Leen la mente de una medusa haciendo brillar sus neuronas

 

Un tipo de medusa de aproximadamente un centímetro ha sido modificada genéticamente para que sus neuronas brillen individualmente con luz fluorescente cuando se activan.

Debido a que una medusa --denominada Clytia hemisphaerica-- es transparente, los investigadores pueden observar el brillo de la actividad neuronal del animal mientras se comporta de forma natural.

En otras palabras, el equipo puede leer la mente de una medusa mientras se alimenta, nada, evade a los depredadores y más, para comprender cómo el cerebro relativamente simple del animal coordina sus comportamientos, según los investigadores dle Instituto de Tencología de California (Caltech), que han desarrollado una especie de caja de herramientas genéticas para entablar esta novedosa relación con una medusa.

Un artículo que describe el nuevo estudio aparece en la revista Cell el 24 de noviembre.

Cuando se trata de organismos modelo utilizados en laboratorios, las medusas son un valor atípico extremo. Los gusanos, las moscas, los peces y los ratones, algunos de los organismos modelo de laboratorio más utilizados, están más estrechamente relacionados, genéticamente hablando, entre sí que con una medusa. De hecho, los gusanos están evolutivamente más cerca de los humanos que de las medusas.

"Las medusas son un punto de comparación importante porque están emparentadas muy lejanamente", dice en un comunicado Brady Weissbourd, investigador postdoctoral y primer autor del estudio. "Nos permiten hacer preguntas como, ¿hay principios de neurociencia compartidos en todos los sistemas nerviosos? O, ¿cómo podrían haber sido los primeros sistemas nerviosos? Al explorar la naturaleza de manera más amplia, también podemos descubrir innovaciones biológicas útiles.

"Es importante destacar --explica-- que muchas medusas son pequeñas y transparentes, lo que las convierte en plataformas interesantes para la neurociencia de sistemas. Esto se debe a que existen nuevas herramientas asombrosas para obtener imágenes y manipular la actividad neuronal utilizando luz, y puedes poner una medusa viva entera bajo un microscopio y tener acceso a todo el sistema nervioso en una vez."

En lugar de estar centralizado en una parte del cuerpo como nuestro propio cerebro, el cerebro de medusa se difunde por todo el cuerpo del animal como una red. Las diversas partes del cuerpo de una medusa pueden funcionar aparentemente de forma autónoma, sin un control centralizado; por ejemplo, la boca de una medusa extirpada quirúrgicamente puede seguir "comiendo" incluso sin el resto del cuerpo del animal.

Este plan corporal descentralizado parece ser una estrategia evolutiva de gran éxito, ya que las medusas han persistido en todo el reino animal durante cientos de millones de años. Pero, ¿cómo coordina y orquesta los comportamientos el sistema nervioso descentralizado de las medusas?

Después de desarrollar las herramientas genéticas para trabajar con Clytia, los investigadores primero examinaron los circuitos neuronales subyacentes a los comportamientos alimentarios del animal. Cuando Clytia atrapa un camarón de salmuera en un tentáculo, dobla su cuerpo para llevar el tentáculo a su boca y dobla su boca hacia el tentáculo simultáneamente. El equipo tuvo como objetivo responder: ¿Cómo coordina el cerebro de la medusa, aparentemente desestructurado y radialmente simétrico, este plegamiento direccional del cuerpo de la medusa?

Al examinar las brillantes reacciones en cadena que ocurren en las neuronas de los animales mientras comían, el equipo determinó que una subred de neuronas que produce un neuropéptido particular (una molécula producida por neuronas) es responsable del plegamiento interno espacialmente localizado del cuerpo. Además, aunque la red de neuronas de las medusas originalmente parecía difusa y desestructurada, los investigadores encontraron un grado sorprendente de organización que solo se hizo visible con su sistema fluorescente.

"Nuestros experimentos revelaron que la red aparentemente difusa de neuronas que subyace al paraguas circular de las medusas se subdivide en realidad en parches de neuronas activas, organizadas en cuñas como porciones de pizza", explica Anderson.

"Cuando una medusa atrapa un camarón en salmuera con un tentáculo, las neuronas en la 'porción de pizza' más cercana a ese tentáculo se activarían primero, lo que a su vez hizo que esa parte del paraguas se doblara hacia adentro, llevando el camarón a la boca. Es importante destacar que, este nivel de organización neuronal es completamente invisible si miras la anatomía de una medusa, incluso con un microscopio, tienes que poder visualizar las neuronas activas para poder verlo, que es lo que podemos hacer con nuestro nuevo sistema", declaró.

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