Los investigadores mapearon los 124 millones de conexiones de todas las células nerviosas del cerebro de una mosca macho.
Lo compararon con el mapa cerebral de la mosca hembra e identificaron diferencias en las conexiones que, según afirman, explican la agresividad, el cortejo y la emisión de canciones de amor de los machos.
El equipo deja claro que la investigación no explica las diferencias entre hombres y mujeres porque nuestro comportamiento es mucho más complejo.
Sin embargo, la investigación podría ayudar a los científicos a comprender mejor el comportamiento humano y las condiciones en las que las diferencias genéticas afectan la conectividad cerebral, como el autismo y la esquizofrenia.
Cerebros más eficientes que la IA
El profesor Gregory Jefferis, del Laboratorio de Biología Molecular (LBM) del Consejo de Investigación Médica en Cambridge, que dirigió la investigación, dijo a la BBC que el avance representa «una nueva vía realmente importante en la neurociencia», comparándolo con la invención del telescopio para aumentar nuestra comprensión del universo.
«Tenemos cosas increíbles en la cabeza que nos permiten hacer cosas asombrosas, como tocar una sonata o resolver un problema científico. Y este avance podría ayudarnos a comprender cómo funcionan estos increíbles sistemas».
El cerebro de la mosca es tan hermoso como increíble. Tiene el tamaño de la cabeza de un alfiler, pero en muchos sentidos es más eficiente que una supercomputadora y capaz de superar a la inteligencia artificial más avanzada.
El equipo de Jefferis y sus colaboradores analizaron minuciosamente cada célula nerviosa, cada cable y cada conexión en una mosca de la fruta macho. Los integraron en un mapa 3D.
Hace dos años, el mismo equipo creó el cerebro de una mosca hembra como parte de su objetivo final de comparar los dos cerebros, lo que marcó un gran avance en el campo de la neurociencia.
El estudio reveló que alrededor del 95% de las células se comparten entre los cerebros de moscas macho y hembra.
Sin embargo, el 5% restante es suficiente para generar comportamientos bastante diferentes, según Isabella Beckett, coautora principal del artículo de investigación científica publicado esta semana en la revista Celúla.
«Esperábamos encontrar diferencias, las encontramos y estamos entusiasmados con los resultados», afirmó.
A primera vista, los cerebros de las moscas macho y hembra parecen iguales en el exterior, pero un análisis profundo de su cableado mostró al equipo que existen pequeñas diferencias que provocan grandes cambios en el comportamiento.
Durante el cortejo, por ejemplo, el macho sigue con la mirada a la hembra mientras ésta se mueve.
Los investigadores identificaron los circuitos cerebrales asociados con este rasgo y encontraron diferencias clave en su estructura neuronal.
Los machos tienen componentes adicionales que mejoran su sistema visual.
Hay una diferencia aún mayor en los circuitos neuronales asociados con la agresión.
Los machos pelean con más frecuencia, por lo que tienen un mayor número de conexiones neuronales relacionadas con ese comportamiento que las hembras.
Y luego está el circuito de las canciones de amor.
Los machos cortejan a las hembras emitiendo un sonido. Tienen un sistema nervioso único para producirlo.
Según Philipp Schlegel, del LBM y coautor del estudio, este circuito debe funcionar perfectamente; De lo contrario, las consecuencias para el hombre pobre podrían ser nefastas.
«El cortejo también incluye que el hombre baile frente a la mujer y le cante», dice. «El sonido se produce al hacer vibrar las alas para generar una canción muy específica».
«Si a la mujer le gusta, básicamente dejará que se acerque, y si no le gusta y no es receptiva en ese momento, básicamente lo echará, lo que podría hacer con una patada en la cara».
Estas tres diferencias entre el cableado neuronal de moscas macho y hembra están determinadas por dos genes clave.
Los investigadores conocen estos genes desde hace años y saben cómo se relacionan con cada uno de estos comportamientos.
Lo que nunca habían podido observar era la parte media. Ahora, por primera vez, pueden ver el cableado neuronal que producen esos genes.
El objetivo principal de la investigación no era descubrir diferencias entre moscas macho y hembra, y ciertamente no era encontrar explicaciones neurológicas para supuestas diferencias de comportamiento entre machos y hembras.
Según Beckett, comparar dos cerebros que tienen ligeras diferencias en sus conexiones -asociadas con importantes diferencias en el comportamiento ya conocidas- permite a los científicos observar claramente los principios que subyacen a los cambios en el cableado cerebral relacionados con cualquier comportamiento.
«Solo tienes una variable independiente, el sexo, y luego puedes ver qué es diferente. Éste es el sueño de un científico».
La influencia de los genes.
Estas diferencias representan un gran avance para los científicos en la comprensión de una de las cuestiones más importantes de la biología: cómo los genes influyen en el comportamiento.
Los científicos saben desde hace décadas que influyen, pero no tenían idea de cómo lo hacen exactamente.
Según Jefferis, la respuesta está en cómo los genes dan forma a las conexiones neuronales del cerebro y cómo esas conexiones influyen en el comportamiento.
«La comparación con el cerebro de la mosca nos ayuda a entenderlo muy bien», explica a la BBC.
«Hay patrones de comportamiento en los seres humanos que parecen tener una fuerte base genética. Por ejemplo, en el caso de la esquizofrenia, hay muchas variantes genéticas relacionadas con el autismo y los trastornos del espectro autista que todavía no comprendemos del todo».
También existe la posibilidad de aplicaciones para mejorar la IA y potenciar los sistemas informáticos, añade.
«Para lograr una IA tan eficiente como nuestro cerebro, probablemente se necesitará más inspiración biológica. Y la inspiración que probablemente será importante serán, de hecho, diagramas de cableado biológico reales», afirma.
«Hay personas que han estado insertando el cerebro de la mosca en medio de redes artificiales y tratando de ver si es útil para ayudar, aprender y controlar sistemas artificiales».
Otros científicos que colaboraron con la investigación pertenecen al HHMI Janelia Research Campus, el Drosophila Connectomics Group de la Universidad de Cambridge, Google Research y la Fundación Champalimaud.
