Un equipo de investigadores ha desarrollado un nuevo recurso para el estudio del control motor de los movimientos alares en las moscas de la fruta, Drosophila melanogaster. Este avance, publicado recientemente como un preprint revisado en la prestigiosa revista eLife, presenta una biblioteca de líneas genéticas específicas por tipo celular que etiquetan neuronas motoras y premotoras relacionadas con las alas en el cordón nervioso ventral (VNC) de estas moscas.
El trabajo, que ha sido validado de manera sistemática con evidencias anatómicas y conductuales convincentes, proporciona una herramienta valiosa para futuros estudios sobre el vuelo y el cortejo en Drosophila. Todas las especies animales deben realizar movimientos controlados de forma precisa para sobrevivir y reproducirse. En el caso de la mosca de la fruta, estas funciones motoras son gestionadas por el VNC, que recibe y procesa información sensorial y genera los movimientos necesarios para actividades como el vuelo y el cortejo.
La complejidad del control motor
Según la autora principal, Erica Ehrhardt, ex investigadora postdoctoral en el Campus de Investigación Janelia del HHMI en Virginia, EE. UU., «los comportamientos alares son algunos de los ejemplos más fascinantes de control motor». En vuelo, pequeños ajustes pueden tener grandes consecuencias aerodinámicas, mientras que en tierra, las vibraciones sutiles y bien definidas de las alas de los machos crean una canción de cortejo específica de la especie.
Aunque estos comportamientos distintos utilizan un conjunto limitado de neuronas motoras y músculos, el modo en que los circuitos del VNC generan estos movimientos contextuales a partir del mismo conjunto de neuronas no está completamente comprendido. Para abordar esta cuestión, el equipo empleó métodos avanzados de ingeniería genética para producir un amplio conjunto de líneas «driver» transgénicas de mosca, que pueden ser utilizadas para identificar las neuronas constituyentes en los circuitos premotores del VNC. Identificaron 196 tipos celulares únicos en el VNC dorsal, dirigidos por 195 líneas de «drivers» estabilizadas en la biblioteca, lo que incluye diferentes tipos de neuronas que se conectan a los músculos alares y otras regiones que ahora pueden ser estudiadas y manipuladas experimentalmente.
Para demostrar la utilidad de esta biblioteca, los investigadores llevaron a cabo una serie de pruebas conductuales y anatómicas. Utilizando reactivos dirigidos a las neuronas motoras alares, mapearon la manipulación de neuronas individuales a comportamientos específicos de vuelo y cortejo. Observaron que la activación de neuronas específicas durante el vuelo atado provocaba cambios medibles en el movimiento de las alas, lo que es consistente con estudios previos. Sin embargo, también encontraron diferencias sutiles; por ejemplo, la activación de un motor neuronal de un músculo de dirección, llamado i2, disminuyó la amplitud del golpe de ala, mientras que la activación de un motor neuronal relacionado, i1, no tuvo efecto, a pesar de que estudios anteriores predecían que ambos tendrían efectos similares.
En lo que respecta a los comportamientos de cortejo, descubrieron que la inhibición de un motor neuronal específico llamado tp2 afectaba todos los aspectos de la canción de cortejo, mientras que la inhibición de otros neuronas solo afectaba componentes específicos de la acción de las alas durante la canción, ya sea en pulsos o en un tono continuo.
El equipo también investigó los orígenes del desarrollo de las 196 células objetivo y los sitios (músculos y/o cerebro) a los que envían y reciben señales neurológicas. Esta información se emparejó con datos del conectoma VNC publicado, proporcionando un recurso útil para futuras investigaciones sobre estas neuronas. «Esto sugiere que puede haber poblaciones discretas de neuronas involucradas en el control de los comportamientos alares», señala Ehrhardt. «Los estudios futuros utilizando este nuevo recurso pueden explorar la importancia funcional de este subconjunto de células».
Wyatt Korff, autor senior y Director Senior de Proyectos de Equipo en el Campus de Investigación Janelia del HHMI, comenta: «Los resultados establecen las bases para una arquitectura funcional básica de la circuitería neuronal que controla los movimientos alares y proporcionan un recurso importante para futuras investigaciones sobre las neuronas subyacentes al comportamiento motor». La biblioteca debería permitir a los investigadores indagar en los circuitos premotores que controlan el rico conjunto de comportamientos que requieren coordinación de alas, cuello o halterios, como el vuelo o el cortejo.
