Conexiones Neuronales en Drosófila Femenina

Para que el cuerpo siga las órdenes del cerebro, tiene que haber comunicación entre el cerebro y el cordón nervioso. En los insectos, hay cuatro tipos principales de neuronas que viajan por el área del cuello. Los tres tipos más comunes son:

1. Neuronas Ascendentes (NAs): Estas neuronas tienen sus partes principales en el cordón nervioso ventral (CNV) y envían información de vuelta al cerebro central.

2. Neuronas Descendentes (NDs): Estas neuronas tienen sus partes principales en el cerebro y envían comandos hacia abajo al CNV.

3. Neuronas Sensoriales Ascendentes (NSAs): Estas neuronas tienen sus partes principales fuera del CNV y envían información sensorial directamente del cuerpo al cerebro.

Además, hay unas pocas neuronas motoras (NMs) que van directamente a los músculos del cuello antes de entrar al cordón nervioso.

#Investigación sobre Neuronas en Drosophila

Estudios anteriores usando microscopía de luz y técnicas genéticas en moscas de fruta (Drosophila) han mostrado que comportamientos específicos pueden estar relacionados con neuronas individuales o grupos pequeños de neuronas. Por ejemplo, los investigadores han encontrado que NDs individuales pueden estar ligados a varias acciones como aseo, girar, caminar hacia atrás, escapar, aterrizar y controlar el vuelo.

Sin embargo, nuestro conocimiento sobre estos tipos de neuronas aún es limitado. Solo unos pocos estudios han mirado grupos más grandes de NDs basados en su forma y comportamiento, y aún menos se sabe sobre NAs.

Con la llegada de un nuevo conjunto de datos, los investigadores pudieron estimar mejor el número de neuronas que conectan el cerebro con el CNV. Este conjunto de datos reveló que hay 1328 NDs, 1865 NAs, y 535 NSAs en Drosophila adulta. En comparación, un estudio separado encontró 182 NDs en Drosophila larval. Aún así, falta un conjunto de datos completo, lo que hace necesario comparar las conexiones neuronales entre diferentes individuos, sexos y etapas de desarrollo.

La primera comparación de conectómica del cerebro completo en Drosophila adulta incluyó dos conjuntos de datos femeninos para entender qué conexiones neuronales eran similares entre diferentes especímenes.

#Diferencias Sexuales en el Comportamiento de Drosophila

Las moscas de fruta machos y hembras muestran comportamientos diferentes, impulsados por distintos circuitos neuronales tanto en el cerebro como en el CNV. Hay diferencias en cómo se conectan las neuronas entre los sexos y en la presencia de neuronas específicas de sexo. La expresión genética de ciertos genes de factores de transcripción determina el sexo de estas neuronas.

Estudios sobre estas neuronas específicas de sexo han revelado la existencia de varios tipos únicos de neuronas que influyen en comportamientos masculinos y femeninos. Por ejemplo, algunas neuronas femeninas son necesarias para poner huevos, mientras que las neuronas masculinas controlan comportamientos agresivos y de cortejo.

A pesar de este conocimiento, no ha habido una comparación exhaustiva de tipos de neuronas entre moscas de fruta machos y hembras a nivel de microscopía electrónica.

#Visión General de las Neuronas Femeninas de Drosophila

Este estudio describe las neuronas conectivas del cuello en moscas de fruta hembras y las compara con las neuronas masculinas. Los investigadores reconstruyeron neuronas que viajan a través del cuello y analizaron las diferencias en sus conexiones. Los resultados mostraron que hay entre 1315 y 1347 NDs, 1733 y 1865 NAs, y 535 y 611 NSAs en los conjuntos de datos. Las ubicaciones de estas neuronas en el cuello son distintas, con NDs posicionadas más arriba y NAs más abajo.

Se emparejaron o agruparon neuronas a través de diferentes conjuntos de datos y se compararon entre machos y hembras según su forma y conexiones. El estudio buscó proporcionar un atlas completo de estas neuronas usando datos de conectoma.

#Comparando Neuronas a Través de Conjuntos de Datos

Los investigadores reconstruyeron e identificaron todas las neuronas en el cerebro y cordón nervioso de la mosca adulta hembra y las compararon con conjuntos de datos masculinos previamente publicados. Encontraron que el contenido de nitrógeno de los sistemas masculinos y femeninos exhibe un alto grado de consistencia, lo que respalda la idea de que la estructura de las neuronas en Drosophila aparece en gran medida estereotipada entre individuos.

Al emparejar neuronas entre diferentes conjuntos de datos, los investigadores desarrollaron una mejor comprensión del procesamiento de información sensorial y cómo se relaciona con la actividad neuronal durante comportamientos específicos.

#Entrada Sensorial a Neuronas Descendentes

Las neuronas ascendentes proporcionan entrada sensorial a las neuronas descendentes, y entender estas conexiones es crucial para identificar cómo se coordinan los comportamientos. Los investigadores encontraron que la información sensorial afecta a las NDs en ambos sistemas, masculino y femenino, y esta entrada es vital para la función general de las neuronas.

El análisis de datos mostró que las NDs reciben principalmente entrada de otras neuronas en el cerebro. Sin embargo, la mayor parte de la entrada proviene de otras NDs y NAs, lo que indica una necesidad de coordinación entre circuitos neuronales.

Los investigadores asignaron modalidades sensoriales a las NDs según varios tipos de neuronas sensoriales presentes en el cerebro. Al agrupar neuronas similares según su entrada sensorial, los investigadores pudieron determinar las relaciones entre ellas y los estímulos sensoriales a los que responden.

#Mecanismos de Retroalimentación entre Neuronas Ascendentes y Descendentes

El estudio exploró las conexiones entre neuronas ascendentes y descendentes y cómo trabajan juntas en respuesta a la entrada sensorial. Aunque las conexiones fuertes entre NDs y NAs son relativamente raras, una conexión en particular fue notablemente fuerte.

La neurona DNx02 muestra una salida significativa a una AN específica, que está involucrada en el procesamiento de información sensorial relacionada con la mecanosensación. Esto sugiere un bucle de retroalimentación donde las respuestas a estímulos sensoriales pueden influir en los comandos motores a través de estas conexiones neuronales.

#Evaluando la Estereotipia en Neuronas

Uno de los pasos esenciales en la comparación de conjuntos de datos neuronales es evaluar cuán consistentes son las formas y conexiones de las neuronas dentro de un solo animal, así como entre diferentes individuos. Las evaluaciones de los investigadores mostraron un alto grado de similitud entre NDs y NAs a través de conjuntos de datos masculinos y femeninos.

Sin embargo, se notó cierta variabilidad, probablemente debido a diferencias biológicas o variaciones en la reconstrucción. Al examinar estas conexiones, buscaron identificar patrones de estereotipia a través de los dos conjuntos de datos de CNV.

#Identificando Neuronas Específicas de Sexo y Dimórficas

El estudio también se centró en identificar neuronas que son específicas de un sexo o que muestran diferencias en morfología entre machos y hembras. Algunos tipos de NDs y NAs fueron clasificados como específicas de sexo o sexualmente dimórficas basándose en una cuidadosa reconstrucción y comparación a través de los conjuntos de datos.

Los hallazgos destacaron que ciertas NDs, como las oviDNs, son particularmente importantes para los comportamientos reproductivos de las hembras, mientras que las neuronas específicas masculinas juegan roles en cortejo y agresión. Esta distinción enfatiza aún más la influencia del género en la estructura y función de neuronas específicas.

#Entendiendo el Cortejo y la Oviposición en Drosophila

El análisis de NDs específicas de sexo reveló que las conocidas oviDNs son críticas para la puesta de huevos. Estas neuronas fueron clasificadas en diferentes tipos según su estructura y conexiones. Además, se identificaron algunas NDs específicas masculinas, indicando una red diversa e intrincada responsable de comportamientos reproductivos y de cortejo.

#Conclusión

A través de la reconstrucción e identificación detallada de NDs, NAs y NSAs a través de varios conjuntos de datos, los investigadores han contribuido significativamente a la comprensión de la conectividad neuronal en la región del cuello de Drosophila. Estos conocimientos no solo mejoran nuestra comprensión de la neurobiología de los insectos, sino que también sientan las bases para estudiar cómo los circuitos neuronales se relacionan con comportamientos específicos.

Los datos obtenidos de estos estudios permiten investigaciones continuas sobre cómo las conexiones neuronales dan forma tanto a los comportamientos masculinos como femeninos y cómo estos circuitos pueden diferir entre sexos. En general, la investigación proporciona una visión completa de la complejidad de las interacciones neuronales en Drosophila, allanando el camino para futuros estudios en este campo.