Los diminutos gusanos también toman decisiones complejas

Los diminutos gusanos también toman decisiones complejas

Los científicos de Salk se sorprendieron al descubrir capacidades de toma de decisiones flexibles en un gusano con solo 302 neuronas

LA JOLLA—¿Cómo toma decisiones un animal? Los científicos han pasado décadas tratando de responder a esta pregunta centrándose en las células y conexiones del cerebro que podrían estar involucradas. Los científicos de Salk están adoptando un enfoque diferente: analizando el comportamiento, no las neuronas. Se sorprendieron al descubrir que los gusanos pueden tener en cuenta múltiples factores y elegir entre dos acciones diferentes, a pesar de tener solo 302 neuronas en comparación con aproximadamente 86 mil millones en humanos.

Los resultados, publicados en Current Biology el 7 de marzo de 2022, tienen implicaciones importantes para la forma en que los investigadores evalúan la motivación y las habilidades cognitivas en los animales. Además, el estudio demuestra que las capacidades de toma de decisiones complejas podrían codificarse en pequeñas redes biológicas y artificiales.

“Nuestro estudio muestra que puede usar un sistema simple como el gusano para estudiar algo complejo, como la toma de decisiones dirigida por objetivos. También demostramos que el comportamiento puede decirnos mucho sobre cómo funciona el cerebro”, dice el autor principal. Sreekanth Chalasani, profesor asociado en el Laboratorio de Neurobiología Molecular de Salk. “Incluso los sistemas simples como los gusanos tienen diferentes estrategias, y pueden elegir entre esas estrategias, decidiendo cuál funciona bien para ellos en una situación determinada. Eso proporciona un marco para comprender cómo se toman estas decisiones en sistemas más complejos, como los humanos”.

Ya sea comiendo presas o defendiendo su fuente de alimento, el gusano depredador pristionchus pacificus se basa en morder. El desafío del equipo fue determinar las intenciones del gusano cuando muerde.

Los investigadores encontraron que P. pacífico elige entre dos estrategias de alimentación para morder a su presa y competidor, otro gusano llamado Caenorhabditis elegans: 1) estrategia depredadora, en la que el objetivo de morder es matar a la presa, o 2) estrategia territorial, en la que el mordisco se usa para forzar C. elegans lejos de una fuente de alimento. P. pacífico elige la estrategia depredadora contra las larvas C. elegans, que es fácil de matar. A diferencia de, P. pacífico selecciona la estrategia territorial contra adultos C. elegans, que es difícil de matar y supera P. pacífico por comida.

Para el equipo, parecía que P. pacífico sopesó los costos y beneficios de múltiples resultados potenciales de una acción, un comportamiento que es familiar en los vertebrados pero inesperado en un gusano.

“Los científicos siempre han asumido que los gusanos eran simples, cuando P. pacífico mordeduras, pensamos que siempre tenían un propósito depredador singular”, dice la primera autora Kathleen Quach, becaria postdoctoral en el laboratorio de Chalasani. "De hecho, P. pacífico es versátil y puede usar la misma acción, morder C. elegans, para lograr diferentes objetivos a largo plazo. Me sorprendió encontrar que P. pacífico podría aprovechar lo que parecía una depredación fallida en una territorialidad exitosa y dirigida a objetivos”.

En el futuro, a los científicos les gustaría determinar cuál de P. pacíficoLos cálculos de costo-beneficio son fijos o flexibles. Esperan que más investigaciones como esta ayuden a descubrir aún más los fundamentos moleculares de la toma de decisiones.

La investigación fue apoyada por los Institutos Nacionales de Salud (5R01MH113905), la Fundación WM Keck, la Fundación Nacional de Ciencias, Salk Women & Science y una beca posdoctoral de la Fundación Paul F. Glenn.

DOI: 10.1016 / j.cub.2022.02.033