Tendencias Científicas
Sreekanth Chalasani, profesor asistente del Instituto Salk de EEUU, ha medido las respuestas neurales de gusanos expuestos a una sustancia química que desprende un olor a almendras. Fuente: Salk Institute for Biological Studies.
Midiendo cómo un tipo de gusanos se mueven hacia un aroma similar a la comida que les atrae, investigadores del Instituto Salk (EEUU) han sido capaces de predecir cuáles de esos gusanos tendrían una larga vida.
El hallazgo, publicado el 22 de septiembre de 2015 en la revista eLife, muestra cómo estos nematodos (Caenorhabditis elegans ) procesan la información sobre el medio ambiente, y cómo los circuitos del cerebro cambian a medida que el animal envejece.
"No estamos diciendo que su capacidad de oler va a hacer que pueda vivir más tiempo", explica Sreekanth Chalasani, profesor asistente en el Laboratorio de Neurobiología Molecular de Salk, en una nota de prensa del instituto. "Pero este comportamiento ante el olor es probablemente un indicativo de algún tipo de fisiología subyacente".
Más de doce pares de neuronas
Los pequeños C. elegans tienen en el cerebro 12 pares de neuronas especializadas en detectar los estímulos en el ambiente. Los científicos habían identificado previamente pares individuales de estas neuronas según eran requeridas por los animales para responder a los olores atractivos.
Chalasani y sus colegas quisieron entender todo este proceso con más detalle. Así que, en su trabajo, midieron las respuestas de las 24 neuronas de los C. elegans. Para ello, los gusanos fueron expuestos a benzaldehído, una sustancia química que desprende un agradable olor a almendras. Sorprendentemente, en lugar de los pares individuales que se había mostrado anteriormente, encontraron que neuronas adicionales también estaban involucradas.
El hallazgo, publicado el 22 de septiembre de 2015 en la revista eLife, muestra cómo estos nematodos (Caenorhabditis elegans ) procesan la información sobre el medio ambiente, y cómo los circuitos del cerebro cambian a medida que el animal envejece.
"No estamos diciendo que su capacidad de oler va a hacer que pueda vivir más tiempo", explica Sreekanth Chalasani, profesor asistente en el Laboratorio de Neurobiología Molecular de Salk, en una nota de prensa del instituto. "Pero este comportamiento ante el olor es probablemente un indicativo de algún tipo de fisiología subyacente".
Más de doce pares de neuronas
Los pequeños C. elegans tienen en el cerebro 12 pares de neuronas especializadas en detectar los estímulos en el ambiente. Los científicos habían identificado previamente pares individuales de estas neuronas según eran requeridas por los animales para responder a los olores atractivos.
Chalasani y sus colegas quisieron entender todo este proceso con más detalle. Así que, en su trabajo, midieron las respuestas de las 24 neuronas de los C. elegans. Para ello, los gusanos fueron expuestos a benzaldehído, una sustancia química que desprende un agradable olor a almendras. Sorprendentemente, en lugar de los pares individuales que se había mostrado anteriormente, encontraron que neuronas adicionales también estaban involucradas.
Curiosamente, estas células se dividieron en las neuronas primarias y secundarias. Las neuronas primarias mostraron actividad en respuesta al benzaldehído, mientras que las neuronas secundarias respondieron a las señales enviadas por las neuronas primarias.
Tras este hallazgo, el equipo planteó la hipótesis de que, al contar con un circuito neuronal estructurado de esta manera, el gusano puede obtener mejor información sobre la intensidad o concentración de un olor.
Aplicación en el resto de animales
"Si tienes varias células diferentes que están todas detectando un estímulo, puedes utilizar la combinación de ellas para obtener información más dinámica", dice Sarah Leinwand, una estudiante graduada en el laboratorio Chalasani y principal autora del estudio. "Esta estrategia permite a un animal generar respuestas de comportamiento flexibles a su entorno".
Por ejemplo, algunos comportamientos sólo podrían ser provocados cuando un olor es lo suficientemente intenso como para causar actividad en las combinaciones particulares de neuronas.
Los investigadores especulan que otras especies con cerebros más grandes pueden utilizar circuitos neuronales de estructura similar para representar la información sensorial y ajustar sus comportamientos.
Tras este hallazgo, el equipo planteó la hipótesis de que, al contar con un circuito neuronal estructurado de esta manera, el gusano puede obtener mejor información sobre la intensidad o concentración de un olor.
Aplicación en el resto de animales
"Si tienes varias células diferentes que están todas detectando un estímulo, puedes utilizar la combinación de ellas para obtener información más dinámica", dice Sarah Leinwand, una estudiante graduada en el laboratorio Chalasani y principal autora del estudio. "Esta estrategia permite a un animal generar respuestas de comportamiento flexibles a su entorno".
Por ejemplo, algunos comportamientos sólo podrían ser provocados cuando un olor es lo suficientemente intenso como para causar actividad en las combinaciones particulares de neuronas.
Los investigadores especulan que otras especies con cerebros más grandes pueden utilizar circuitos neuronales de estructura similar para representar la información sensorial y ajustar sus comportamientos.
Réplica digital del 'Caenorhabditis elegans'. Fuente: OpenWorm.
Relación con la edad
Como ellos sabían que los gusanos (como otros animales y personas) a menudo comienzan a perder su sentido del olfato con la edad, Chalasani y Leinwand midieron aproximadamente cómo el circuito compuesto por neuronas primarias y secundarias cambiaba cuando los C. elegans se hacían mayores.
Mientras que las neuronas primarias no mostraron una disminución de la actividad con la edad, se encontraron que las neuronas secundarias sí se volvían menos activas con la edad. Esto sugiere que la comunicación entre las neuronas podría degradarse cuando los animales llegan a cierta edad.
Chalasani indicó que esto es un fenómeno que podría ocurrir en otros circuitos neuronales de otras muchas especies. Además, los científicos demostraron que existe una correlación entre el bajo rendimiento en una prueba basada en el olor (que se mueve hacia una fuente puntual de benzaldehído), la actividad de las neuronas secundarias, y la vida útil del animal.
En concreto, los animales más viejos que más éxito tenían en encontrar el olor vivían alrededor de un 16% más que los animales que tenían menos éxito avanzando hacia el olor.
Esta demostración corrobora la afirmación de que el hecho de ser incapaz de identificar olores puede ser un fuerte predictor de muerte, según publicó la Universidad de Chicago en un estudio realizado a más de 3.000 personas en Estados Unidos y recogido en un artículo de Tendencias21.
Queda mucho por descubrir
"A pesar de todo estos animales son hermanos y tienen genomas similares, si nos fijamos en la actividad neuronal, el funcionamiento conductual, o la vida útil, hay diferencias significativas", dice Chalasani. "Tal vez sea porque algunos animales tienen mejor señalización entre células primarias y secundarias."
Si la señalización entre las neuronas termina siendo importante en la forma en que otros organismos envejecen (incluidos los seres humanos), entonces la manipulación del sistema nervioso pueden resultar una manera fructífera de minimizar los efectos del envejecimiento, o rejuvenecer las funciones del cerebro, indicó Chalasani.
"Hay muchas preguntas que quedan acerca de lo que cambia exactamente cuando un animal envejece," dice Leinwand. "Queremos seguir observando los cambios que causan que algunos animales tengan sistemas nerviosos que funcionen mejor y les permitan vivir más tiempo."
Como ellos sabían que los gusanos (como otros animales y personas) a menudo comienzan a perder su sentido del olfato con la edad, Chalasani y Leinwand midieron aproximadamente cómo el circuito compuesto por neuronas primarias y secundarias cambiaba cuando los C. elegans se hacían mayores.
Mientras que las neuronas primarias no mostraron una disminución de la actividad con la edad, se encontraron que las neuronas secundarias sí se volvían menos activas con la edad. Esto sugiere que la comunicación entre las neuronas podría degradarse cuando los animales llegan a cierta edad.
Chalasani indicó que esto es un fenómeno que podría ocurrir en otros circuitos neuronales de otras muchas especies. Además, los científicos demostraron que existe una correlación entre el bajo rendimiento en una prueba basada en el olor (que se mueve hacia una fuente puntual de benzaldehído), la actividad de las neuronas secundarias, y la vida útil del animal.
En concreto, los animales más viejos que más éxito tenían en encontrar el olor vivían alrededor de un 16% más que los animales que tenían menos éxito avanzando hacia el olor.
Esta demostración corrobora la afirmación de que el hecho de ser incapaz de identificar olores puede ser un fuerte predictor de muerte, según publicó la Universidad de Chicago en un estudio realizado a más de 3.000 personas en Estados Unidos y recogido en un artículo de Tendencias21.
Queda mucho por descubrir
"A pesar de todo estos animales son hermanos y tienen genomas similares, si nos fijamos en la actividad neuronal, el funcionamiento conductual, o la vida útil, hay diferencias significativas", dice Chalasani. "Tal vez sea porque algunos animales tienen mejor señalización entre células primarias y secundarias."
Si la señalización entre las neuronas termina siendo importante en la forma en que otros organismos envejecen (incluidos los seres humanos), entonces la manipulación del sistema nervioso pueden resultar una manera fructífera de minimizar los efectos del envejecimiento, o rejuvenecer las funciones del cerebro, indicó Chalasani.
"Hay muchas preguntas que quedan acerca de lo que cambia exactamente cuando un animal envejece," dice Leinwand. "Queremos seguir observando los cambios que causan que algunos animales tengan sistemas nerviosos que funcionen mejor y les permitan vivir más tiempo."
Referencia bibliográfica:
Sarah G Leinwand, Claire J Yang, Daphne Bazopoulou, Nikos Chronis, Jagan Srinivasan, Sreekanth H Chalasani. Circuit mechanisms encoding odors and driving aging-associated behavioral declines in Caenorhabditis elegans. eLife (2015).
Sarah G Leinwand, Claire J Yang, Daphne Bazopoulou, Nikos Chronis, Jagan Srinivasan, Sreekanth H Chalasani. Circuit mechanisms encoding odors and driving aging-associated behavioral declines in Caenorhabditis elegans. eLife (2015).
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