Los cerebros de mariposa revelan los ajustes necesarios para la innovación cognitiva

Las especies de mariposas tropicales con estructuras cerebrales inusualmente expandidas muestran un fascinante patrón de mosaico de expansión neuronal vinculado a la innovación cognitiva.

El estudio, publicado hoy en Biología actualinvestiga los fundamentos neuronales de la innovación conductual en heliconio mariposas, el único género conocido que come tanto néctar como polen. Como parte de este comportamiento, muestran una notable capacidad para aprender y recordar información geográfica sobre sus fuentes de alimento, habilidades previamente vinculadas a la expansión de estructuras cerebrales llamadas cuerpos en forma de hongo, responsables del aprendizaje y la memoria.

El autor principal, el Dr. Max Farnworth, de la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad de Bristol, explicó: “Existe un gran interés en cómo cerebros más grandes pueden favorecer una mejor cognición, precisión conductual o flexibilidad. Pero durante la expansión del cerebro, a menudo resulta difícil disociar los efectos del aumento del tamaño general de los cambios en la estructura interna.

Para responder a esta pregunta, los autores del estudio profundizaron en los cambios que ocurrieron en los circuitos neuronales que sustentan el aprendizaje y la memoria en heliconio mariposas Los circuitos neuronales son bastante similares a los circuitos eléctricos en que cada célula tiene objetivos específicos a los que conectarse, formando una red con sus conexiones. Luego, esta red activa funciones específicas mediante la construcción de un circuito.

Mediante un análisis detallado del cerebro de la mariposa, el equipo descubrió que ciertos grupos de células, conocidas como células de Kenyon, se expandían a diferentes ritmos. Esta variación ha llevado a un modelo llamado evolución del cerebro en mosaico, donde algunas partes del cerebro se expanden mientras que otras permanecen sin cambios, análogo a los mosaicos, todos muy diferentes entre sí.

El Dr. Farnworth explicó: «Predecimos que debido a que vemos estos patrones mosaicos de cambios neuronales, se relacionarán con cambios específicos en el desempeño conductual, en línea con la variedad de experimentos de aprendizaje que muestran que heliconio superan a sus parientes más cercanos sólo en contextos muy específicos, como la memoria visual a largo plazo y el aprendizaje de patrones».

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Para comer polen, las mariposas Heliconius necesitan tener rutas de alimentación eficientes, ya que las plantas de polen son bastante raras.

El supervisor del proyecto y coautor, el Dr. Stephen Montgomery, dijo: «En lugar de tener una ruta de alimentación aleatoria, estas mariposas parecen elegir rutas fijas entre los recursos florales, como la ruta de un automóvil por una línea. Los procesos de planificación y memoria necesarios para este comportamiento se llevan a cabo mediante conjuntos de neuronas dentro de los cuerpos de los hongos, por lo que nos fascinan los circuitos internos que nos rodean. Nuestros resultados sugieren que aspectos específicos de estos circuitos se han modificado para lograr capacidades mejoradas de heliconio mariposas.»

Este estudio contribuye a la comprensión de cómo cambian los circuitos neuronales para reflejar la innovación y el cambio cognitivo. El examen de los circuitos neuronales en sistemas modelo manejables, como los insectos, promete revelar mecanismos genéticos y celulares comunes a todos los circuitos neuronales, cerrando así potencialmente la brecha, al menos a nivel mecanicista, con otros organismos como los humanos.

De cara al futuro, el equipo planea explorar circuitos neuronales más allá de los centros de aprendizaje y memoria del cerebro de la mariposa. También pretenden aumentar la resolución de su mapeo cerebral para visualizar cómo se conectan las neuronas individuales a un nivel aún más granular.

El Dr. Farnworth dijo: «Me fascinó mucho el hecho de que veamos grados tan altos de conservación en la anatomía y evolución del cerebro, pero luego cambios muy prominentes pero distintos».

«Este es un ejemplo realmente fascinante y hermoso de una capa de biodiversidad que normalmente no vemos, la diversidad del cerebro y los sistemas sensoriales, y las formas en que los animales procesan y utilizan la información proporcionada por el entorno que les rodea». concluyó la Dra. Montgomery.

CRÉDITO DE LA IMAGEN: Max Farnworth

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