Qué nos dice el cerebro de las moscas sobre el comportamiento de los seres humanos

Investigadores mapearon los 124 millones de conexiones de todas las células nerviosas en el cerebro de una mosca macho.

Lo compararon con el mapa cerebral de la mosca hembra e identificaron diferencias en las conexiones que, según afirman, explican la agresividad de los machos, el cortejo y la emisión de cantos de amor.

El equipo deja claro que la investigación no explica las diferencias entre hombres y mujeres porque nuestro comportamiento es mucho más complejo.

Sin embargo, la investigación podría ayudar a los científicos a comprender mejor el comportamiento humano y las afecciones en las que las diferencias genéticas afectan la conectividad cerebral, como el autismo y la esquizofrenia.

Cerebros más eficientes que la IA

El profesor Gregory Jefferis, del Laboratorio de Biología Molecular (LBM) del Consejo de Investigación Médica en Cambridge, quien dirigió la investigación, le dijo a la BBC que el avance representa “una nueva vía realmente importante en la neurociencia”, comparándolo con la invención del telescopio para aumentar nuestra comprensión del universo.

“Tenemos en nuestra cabeza cosas increíbles que nos permiten hacer cosas asombrosas, como tocar una sonata o resolver un problema científico. Y este avance podría ayudarnos a comprender cómo funcionan esos sistemas increíbles”.

El cerebro de la mosca es tan hermoso como increíble. Tiene el tamaño de la cabeza de un alfiler, pero en muchos sentidos es más eficiente que una supercomputadora y capaz de superar a la inteligencia artificial más avanzada.

El equipo de Jefferis y sus colaboradores analizaron minuciosamente cada célula nerviosa, cada cable y cada conexión de una mosca de la fruta macho. Los integraron en un mapa 3D.

Hace dos años, el mismo equipo creó el cerebro de la mosca hembra como parte de su objetivo final de comparar ambos cerebros, lo que supuso un gran avance para el campo de la neurociencia.

El estudio reveló que alrededor del 95% de las células son compartidas entre los cerebros de las moscas macho y hembra.

Sin embargo, el 5% restante es suficiente para generar comportamientos bastante distintos, según Isabella Beckett, coautora principal del artículo de investigación científica publicado esta semana en la revista Cell.

“Esperábamos encontrar diferencias, y las encontramos, y estamos entusiasmados con los resultados”, expresó.

A primera vista, los cerebros de las moscas macho y hembra parecen iguales por fuera, pero un análisis profundo de su cableado le demostró al equipo que existen pequeñas diferencias que provocan grandes cambios en el comportamiento.

Durante el cortejo, por ejemplo, el macho sigue con la mirada a la hembra mientras se mueve.

Los investigadores identificaron los circuitos cerebrales asociados con este rasgo y encontraron diferencias clave en su estructura neuronal.

Los machos poseen componentes adicionales que mejoran su sistema visual.

Existe una diferencia aún mayor en los circuitos neuronales asociados con la agresión.

Los machos pelean con más frecuencia, por lo que poseen una mayor cantidad de conexiones neuronales relacionadas con ese comportamiento que las hembras.

Y luego está el circuito de las canciones de amor.

Los machos cortejan a las hembras emitiendo un sonido. Poseen un sistema nervioso único para producirlo.

Según Philipp Schlegel, del LBM y coautor del estudio, este circuito debe funcionar a la perfección; de lo contrario, las consecuencias para el pobre macho podrían ser nefastas.

“El cortejo también incluye que el macho baile frente a la hembra y le cante”, comenta. “El sonido se produce al vibrar las alas para generar una canción muy específica”.

“Si a la hembra le gusta, básicamente le permitirá acercarse, y si no le gusta, y no está receptiva en ese momento, básicamente lo echará, lo que podría hacer con una patada en la cara”.

Estas tres diferencias entre el cableado neuronal de las moscas macho y hembra están determinadas por dos genes clave.

Los investigadores conocen estos genes desde hace años y saben cómo se relacionan con cada uno de estos comportamientos.

Lo que nunca habían podido observar era la parte intermedia. Ahora, por primera vez, pueden ver el cableado neuronal que producen esos genes.

El objetivo principal de la investigación no era descubrir las diferencias entre moscas macho y hembra, y ciertamente no era encontrar explicaciones neurológicas para supuestas diferencias de comportamiento entre hombres y mujeres.

Según Beckett, comparar dos cerebros que presentan ligeras diferencias en sus conexiones -asociadas a importantes diferencias de comportamiento ya conocidas- permite a los científicos observar con claridad los principios que subyacen a los cambios en el cableado cerebral relacionados con cualquier comportamiento.

“Solo tienes una variable independiente, el sexo, y entonces puedes ver qué es diferente. Esto es el sueño de cualquier científico”.

La influencia de los genes

Estas diferencias suponen un gran avance para los científicos en la comprensión de una de las preguntas más importantes de la biología: cómo influyen los genes en el comportamiento.

Los científicos saben desde hace décadas que sí influyen, pero no tenían ni idea de cómo lo hacen exactamente.

Según Jefferis, la respuesta reside en cómo los genes dan forma a las conexiones neuronales del cerebro y cómo esas conexiones influyen en el comportamiento.

“La comparación con el cerebro de la mosca nos ayuda a comprenderlo muy bien”, le explica a la BBC.

“Existen patrones de comportamiento en los seres humanos que parecen tener una fuerte base genética. Por ejemplo, en el caso de la esquizofrenia, existen muchas variantes genéticas relacionadas con el autismo y los trastornos del espectro autista que aún no comprendemos del todo”.

También existe la posibilidad de aplicaciones para mejorar la IA y potenciar los sistemas informáticos, añade.

“Para lograr una IA tan eficiente como nuestros cerebros, probablemente se necesite más inspiración biológica. Y la inspiración que probablemente sea importante serán, de hecho, los diagramas de cableado biológicos reales”, indica.

“Hay personas que han estado insertando el cerebro de la mosca en medio de redes artificiales y tratando de ver si es útil para ayudar, aprender y controlar sistemas artificiales”.

Otros científicos que colaboraron con la investigación pertenecen al HHMI Janelia Research Campus, el Drosophila Connectomics Group de la Universidad de Cambridge, Google Research y la Fundación Champalimaud.