Un cóctel neuronal para la motivación
La capacidad de las moscas para sostener el vuelo durante largos períodos de tiempo es impulsada por una oleada de calcio en neuronas seleccionadas del cerebro que producen el mensajero químico ‘feliz’, la dopamina. Crédito: Anamika Sharma
«Un viaje de mil millas comienza con un solo paso» es un adagio popular que habla sobre el empuje inicial que se requiere para emprender una tarea. Sin embargo, una vez comenzado, ¿cómo perseveramos en el trabajo y no dejamos que se desmorone como una resolución de Año Nuevo? ¿Cómo nos mantenemos motivados?
Bueno, estas no son solo deliberaciones filosóficas, sino proyectos científicos convincentes para los aficionados a la neurociencia. De hecho, los científicos han estado buscando los actores neuronales y moleculares que están en la raíz de la motivación gobernante.
Aquí hay una historia de investigación de la generosa mosca de la fruta que identifica la maquinaria detrás de las incesantes actividades de vuelo de la mosca. .
Prof. El grupo de Gaiti Hasan, en un estudio reciente, descubrió que la capacidad de las moscas para sostener el vuelo durante largos períodos de tiempo es impulsada por un aumento de calcio en neuronas seleccionadas del cerebro que hacen que el mensajero químico «feliz», la dopamina. A la vanguardia de esta actividad neuronal se encuentra una proteína del canal de calcio estimada llamada receptor IP3 (IP3R) que orquesta el flujo de calcio en estas neuronas dopaminérgicas. Curiosamente, descubrieron que, además de modular los largos viajes de vuelo, el mismo grupo de neuronas y moléculas motiva a las moscas hambrientas a buscar activamente comida. El equipo plantea la hipótesis de que tener un solo marco neuronal para modular estos dos comportamientos cruciales podría ayudar a la mosca a recorrer distancias más largas en busca de alimento.
«El vuelo es un comportamiento innato de las moscas. Aunque el circuito neuronal que pilotea el comportamiento de vuelo está programado, mostramos aquí que todavía necesita ser ajustado por el calcio celular, especialmente el calcio movilizado por el IP3R. Tal modulación asegura que el estado metabólico interno de la mosca y su respuesta a las señales externas estén equilibrados «, explica Gaiti, cuyo laboratorio ha estado trabajando con la mosca IP3R durante varios años.
La IP3R está alojada dentro de la carretera industrial de la célula, el retículo endoplásmico. Traduce los mensajes extracelulares en respuestas intracelulares al abrir las puertas del calcio. Estos picos de calcio hacen pivotar a las neuronas de estados silenciosos a estados activos, lo que a su vez impulsa el comportamiento.
En las moscas, el comportamiento más llamativo regulado por el IP3R es el mantenimiento del vuelo. Esto brindó una buena ventana de oportunidad para explorar la biología detrás de mantener un comportamiento motor de vuelo que probablemente requiera motivación. Entonces, los investigadores decidieron rastrear las células que requieren la función IP3R para volar y descubrir cómo lo hacen.
En busca de estas respuestas, Anamika (estudiante de posgrado y autora principal) diseñó una versión funcionalmente frágil de el receptor IP3 (IP3RDN) que podría anular la actividad de la copia normal (IP3R). Cuando se introdujo en las neuronas de las moscas, esta variante genética de la proteína amortiguó notablemente la respuesta del calcio. A nivel de comportamiento, cuando IP3RDN se expresó en unas pocas neuronas del cerebro de la mosca, las moscas se enfrentaron a una gran desventaja de vuelo; sus tiempos de vuelo se desplomaron a solo 1/3 del de los hermanos de tipo salvaje sin IP3RDN.
¿Cuál es la firma neuronal de estas neuronas?
Bueno, al aprovechar una serie de herramientas genéticas disponibles en las moscas, Anamika encontró que 2 pares de neuronas productoras de dopamina estaban controlando un vuelo tan sostenido, ¡eso es solo 4 neuronas de más de 25,000 neuronas en el cerebro de la mosca!
Habiendo resuelto la parte del ‘dónde’ del rompecabezas, el equipo pasó a armar el «cómo». Para esto, Anamika usó técnicas de imagen que usan sensores de proteínas para reflejar la actividad neuronal. liberación de neurotransmisores, una marca registrada de la activación y comunicación neuronal.
Pero aquí hay un buen punto de inflexión en la historia.
«Durante el tiempo que descubrimos el conjunto de neuronas que regulan el vuelo a través del IP3 receptor, salió un estudio de investigación que mostró que estas mismas neuronas son necesarias para la búsqueda de alimentos Comportamiento ing en moscas hambrientas. Pero, ¿el IP3R en estas neuronas también controla el comportamiento de búsqueda de alimento?» preguntó Anamika.
Para averiguarlo, tomó moscas que expresaban IP3RDN en las neuronas dopaminérgicas que regulan el vuelo y las dejó sin comer durante unas horas. Luego, las dejó entrar en una cámara que contenía una gota de su comida favorita y las observó de cerca. Pero estas moscas hambrientas no mostraron ningún entusiasmo por buscar comida, lo que confirma que el IP3R también estaba controlando el comportamiento de búsqueda de comida.
Entonces, ¿cómo afecta este canal de calcio al comportamiento de búsqueda de alimento?
«Bueno, el IP3R funciona como un reóstato que aumenta o disminuye el calcio en neuronas de dopamina seleccionadas. Esto depende de la integración de las señales de alimentación del entorno y el estado metabólico interno de la mosca», explica Gaiti.
Por lo tanto, un solo circuito neuronal que depende de la proteína IP3R y la liberación de dopamina, potencia los vuelos largos y motiva a las moscas a buscar comida. Eso es un gran golpe maestro en eficiencia, muy parecido a matar dos pájaros de un tiro, ¿no crees?
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¿Qué es todo el «entusiasmo» de volar? Más información : Anamika Sharma et al, Modulación de los comportamientos de vuelo y alimentación requiere IP3R presinápticos en neuronas dopaminérgicas, eLife (2020). DOI: 10.7554/eLife.62297 Información de la revista: eLife
Proporcionado por el Centro Nacional de Ciencias Biológicas Cita: Un cóctel neuronal para la motivación (2021, 19 de enero) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-01-neuronal-cocktail. html Este documento está sujeto a derechos de autor Además de cualquier trato justo con el propósito de estudio privado o investigación, ninguna parte puede ser reproducida sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.