Los científicos han logrado comparar por primera vez los detalles más sutiles del cerebro de las moscas macho y hembra, identificando diferencias que, según afirman, explican la agresividad de los machos, el cortejo y el canto de canciones de amor.
Los científicos de Cambridge cartografiaron las 124 millones de conexiones de células nerviosas en el cerebro de una mosca macho, tras haber hecho lo mismo con una mosca hembra dos años antes.
El equipo deja claro que la investigación no explicará 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.
El profesor Gregory Jefferis, del Laboratorio de Biología Molecular del Consejo de Investigación Médica y de la Universidad de Cambridge, quien codirigió la investigación, declaró a BBC News que el avance representaba «una nueva vía realmente importante en la neurociencia», comparándolo con la invención de un nuevo y potente 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».
Gwyndaf HughesEl 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 en inteligencia artificial a la más avanzada.
El equipo de Jefferis y sus colaboradores analizaron minuciosamente cada célula nerviosa, cada cable y cada conexión en una mosca de la fruta macho. Los combinaron para crear un mapa 3D del cerebro y el cordón nervioso, y lo compararon con el mapa anterior, realizado en una hembra.
Descubrieron que alrededor del 95% de las células son comunes a los cerebros de las moscas macho y hembra. Pero el 5% restante es suficiente para generar comportamientos bastante distintos, según la Dra. Isabella Beckett, coautora principal del artículo de investigación científica publicado hoy en la revista Cell.
«Esperábamos encontrar diferencias, y las encontramos, y estamos entusiasmados con los resultados», dijo.
Las pequeñas diferencias que descubrieron pueden conducir a grandes cambios de comportamiento.
Durante el cortejo, por ejemplo, el macho sigue con la mirada a la hembra mientras se mueve. Los investigadores han identificado los circuitos cerebrales asociados con este rasgo y han encontrado diferencias clave en su estructura neuronal. Los machos poseen componentes adicionales que deberían mejorar su capacidad de seguimiento visual.
Existe una diferencia aún mayor en los circuitos neuronales asociados con la agresión. Los machos pelean con más frecuencia, por lo que existe una mayor actividad neuronal relacionada con ese comportamiento que en 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 el Dr. Philipp Schlegel, coautor del estudio, este circuito debe funcionar a la perfección; de lo contrario, las consecuencias para el macho podrían ser nefastas.
«El cortejo también incluye cantarle a la hembra», me dijo. «El sonido se produce al vibrar las alas para generar una canción muy específica».
«Si a la hembra le gusta, le permitirá acercarse, y si no le gusta, y no está receptiva en ese momento, básicamente lo rechazará, lo que podría ser un golpe bajo».
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 encontrar explicaciones neurológicas para ciertas supuestas diferencias de comportamiento entre hombres y mujeres.
Según Beckett, comparar dos cerebros que presentan ligeras diferencias en su cableado, 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 todos los comportamientos.
«Solo tienes una variable independiente, el sexo, y entonces puedes ver qué es diferente. Esto es el sueño de cualquier científico».
Estas diferencias suponen un gran avance para los científicos en la comprensión de una de las mayores incógnitas de la biología: cómo influyen los genes en el comportamiento.
Los científicos saben desde hace décadas que sí influyen, pero desconocían con exactitud cómo lo hacen. Según el Dr. Jefferis, la clave reside en cómo los genes dan forma a las conexiones neuronales del cerebro y cómo estas influyen en el comportamiento.
«La comparación con el cerebro de la mosca nos ayuda a comprenderlo muy bien», declaró a BBC News.
«Existen patrones de comportamiento en los seres humanos que parecen tener una fuerte base genética. Por ejemplo, existen muchas variantes genéticas relacionadas con la esquizofrenia y los trastornos del espectro autista que aún no comprendemos del todo».
MRCTambién existen posibles aplicaciones para mejorar la IA y potenciar los sistemas informáticos, añade.
«Para tener una IA tan eficiente como nuestros cerebros, probablemente se necesite más inspiración biológica. Y la inspiración que probablemente sea importante son, de hecho, los diagramas de cableado biológicos reales.»
«Hay personas que han estado colocando 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 colaboradores científicos fueron del HHMI Janelia Research Campus, dirigido por el profesor Gerry Rubin, el Drosophila Connectomics Group de la Universidad de Cambridge, Google Research y la Fundación Champalimaud.