Por extraño que parezca, monitorizar la actividad cerebral de un mosquito es posible. Esta proeza de la ciencia aporta interesante información sobre como las hembras de estos insectos integran las señales de dos de sus sentidos, el olfato y la vista, para poder encontrar un posible hospedador, en el que conseguir su necesaria ingesta de sangre.
A través del registro en tiempo real de la actividad cerebral de hembras de Aedes aegypti y de experimentos con su comportamiento, científicos de la Universidad de Washington han descubierto cómo el cerebro de estos mosquitos integra las señales de dos de sus sistemas sensoriales, vista y olfato, para identificar, rastrear y encontrar un posible hospedador del que conseguir su ingesta de sangre.
Existen estudios de comportamiento, realizados con mosquitos en vuelo libre, que han demostrado que estos insectos integran señales olfativas, visuales y térmicas para desenvolverse de forma eficiente en entornos complejos. Ahora, en el nuevo estudio realizado en Washington, con mosquitos atados, la ciencia va un paso más allá y aprovecha las herramientas genéticas de última generación para investigar en qué parte del cerebro del mosquito ocurre esta integración.
Los resultados indican que en el mosquito existe una jerarquia no reversible entre olfato y vista, cuando el sistema olfativo detecta ciertas señales químicas se desencadenan cambios en el cerebro del insecto, y éste empieza a utilizar su sistema visual para escanear su entorno, diferenciando tipos específicos de formas y volando hacia ellas, al asociarlas probablemente con un posible hospedador.
Olfato para largas distancias
El dióxido de carbono (CO2) es para el mosquito hembra un signo revelador de la presencia de un posible anfitrión. Dado que en nuestra respiración exhalamos una importante cantidad de CO2, resulta un atrayente de largo alcance, que los mosquitos utilizan para ubicarnos, a humanos o a cualquier animal de sangre caliente que libere CO2, desde una distancia de más de 30 metros.
Por este motivo, en la investigación se utilizó el olor a CO2 como estímulo para medir los cambios exactos que éste produce en el comportamiento de vuelo del mosquito, y para visualizar cómo el cerebro del mosquito responde a las combinaciones de señales olfativas y visuales.
En una ingeniosa área de experimentación se recopilaron datos de cerca de 250 mosquitos, con una pantalla LED de 360 grados y un alambre de tungsteno en el centro del que quedaban sostenidos los mosquitos individualmente. Se ubicó un sensor óptico debajo del insecto para registrar datos sobre los movimientos de las alas del mosquito, los olores se introdujeron mediante una entrada de aire y la pantalla LED aportó diferentes estímulos visuales.
Las pruebas mostraron cómo los ejemplares de Aedes aegypti atados responden a los estímulos visuales y a las bocanadas de aire rico en CO2. La estimulación durante un segundo con aire conteniendo un 5% de CO2, justo por encima del nivel de 4,5% de CO2 que hay en el aire emitido por los humanos, provocó en los mosquitos un movimiento más rápido de las alas.
Algunos estímulos visuales, como el movimiento rápido de luces, tuvieron poco efecto sobre el comportamiento de los insectos, pero si en la pantalla LED se mostraba una barra con movimiento horizontal, los mosquitos batin sus alas más rápido e intentaban moverse en la misma dirección. Esta respuesta fue más pronunciada cuando se introdujo, además, una bocanada de CO2 antes de mostrar la barra.
El CO2 influye en la capacidad del mosquito para volverse hacia un objeto que no está directamente en su trayectoria de vuelo. Cuando huelen el CO2, giran más fácil y rápidamente hacia el objeto que hay en su campo visual.
Visualizar la actividad cerebral del mosquito
Para conocer exactamente como funcionan los mecanismos cerebrales del mosquito que originan todos estos comportamientos registrados, los cientificos repitieron los experimentos con una cepa de Aedes aegypti modificada genéticamente. En estos mosquitos, las células brillan de color verde fluorescente si contienen niveles altos de iones de calcio, incluidas las neuronas del sistema nervioso central cuando estan activadas. En las pruebas, los autores extrajeron una pequeña parte del cráneo del mosquito y usaron un microscopio para ver la actividad neuronal en secciones del cerebro, en tiempo real.
El estudio se centró en 59 regiones de interés, que mostraron niveles especialmente altos de ión de calcio en la lóbula, una parte del lóbulo óptico del cerebro del mosquito. Al mostrarle una barra horizontal, dos tercios de esas regiones se iluminaban, lo que indica un aumento del disparo neuronal en respuesta al estímulo visual.
Al introducir además una bocanada de CO2 y posteriormente mostrar la barra horizontal, el 23% de las regiones mostraron una actividad aún mayor que antes, lo que indica que el CO2 provoca una respuesta de mayor magnitud en las áreas del cerebro que controlan la visión.
Al probar el experimento a la inversa, ver si una barra horizontal provoca un aumento de disparos en las neuronas de las partes del cerebro del mosquito que controlan el olfato, no se obtuvo respuesta. Por lo que los autores concluyen que el olfato activa la visión, pero la visión no activa el sentido del olfato.
Los resultados estan alineados con el funcionamiento de los sentidos de los mosquitos. El olfato opera a largas distancias, recogiendo olores a más de 30 metros de distancia, sin embargo, la vista es más efectiva para objetos que se encuentran a una distancia de 4 a 6 metros. Por lo que tiene sentido que un olor afecte a las partes del cerebro del mosquito que controlan la visión, y no a la inversa.
Fuente: Visual-Olfactory Integration in the Human Disease Vector Mosquito Aedes aegypti, Current Biology
