Los insectos gestionan el comportamiento de forma similar a los mamíferos

Un equipo de investigación de la Universidad de Colonia ha identificado la zona neuronal que actúa como centro de decisiones en el cerebro de los insectos y establecido que su control de las decisiones conductuales es similar al de los mamíferos, según se informa en un estudio publicado en la revista “Current Biology”.

El cuerpo de hongo (un punto de control en el cerebro central de los artrópodos) es responsable de permitir a los insectos tomar decisiones de comportamiento abstractas, que luego son llevadas a cabo por centros motores situados más abajo, ha concluido una investigación, desarrollada por los profesores Martín Paul Nawrot y Cansu Arican, del grupo de trabajo “Neurociencia de sistemas computacionales” del Instituto de Zoología de la Universidad de Colinia en Alemania.

Cambio de visión

Los científicos han creído durante mucho tiempo que los insectos actúan robóticamente según esquemas simples de estímulo-respuesta, pero esta visión ha cambiado significativamente en las últimas dos décadas: “Los insectos tienen capacidades cognitivas simples, como la formación y recuperación de recuerdos y la toma de decisiones basada en la experiencia. A pesar de sus cerebros comparativamente pequeños, muestran patrones de comportamiento complejos", dice el profesor Dr. Navrot.

En muchos aspectos, el sistema nervioso necesario para esta función en los insectos invertebrados y en los mamíferos (y, por tanto, también en los seres humanos) sigue principios básicos similares.

Esto incluye el procesamiento sensorial rápido de las impresiones ambientales y su evaluación, una comparación con la experiencia aprendida (y a partir de esto una decisión confiable entre posibles opciones de comportamiento) y, en última instancia, la ejecución motora de una secuencia de comportamiento.

Hongo cerebral

Un importante centro de conmutación en el cerebro central del insecto, llamado cuerpo de hongo (corpora pedunculata) debido a su forma anatómica, es crucial para la formación de recuerdos.

Durante los últimos 15 años, varios proyectos de investigación han demostrado que la información de la memoria sobre el valor de un estímulo sensorial está codificada a la salida del cuerpo del hongo.

Así es como los insectos determinan si un determinado estímulo fue previamente almacenado como positivo (p. ej. un olor que promete el alimento) o como negativo (p. ej. olor a sustancias patógenas como, por ejemplo, bacterias nocivas en los alimentos).

Trabajos recientes también han demostrado asimismo que las neuronas de salida del cuerpo del hongo también evalúan estímulos sensoriales que son relevantes para el comportamiento innato, es decir, no basado en la experiencia.

Nueva función del cuerpo del hongo

En el presente trabajo, los investigadores midieron la actividad de las neuronas de salida en el cuerpo del hongo de la cucaracha americana o roja (Periplaneta americana) y al mismo tiempo filmó el comportamiento alimentario de estos animales.

Se eligió esta especie de insecto de gran tamaño porque tiene un cerebro mucho más grande que el de la mosca de la fruta, que a menudo se utiliza como organismo modelo en la investigación básica.

Esto permite la medición eléctrica de señales neuronales, lo que hizo posible medir e interpretar simultáneamente, tanto la activación del estímulo con diferentes olores, como las respuestas neuronales en el cuerpo del hongo, que determinan  el comportamiento alimentario del animal.

Información básica

El equipo de investigación observó que las neuronas situadas a la salida del cuerpo del hongo no sólo codifican el valor de un olor particular, por ejemplo el de una comida en comparación con un olor neutro, sino que también deciden a favor o en contra del comportamiento de alimentación respectivo basándose en esta información.

La decisión de comportamiento no sólo se basa en información sobre el "valor" del olor, sino que también influye el estado actual del animal, por ejemplo, si en ese momento tiene hambre o está lleno.

En cada ejecución de la prueba, y basándose en el patrón de respuesta neuronal, incluso fue posible predecir con precisión si el animal mostraría un comportamiento alimentario sólo aproximadamente una décima de milisegundo después o no.

Órdenes motoras

De manera similar a la corteza cerebral motora del cerebro humano, el cuerpo en forma de hongo del insecto toma una decisión de comportamiento inicial y envía una orden motora abstracta al sistema motor posterior (en la analogía humana, esta es la médula espinal) que luego lleva a cabo el comportamiento de manera específica para controlar los músculos.

“Este resultado cambia la visión del cuerpo del hongo, que ahora puede verse como un centro para la formación de la memoria y la toma de decisiones conductuales. Esto es importante porque la investigación en cerebros de insectos también es relevante para comprender la función de cerebros más complejos", concluye Cansu Arican.

Referencia

The mushroom body output encodes behavioral decision during sensory-motor transformation. Cansu Arican et al. Current Biology, August 31, 2023. DOI:https://doi.org/10.1016/j.cub.2023.08.016