Proteínas, que son como pequeños bloques de construcción del cerebro, que podían predecir el comportamiento individual. Las variaciones en las densidades de estas proteínas indicaron cómo diferentes moscas respondían a los olores. Este hallazgo sugiere que la estructura física del cerebro es más que un participante pasivo; moldea activamente cómo las moscas individuales perciben su mundo.

Simulación: Haciendo de Dios con Moscas

Para entender cómo interactúan todos estos factores, los investigadores crearon un modelo computarizado del cerebro de la mosca. Con esta simulación, podían ver cómo las variaciones en las conexiones y estructuras del cerebro podrían resultar en comportamientos diferentes. Resultó que incluso pequeños cambios en la red de neuronas podrían llevar a diferencias notables en el comportamiento.

Al ajustar los parámetros del modelo, los científicos podían hacer predicciones sobre qué olores podrían preferir las moscas individuales según la conexión de su cerebro. Esto mostró que las preferencias olfativas de la mosca podrían provenir tanto de diferencias estructurales como funcionales en sus cerebros.

Relevancia para la Vida Real

Aunque las moscas puedan parecer triviales, los hallazgos de esta investigación pueden tener implicaciones más amplias. Entender cómo surge la individualidad puede dar pistas sobre el comportamiento humano también. Puede ayudar a los científicos a comprender por qué las personas tienen diferentes preferencias y cómo nuestros cerebros podrían estar cableados para responder al mundo que nos rodea.

Imagina si nuestros cerebros funcionaran como los de una mosca de la fruta. Podrías entrar a una habitación y sentirte atraído de inmediato por el olor a pizza mientras tu amigo corre tras el aroma de flores. Resulta que podría depender de cómo están cableados nuestros cerebros únicos.

Conclusión: El Misterio de la Individualidad

A medida que los investigadores continúan explorando, descubren más sobre los pequeñísimos mecanismos que conducen a la individualidad. Los hallazgos hasta ahora sugieren que tanto la composición genética como las influencias ambientales moldean quiénes somos, incluso en algo tan pequeño como una mosca de la fruta. Con cada nuevo descubrimiento, los científicos se acercan a resolver el fascinante puzzle de qué nos hace, y a cada otra criatura viva, únicos.

La individualidad es una gran sinfonía de genética, ambiente y biología, desplegada en las diminutas pero sofisticadas vidas de estas pequeñas moscas. Y quién sabe, tal vez algún día desbloqueemos secretos aún más grandes que yacen ocultos en los pequeños cerebros de las criaturas más extraordinarias del mundo.

Fuente original

Título: A neural correlate of individual odor preference in Drosophila

Resumen: Behavior varies even among genetically identical animals raised in the same environment. However, little is known about the circuit or anatomical origins of this individuality. Here, we demonstrate a neural correlate of Drosophila odor preference behavior in the olfactory sensory periphery. Namely, idiosyncratic calcium responses in projection neuron (PN) dendrites and densities of the presynaptic protein Bruchpilot in olfactory receptor neuron (ORN) axon terminals correlate with individual preferences in a choice between two aversive odorants. The ORN-PN synapse appears to be a locus of individuality where microscale variation gives rise to idiosyncratic behavior. Simulating microscale stochasticity in ORN-PN synapses of a 3,062 neuron model of the antennal lobe recapitulates patterns of variation in PN calcium responses matching experiments. Conversely, stochasticity in other compartments of this circuit does not recapitulate those patterns. Our results demonstrate how physiological and microscale structural circuit variations can give rise to individual behavior, even when genetics and environment are held constant.

Autores: Matthew A. Churgin, Danylo O. Lavrentovich, Matthew A. Smith, Ruixuan Gao, Edward S. Boyden, Benjamin de Bivort

Última actualización: 2024-12-03 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.12.24.474127

Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.12.24.474127.full.pdf

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Cambios: Este resumen se ha elaborado con la ayuda de AI y puede contener imprecisiones. Para obtener información precisa, consulte los documentos originales enlazados aquí.

Gracias a biorxiv por el uso de su interoperabilidad de acceso abierto.

Artículos similares

Enfermedades Infecciosas (excepto VIH/SIDA) El papel de la diversidad genética en el tratamiento de medicamentos en África

Examinando cómo la diversidad genética de África afecta las respuestas a los medicamentos y los resultados del tratamiento.

Gemma Turon, Mwila Mulubwa, Anna Montaner

― 11 minilectura