Gusanos diminutos toman decisiones complejas, también

Gusanos diminutos toman decisiones complejas, también

Científicos de Salk descubren sorprendentemente capacidades flexibles de toma de decisiones en un gusano con solo 302 neuronas

LA JOLLA—¿Cómo toma decisiones un animal? Los científicos han dedicado décadas a intentar responder esta pregunta centrándose en las células y conexiones del cerebro que podrían estar involucradas. Los científicos del Salk están adoptando un enfoque diferente: analizar el comportamiento, no las neuronas. Les sorprendió 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 los humanos.

Los hallazgos, publicados en Biología Actual el 7 de marzo de 2022, tienen implicaciones importantes en la forma en que los investigadores evalúan la motivación y las habilidades cognitivas en los animales. Además, el estudio demuestra que las capacidades complejas de toma de decisiones podrían estar codificadas en redes biológicas y artificiales pequeñas.

“Nuestro estudio muestra que se puede utilizar un sistema simple como el gusano para estudiar algo complejo, como la toma de decisiones orientada a 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 del Salk. “Incluso sistemas simples como los gusanos tienen diferentes estrategias, y pueden elegir entre esas estrategias, decidiendo cuál funciona bien para ellos en una situación dada. 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 depende de morder. El desafío del equipo fue determinar las intenciones del gusano cuando muerde.

Los investigadores encontraron que P. pacificus elige entre dos estrategias de forrajeo para morder a su presa y a un competidor, otro gusano llamado Caenorhabditis elegans: 1) estrategia depredadora, en la que su objetivo al morder es matar a la presa, o 2) estrategia territorial, en la que morder se utiliza en cambio para forzar C. elegans lejos de una fuente de alimento. P. pacificus elige la estrategia depredadora contra larvas C. elegans, que es fácil de matar. En contraste, P. pacificus selecciona la estrategia territorial contra adultos C. elegans, que es difícil de matar y supera en competencia P. pacificus para comer.

Al equipo, le pareció que P. pacificus evaluó los costos y beneficios de múltiples resultados potenciales de una acción; un comportamiento familiar en vertebrados pero inesperado en un gusano.

“Los científicos siempre han asumido que los gusanos eran simples; cuando P. pacificus ”mordiscos, pensamos que eso siempre era para un propósito depredador singular“, dice la autora principal Kathleen Quach, becaria postdoctoral en el laboratorio de Chalasani. "En realidad,", P. pacificus es versátil y puede usar la misma acción, morder C. elegans, para lograr diferentes objetivos a largo plazo. Me sorprendió descubrir que P. pacificus podría aprovechar lo que parecía una depredación fallida en territorialidad exitosa y dirigida a un objetivo.”

En el futuro, los científicos quisieran determinar cuál de P. pacificus’los cálculos de costo-beneficio están preestablecidos o son flexibles. Esperan que más investigación como esta ayude a desentrañar aún más los mecanismos moleculares de la toma de decisiones.

La investigación fue financiada por los National Institutes of Health (5R01MH113905), la W.M. Keck Foundation, la National Science Foundation, Salk Women & Science y una beca postdoctoral de la Paul F. Glenn Foundation.

DOI: 10.1016/j.cub.2022.02.033