Drosophila melanogaster, popularmente conocida como la mosca de la fruta, es un pequeño insecto que ha demostrado tener sus propias rutinas de cortejo. Los machos llevan a cabo un complejo comportamiento de cortejo, que incluye la vibración de sus alas para producir un canto distintivo con la intención de atraer a las hembras. Este canto no solo informa a las hembras cercanas sobre la especie del ‘cantor’, sino que también transmite información sobre la ‘calidad’ del macho.
Los investigadores han sabido desde hace tiempo cómo los movimientos de las moscas producen estos ‘cantos’, pero hasta ahora no estaba claro qué células y circuitos del sistema nervioso de la mosca facilitaban este comportamiento. Un equipo de investigadores del Campus de Investigación ‘Janelia’, del Instituto Médico Howard Hughes, ha logrado identificar el grupo de neuronas en el cordón nervioso de la mosca, una estructura análoga a la médula espinal humana, que produce y modula estos cantos.
Para su estudio, los investigadores utilizaron un conjunto de herramientas innovadoras, incluyendo un estudio de grabación hecho a medida. También midieron la actividad neuronal en estas células mientras las moscas cantaban para entender cómo estas neuronas controlan cada tipo de canto. El estudio ha sido publicado en la revista ‘Current Biology’.
Los resultados de la investigación proporcionan una visión detallada de cómo el sistema nervioso de la mosca coordina un comportamiento social complejo y genera múltiples movimientos utilizando un conjunto común de músculos. Esta información podría ayudar a los científicos a entender mejor cómo otros animales, incluidos los humanos, ejecutan acciones sofisticadas.
Además, el estudio ha proporcionado un nuevo mapa de las neuronas del cordón nervioso necesarias para el canto de cortejo de las moscas. Esto permitirá a los investigadores analizar más a fondo cómo evolucionó este comportamiento y cómo se producen las señales que lo acompañan.
Joshua Lillvis, uno de los autores del estudio, destacó que la combinación de varios enfoques experimentales les permitió examinar las propiedades estructurales, fisiológicas y funcionales del circuito que produce el canto. Por su parte, David Stern, autor principal de la investigación, señaló que la mosca de la fruta es un gran modelo para estudiar los programas motores complejos y la comunicación entre los sexos.
Durante su investigación, el equipo analizó más de 1.800 horas de canto de más de 5.000 moscas macho para cuantificar cómo los cambios en la actividad neuronal afectaban a las diferentes características de los dos cantos. Una vez identificadas las neuronas involucradas, los investigadores utilizaron el conectoma del cordón nervioso ventral de la mosca para rastrear cómo las neuronas estaban conectadas entre sí.
El estudio reveló que un pequeño número de neuronas son fundamentales para producir los cantos de las moscas y que estas células forman un circuito superpuesto y altamente conectado que genera los dos tipos principales de cantos.
En un proyecto complementario dirigido por el científico investigador de Janelia, Hiroshi Shiozaki, los investigadores examinaron la actividad neuronal de las moscas cantantes para entender cómo las neuronas producen el canto. Utilizando un dispositivo de grabación y un microscopio, el equipo pudo obtener imágenes de la actividad neuronal en el cordón nervioso de la mosca mientras cantaba, algo que no se había hecho antes.
El estudio concluye que un circuito anidado controla ambos tipos de canciones y sugiere que hay una vía en el cerebro que define cuándo cantar y otra vía que especifica qué tipo de canción cantar. Estas vías de ‘cuándo’ y ‘qué’ proporcionan información a las neuronas del cordón nervioso, activando diferentes células en el circuito anidado que permiten la producción de diferentes canciones.
«Es emocionante porque abre muchas direcciones nuevas para estudiar la evolución a largo plazo del comportamiento y un análisis más detallado de cómo se producen los comportamientos motores complejos», dice Shiozaki.