16/Jul/04

Insectos en la ciencia: polillas tienen algo más que instinto

TEMAS: Biología, Zoología, Entomología, Insectos, Lepidoptera, Sphingidae

Examinando la actividad del cerebro de polillas, los investigadores han encontrado que el comportamiento de estos insectos no es gobernado enteramente por el instinto: pueden aprender qué olores significan alimento.

Los resultados son más que académicos: los investigadores esperan desarrollar métodos de uso de polillas entrenadas para detectar olores que sean de interés para la defensa y la aplicación de ley, como los olores emitidos por las armas biológicas y químicas.

Los estudiosos del comportamiento animal han argumentado históricamente que la mayoría de los insectos poseen una respuesta programada a una variedad de situaciones, tales como saber qué olores señalan la presencia del alimento y de una pareja sexual.

Pero los científicos están descubriendo que los animales no siempre saben por instinto qué hacer. En estos casos tienen que aprender, dijo Kevin Daly, autor que lideró el estudio y científico de investigación en entomología en la universidad del estado de Ohio, Estados Unidos.

Él y sus colegas utilizaron electrodos minúsculos implantados en las cabezas de polillas esfíngidas para supervisar continuamente la actividad neuronal y el comportamiento de alimentación del insecto antes, durante y después de entrenar al animal en que un olor significa alimento —agua con azúcar— y otro olor no.

"Vimos una dramática reestructuración de las redes neurales que convierten el olor en un código que el resto del cerebro puede entender", dijo Daly. "Los cambios en esta codificación indican que las polillas aprendieron a distinguir entre un olor que significa alimento y un olor que no".

Entender cómo detectan y discriminan las polillas entre los olores podría ser de gran utilidad. En un trabajo relacionado, Daly y sus colegas están entrenando polillas y abejas para detectar los olores de los explosivos manufacturados.

"En principio, si podemos entender cómo los insectos aprenden y distinguen entre los olores, podríamos 'entrenar' a estos animales para reconocer cualquier olor perceptible que nos interese", dijo.

Los resultados aparecen actualmente en línea en los Procedimientos de la National Academy of Sciences.

Los electrodos colocados en los cerebros de las polillas registraron la actividad de las neuronas. También se colocaron electrodos en los músculos de alimentación, para supervisar la actividad de la probóscide —un tubo largo que la polilla utiliza para alimentarse— y entonces se expuso a los insectos a diversos olores y al azúcar.

Los investigadores deseaban ver cómo el sistema nervioso de una polilla cambiaba su respuesta ante un olor asociado al alimento y cómo respondía su comportamiento ante ese olor.

Las polillas fueron sostenidas en tubos plásticos, dejando las antenas y la probóscide libres. Los electrodos se insertaron en la cabeza de cada insecto; Daly dijo que se podrían hacer grabaciones del cerebro hasta 48 horas en estas condiciones. Estas polillas viven normalmente sólo algunos días como adultos.

Los investigadores hicieron pasar a estas polillas cautivas por diversos ensayos de condicionamiento al olor: uno creó una clara relación entre un olor y un alimento. En este caso, los investigadores desearban ver qué sucedía en el cerebro y la probóscide antes, durante y después de que las polillas fueran expuestas al olor asociado con un alimento.

En el segundo ensayo, las polillas fueron expuestas a dos olores, pero solamente uno significaba alimento. Ambos ensayos enfrentaron a las polillas con series de exposiciones al olor de 20 milisegundos de duración.

Cuando el olor indicaba alimento, los investigadores vieron un aumento significativo y progresivo —de cerca de 60 por ciento— en la cantidad de neuronas que respondían al olor. Este aumento en la respuesta de la red neural indica que las polillas aprendieron a asociar el olor con alimento.

Los investigadores también vieron diferencias llamativas en la actividad neuronal entre el olor que indicaba alimento y el olor que no tenía nada que ver con el alimento.

"Se pusieron en acción más neuronas cuando una polilla percibía el olor conectado con el alimento", dijo Daly. "Después de algunas exposiciones a este olor, las polillas comenzaron automáticamente a sorber, incluso cuando no fueron recompensadas con alimento". También aprendieron a no responder al olor que no tenía relación con alimento.

"Después del aprendizaje, cambió la manera en que su sistema nervioso responde al olor", dijo.

Ahora que él y sus colegas han documentado estos cambios del sistema nervioso, el paso siguiente es observar más profundamente las redes neurales y figurarse por qué causa responden a los cambios.

"Este estudio es el primer paso de un intento por entender cómo cifran la información las redes neurales sensoriales y cómo cambia ese proceso de codificación mientras un animal gana experiencia", dijo Daly.

"En última instancia, si realmente deseamos entender cómo cambia de comportamiento un animal, tenemos que penetrar en el cerebro", agregó.

Daly llevó a cabo la investigación con Brian Smith, profesor de entomología en el estado de Ohio, Estados Unidos, y en colaboración con Thomas Christensen, Hong Lei y John Hildebrand, de la universidad de Arizona en Tucson. Financiaron este estudio el National Institutes of Health y la Defense Advanced Research Projects Agency.

[ Esta página se accede desde http://axxon.com.ar/mus/Insectos.htm ] [ Visite también http://axxon.com.ar/axxon.htm ]


Esta página se puede reproducir libremente con la única condición de que se coloque un link de texto apuntando a http://axxon.com.ar/mus/Insectos.htm