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La mente de dos gusanos

Se obtienen los mapas de conectividad del sistema nervioso completo de dos nematodos de distinto sexo.

El sistema nervioso del nematodo Caenorhabditis elegans ha sido objeto de estudio desde hace décadas por su relativa simplicidad. Ahora se han cartografiado todas las conexiones neuronales de dos individuos de distinto sexo. [GETTY IMAGES/HEITIPAVES/ISTOCK]

En biología, la función sigue a la forma. La estructura de un ala proporciona información sobre el vuelo; la anatomía del pulmón sugiere mecanismos para el intercambio de gases. Al aplicarlo al cerebro, sin embargo, este enfoque flaquea. La consistencia gelatinosa y uniforme del cerebro de los mamíferos oculta una complejidad celular casi inconcebible: miles de millones de células (las neuronas), al interaccionar a través de billones de conexiones (las sinapsis), forman circuitos que perciben estímulos, almacenan recuerdos y generan emociones. ¿Y si tuviéramos un mapa completo de dichas conexiones? ¿Nos ayudaría a entender cómo funciona el cerebro? Esta es la premisa de la «conectómica», la identificación sistemática de todas las conexiones en un sistema nervioso. En un artículo reciente publicado en Nature, Steven J. Cook, del Colegio de Medicina Albert Einstein, en Nueva York, y sus colaboradores presentan los conectomas completos de dos individuos de distinto sexo de un minúsculo gusano, Caenorhabditis elegans. Se trata de un avance importante para comprender cómo la función del cerebro emerge a partir de su forma.

Mucho antes de que la palabra conectómica se pronunciara por vez primera, las ideas subyacentes a ella ya eran evidentes para Sydney Brenner, quien en la década de 1960, como es bien sabido, decidió «domesticar» a una criatura de cuyo sistema nervioso pudiera establecerse un mapa completo. Brenner se puso a trabajar sobre el nematodo milimétrico C. elegans. Su sistema nervioso contiene solo unos cuantos centenares de neuronas, cuya posición y estructura general son idénticas entre individuos. A pesar de su simplicidad, dicho sistema controla conductas instintivas complejas, permite modificarlas en función de las necesidades del gusano y aprende asociaciones sencillas.

El gusano es lo suficientemente pequeño para imaginarse cortarlo en rodajas como a un minúsculo salami y, con infinita paciencia, rastrear la estructura de cada neurona y sus conexiones mediante imágenes microscópicas de las rodajas. Fue exactamente lo que se realizó, heroicamente, en las décadas de 1970 y 1980. El conectoma resultante, el primero de este tipo, se describió en un artículo clásico en 1986, conocido coloquialmente como The mind of the worm («La mente del gusano»). Lo siguieron importantes mejoras y los neurobiólogos han estado trabajando diligentemente para comprender cómo emerge el comportamiento a partir de los circuitos descritos.

Pero dicho conectoma se obtuvo solo para uno de los sexos, el hermafrodita (un individuo autofértil que se considera el equivalente femenino del gusano). Por lo tanto, las diferencias sexuales en las conexiones no quedaron claras. Además, dado que el conectoma original se construyó manualmente, cabía la posibilidad de que contuviera algunos errores. Para abordar estos problemas, miembros del grupo de Cook desarrollaron previamente un software para reconstruir el conectoma de la cola de un gusano macho adulto, una zona que aloja circuitos que solo están presentes en el sexo masculino. Ahora, en su último trabajo describen el resto del conectoma masculino, incluido el anillo nervioso, la región de la cabeza donde tienen lugar los principales procesos de cálculo del gusano. No contentos con eso, también han reconstruido el conectoma completo del hermafrodita partiendo de cero, utilizando su software para reanalizar las micrografías originales de la década de 1980.

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