Neurociencias

Escape perfecto

actualidad — por el 09/05/2016 a las 12:52

Científicos argentinos realizaron avances para descifrar cómo es el sutil mecanismo cerebral que lleva a un animal a huir en una dirección en lugar de otra cuando se aproxima una amenaza.

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Uno de los experimentos consiste en poner al animal a correr sobre una esfera “donde registramos la velocidad, y la dirección hacia donde corre. Es como una cinta de correr de un gimnasio. Luego, buscamos las neuronas que responden frente a los distintos estímulos que dan este tipo de comportamiento”, indica Daniel Tomsic. Foto: Archivo Exactas-Comunicación

Uno de los experimentos consiste en poner al animal a correr sobre una esfera “donde registramos la velocidad y la dirección hacia donde corre. Es como una cinta de correr de un gimnasio. Luego, buscamos las neuronas que responden frente a los distintos estímulos que dan este tipo de comportamiento”, indica Daniel Tomsic. Foto: Archivo Exactas-Comunicación

http://nexciencia.exactas.uba.ar/audio/DanielTomsic.mp3
Descargar archivo MP3 de Daniel Tomsic

http://nexciencia.exactas.uba.ar/audio/DanielTomsic2.mp3
Descargar archivo MP3 de Daniel Tomsic

Una tarde de sol en la bahía bonaerense de Samborombon. Todo parece sereno hasta que en el cielo una gaviota acecha. En la playa, un cangrejo detiene su marcha, queda inmóvil y espera pasar desapercibido ante su predador, pero el ave se acerca cada vez más y la situación se complica. Entonces, el animal decide correr lo más rápido que puede hacia su refugio y, si no lo posee, en sentido opuesto al que identifica con el ataque aéreo. Cada vez que opta por qué hacer, cuándo huir, a qué velocidad y en qué dirección, se juega la vida. Si bien, estas decisiones resultan de diferente complejidad en relación con otras realizadas por humanos como qué cenaremos hoy o qué película veremos a la noche, requieren de procesamientos neuronales sofisticados para su ejecución. Usando el cangrejo como modelo experimental, científicos argentinos han comenzado a descifrar mecanismos que operan en la toma de estas decisiones.

“Descubrimos que, para controlar la dirección de escape, hay una serie de neuronas, todas iguales que procesan información desde distintas partes del espacio alrededor del animal. Ellas serían las encargadas de transformar la información acerca de la posición del objeto que se viene acercando para que el cangrejo pueda realizar las maniobras de modificación de su trayectoria de modo de escapar exitosamente hacia el otro lado”, indica Daniel Tomsic de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la Universidad de Buenos Aires sobre su trabajo publicado en Journal of Neuroscience junto con Violeta Medan, Martín Beron de Astrada y Florencia Scarano.

Huir de la escena riesgosa en la dirección más adecuada responde a un sutil mecanismo del crustáceo. Se trata de 16 neuronas en cada hemisferio cerebral que fueron detectadas por este equipo de investigadores luego de años de estudio en el Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias (CONICET-Exactas UBA).

“El cangrejo tiene un campo visual de 360 grados con cada ojo. Cada una de estas 16 neuronas tiene un sector especial, un campo receptivo. Si el estímulo viene de atrás, escapa para adelante. ¿Cómo sabe hacia dónde huir? Una neurona que mira para determinado lugar es la que detecta la amenaza y manda la información para que el animal se escape hacia el otro lado”, describe Tomsic, desde el Departamento de Fisiología, Biología Molecular y Celular.

Cuando acecha un peligro, una verdadera central de cómputos enciende sus alarmas para establecer cuál es la estrategia más apropiada. “Ante un objeto que parece un predador, suelen quedarse quietos, y tratar de pasar desapercibidos. Es el mejor recurso en primera instancia porque en los animales la visión está adaptada para detectar movimiento, entonces al predador le resulta más fácil detectar algo en movimiento que quieto”, precisa.

Si bien la primera opción es quedarse inmovilizado para no quedar en evidencia, no siempre funciona. Cuando el objeto amenazante se acerca más y más, al igual que en la guerra, donde soldado que huye sirve para otra batalla, la opción es desertar y en el camino alzará las pinzas en una estrategia defensiva. “La decisión dependerá de las circunstancias. Si tiene un refugio cerca escapará en esa dirección si calcula que puede llegar a tiempo, a pesar de que la dirección coincida con la de su predador”, subraya. El escape perfecto es lo que le permite sobrevivir y esto es posible verlo en un día de playa bonaerense. Pero cómo logra hacerlo es la pregunta que los científicos se propusieron desentrañar.

El experimento
Daniel Tomsic. Foto: Archivo Exactas-Comunicación

Daniel Tomsic. Foto: Archivo Exactas-Comunicación

Por el comportamiento del cangrejo en su ambiente natural en la playa, se observa que hay un control muy fino de la dirección. En experimentos de laboratorio encontraron que el cangrejo puede ajustar la dirección de su escape en función de la posición del estímulo amenazante con una precisión de menos de un grado. “Tiene que haber un circuito dentro del cerebro que dé lugar a esas habilidades”, pensaron los científicos, y fue lo que se propusieron develar.

“Haciendo un pequeño agujerito en el caparazón, bajamos un electrodo muy delgado y lo introducimos dentro de neuronas grandes del cerebro, para caracterizarlas en función por su preferencia de respuesta a imágenes de objetos generadas en computadora. También, las teñimos, es decir las pintamos por dentro, para reconocer su morfología y así comprender mejor su función”, indica sobre los trabajos que llevan adelante en el laboratorio de la Ciudad Universitaria.

Otra parte del experimento consiste en poner al animal a correr sobre una esfera “donde registramos la velocidad, y la dirección hacia donde corre. Es como una cinta de correr de un gimnasio. Al ser una esfera, el animal puede correr hacia distintos lugares y nosotros recomponemos la trayectoria con la que los animales responden. Luego, buscamos las neuronas que responden frente a los distintos estímulos que dan este tipo de comportamiento”, indica.

Este sistema, que toma decisiones de vida o muerte, se está ejecutando en innumerables individuos en este preciso momento en muchos lugares del mundo. Si bien los cangrejos como otros animales pueden considerarse que tienen un cerebro pequeño, y poco comparable con el humano, en verdad toman permanentemente decisiones complejas. “Basta pensar en una mosca que se ve volando entre arbustos y jamás se choca contra las ramas y tronco. Siempre esquiva con mucha habilidad y, cualquiera que haya intentado tirarle un manotazo, sabe que tiene un mecanismo de detección anticolisiones muy eficiente. Y es muy difícil atraparla. Esos animales con sus pequeñísimos cerebros realizan cómputos muy complejos”, precisa y enseguida agrega: “La idea es que, si pudiéramos comprender cómo operan los algoritmos en esos pequeños cerebros, cómo computan las neuronas esos tipos de dinámica visual y cómo se instrumentan las actividades motoras para generar esas evitaciones, podríamos quizás implementar dispositivos artificiales basados en esos principios operacionales. En definitiva, desarrollar conceptos de ingeniería de inspiración biológica, ya que aun los animales con cerebros pequeños muestran ser mucho más efectivos para estas tareas que cualquiera de los dispositivos inventados por el hombre”, concluye, quien confiesa que su interés no reside en desarrollar un robot, sino en conocer cómo opera el cerebro. Y junto con su equipo, Tomsic ya ha comenzado a develar sus secretos, que le permiten el escape perfecto.

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