¿Alguna vez se han preguntado sobre qué piensa una mosca de la fruta? Tal vez ella reflexione sobre cuál es el lugar óptimo para aterrizar en un cambur. Aunque los pensamientos de la Drosophila melanogaster sigue siendo un misterio después de 12 años de trabajo, un nutrido equipo de neurocientíficos y bioingenieros han completado el mapa cerebral más grande y complejo hasta la fecha, que describe cada conexión neuronal en el cerebro de una larva bebé de mosca de la fruta. Y aunque no se acerca al tamaño y la complejidad de nuestro cerebro, las moscas de la fruta son organismos modelo para estudiar las condiciones humanas.

Los humanos y las moscas de la fruta tienen en común alrededor del 60% de su material genético, por lo que estos insectos son un buen punto de partida para estudiar todo, desde la toma de decisiones hasta el cáncer. Es decir, los cerebros humanos, con sus 100 mil millones de neuronas y trillones de conexiones sinápticas, tienen muchas capacidades de las que carecen las moscas, pero ambos poseen una base en común.

El espacio entre las neuronas se llama sinapsis, y cuando una neurona envía un impulso eléctrico a otra, se crea una conexión sináptica. Así es como las neuronas se comunican entre sí, creando circuitos completos que comprenden pensamientos y acciones.

El mapa identifica los diferentes tipos de neuronas y sus vías de comunicación, incluidas las interacciones entre los dos lados del cerebro y el cordón nervioso ventral. Esto acerca a los científicos a la comprensión de cómo las señales que se transmiten de neurona a neurona conducen al comportamiento y al aprendizaje. “Si queremos entender quiénes somos y cómo pensamos, parte de eso es comprender el mecanismo del pensamiento” señalaron los autores. La clave para eso es saber cómo se conectan las neuronas entre sí.

Los hemisferios del cerebro tienen funciones únicas e importantes, pero no se comprende bien cómo integran y utilizan la información de cada lado para definir el comportamiento y la cognición. “La forma en que está estructurado el circuito cerebral influye en los cálculos que puede hacer el cerebro” explicaron los investigadores. “Pero, hasta este punto, no se había visto la estructura de ningún cerebro, excepto el gusano Caenorhabditis elegans, los cuales tienen varios cientos de neuronas”.

Para crear este magnífico mapa multifuncional llamado conectoma, los investigadores escanearon miles de cortes del cerebro de la mosca de la fruta con un microscopio electrónico de alta resolución, que genera imágenes de estructuras infinitesimalmente pequeñas mediante el uso de electrones como “fuente de iluminación”. Luego juntaron las imágenes y las agregaron a los datos que ya habían recopilado, marcando meticulosamente todas y cada una de las conexiones entre las neuronas. El equipo trazó minuciosamente 548.000 conexiones sinápticas. Eso incluyó tanto las células que se comunican entre sí dentro de cada mitad del cerebro como entre los dos hemisferios, lo que hizo posible estudiar en profundidad las interacciones en todo el cerebro.

El primer esfuerzo en hacer un mapa del cerebro fue con un estudio de C. elegans que comenzó en la década de 1970. Produjo un mapa incompleto del cerebro del gusano redondo y, finalmente, les valió a los científicos un premio Nobel. Luego, en 2016, los investigadores publicaron el conectoma de una larva de renacuajo, Ciona intestinalis. Más recientemente, en 2020, los científicos crearon un modelo del cerebro del gusano anélido larvario Platynereis dumerilii. Pero estas son estructuras mucho más simples que la del cerebro de la larva de la mosca de la fruta.

En particular, se determinó que las estructuras de conexión que observaron los investigadores eran más repetitivas entre las neuronas que se ubican en la parte del cerebro que permite aprender y recordar lo que se ha aprendido. También encontraron que algunas de las características identificadas, funcionaban de manera similar a ciertas redes informáticas usadas para el aprendizaje automático.

“Lo que aprendimos sobre el código de las moscas de la fruta tendrá implicaciones para el código de los humanos” afirmaron los científicos. “Eso es lo que queremos entender: cómo escribir un programa computacional que conduzca a una red cerebral humana”. El equipo de investigación sugirió que el siguiente paso será comprender más sobre la estructura neuronal involucrada en ciertas funciones del comportamiento, como el aprendizaje y la toma de decisiones, observando la actividad de todo el conectoma mientras el insecto participa en una actividad.

Los científicos habían logrado un progreso significativo en el registro del cerebro humano y el seguimiento de la actividad neuronal en ratones, pero la atención se ha centrado en regiones específicas y la tecnología actual aún no está lo suficientemente avanzada como para completar un conectoma en animales más grandes como los humanos. Sin embargo, todos los cerebros son similares, son redes de neuronas interconectadas, y los cerebros de todas las especies tienen que realizar muchas funciones complejas como procesar información sensorial, aprender, definir sus tareas, desplazarse en sus entornos, elegir la comida, reconocer a sus congéneres, escapar de los depredadores, etc.

Aunque puede ser difícil ver lo que tenemos en común con las larvas de mosca de la fruta, estas son la clave para comprender nuestras propias mentes.

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