¿Qué tienen en común insectos, crustáceos y humanos?
La respuesta intuitiva sería «nada». Sin embargo, estudios recientes demuestran que comparten una parte importante del cerebro llamada «centro de memoria de orden superior». El hallazgo es una evidencia de que el sistema nervioso de diversos grupos de seres vivos tuvo un origen evolutivo común.
El estudio, realizado en cangrejos, aporta evidencia del origen común de estructuras cerebrales entre los insectos, crustáceos y humanos. Gentileza Javier Maza
Las abejas, los cangrejos y los humanos, a pesar de sus grandes diferencias, tienen muchas cosas en común. Entre ellas, una parte importante del cerebro: aquella que se conoce como centro de memoria de orden superior. Se trata de una estructura cerebral que no recibe información directa desde los receptores sensoriales, sino que alberga aquellos datos ya procesados en otros centros.
Los centros de orden superior juegan un papel importante en el aprendizaje y la memoria, pues permiten vincular la información sensorial con los marcos contextuales en que fueron percibidos los olores, los sabores y las imágenes visuales o auditivas. La evidencia que confirma el origen común de esos centros de alto procesamiento fue obtenida por un equipo de investigadores del Laboratorio de Neurobiología de la Memoria de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, UBA.
El equipo que dirige Alejandro Delorenzi, profesor en Exactas UBA e investigador del Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias (IFIByNE, UBA-CONICET), a través de diversos experimentos con cangrejos, buscó evidencia del centro de orden superior, que había sido propuesto por otros investigadores hace muchos años. En efecto, los crustáceos tienen una estructura similar a la que había sido estudiada en insectos y que también podía ser homóloga a áreas de la corteza cerebral, hipocampo incluido, de los vertebrados. De este modo, las áreas involucradas con procesos de memoria de estas especies tendrían un origen común. Pero, hasta el presente, no había evidencias fisiológicas que confirmaran esa hipótesis.
“Lo que hicimos fue buscar evidencia fisiológica, y para ello usamos una técnica que permite medir la actividad de las neuronas en situaciones en que el animal percibe un estímulo visual de peligro y debe vincularlo con un contexto específico”, explica Francisco Javier Maza, becario doctoral, y primer autor del trabajo que se publica en la revista PNAS, de la Academia de Ciencias de los Estados Unidos. También firman el trabajo Julieta Sztarker, Avishag Shkedy, Valeria Peszano y Fernando Locatelli.
Los cangrejos fueron entrenados mediante un estímulo visual que simulaba el vuelo rasante de un predador y que el animal asocia a un contexto determinado. El objetivo era medir la actividad del centro de procesamiento en las distintas situaciones en que los animales enfrentaban la señal de peligro. Para ello, los investigadores emplearon una técnica para teñir neuronas con un colorante sensible al calcio. Cuando esas neuronas están activas, cambia la fluorescencia, y así se puede medir su actividad.
En moscas y abejas
Los primeros estudios en centros de orden superior en insectos se realizaron en 1850. En moscas y abejas, esa estructura cerebral, que presenta forma de hongo, posee cientos de miles de neuronas y tiene circunvoluciones parecidas a las del cerebro humano.
Una pregunta crucial que muchos investigadores se hacen es si esos centros de memoria de alto orden, llamados así pues son centros donde se integran los distintos aspectos de una memoria dada, han tenido un origen diferente en las diversas categorías taxonómicas, es decir, si en insectos, aves, crustáceos y mamíferos.
(De izq. a der.) Fernando Locatelli, Alejandro Delorenzi, Julieta Sztarker y Francisco Maza.
“Una hipótesis que nos encanta es que a partir de los primeros animales con simetría bilateral (los gusanos planos), que tienen este tipo de estructura cerebral, surgen los diversos grupos y en cada uno ese centro fue tomando un desarrollo diferente y se fue complejizando, pero deriva de un origen común”, señala Delorenzi.
En los animales con simetría bilateral, el organismo es simétrico respecto a un plano que divide el cuerpo en dos mitades especularmente idénticas. La definición de un eje corporal en la dirección del movimiento favorece la formación de un sistema nervioso centralizado y la cefalización, es decir, la agrupación de los receptores sensoriales en la zona anterior del cuerpo, y la formación de la cabeza, que constituye el centro del sistema nervioso central.
Se sabía desde hace muchos años que los recuerdos vinculados a contextos determinados se procesan en los centros de orden superior. Por ejemplo, cuando un olor o un sabor se relacionan con un lugar o un momento determinado. También se conocía que esos procesos se daban en las abejas y las moscas, insectos que tienen muy desarrollado el sistema olfativo y que requieren asociar los olores con lugares precisos, en particular, para ir a buscar el alimento.
Sin embargo, no se sabía qué pasaba con los crustáceos. Se suponía que esos centros existían, pero no se había obtenido evidencia funcional. “Los cangrejos tenían esa estructura cerebral, pero no la podíamos describir, hasta que encontramos una manera diferente de abordarlo, y finalmente logramos obtener la evidencia”, se entusiasma Delorenzi.
Un cambio de contexto
Los investigadores hicieron pasar a los cangrejos por diversas pruebas en las que se cambiaba el entorno. “Lo que hicimos fue cambiar las paredes del contenedor donde está el animal. De un contenedor liso cambiamos a uno con rayas. Y observamos una actividad diferente ante el estímulo visual y el contexto en que ese estímulo fue reconocido”, explica Maza.
Había un contexto conocido y un contexto nuevo. El contexto conocido le permitía predecir la aparición del estímulo visual, y el cangrejo no intentaba escapar ante esa presencia, porque había aprendido que no era peligroso. En cambio, ante un contexto diferente, la aparición producía sorpresa y la respuesta era el intento de escape. La sorpresa se manifestaba en mayor actividad en el centro de orden superior.
Este estudio aporta evidencia del origen común de estructuras cerebrales entre los insectos y los crustáceos. El centro de alto procesamiento en el cangrejo muestra cambios que se correlacionan con la asociación entre la información nueva y los contextos conocidos. Se trata de estructuras que procesan las memorias de largo término, y categorizan los estímulos de acuerdo con el contexto.
“Este trabajo sería la primera evidencia fisiológica en crustáceos en apoyo de la hipótesis de un origen común para los centros de alto procesamiento de memoria en todos los animales bilaterales, humanos incluidos”, concluye Delorenzi.
