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Descubierta la principal neurona que controla el movimiento en los gusanos, importante para el tratamiento humano
Último revisado: 02.07.2025
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Investigadores de Sinai Health y la Universidad de Toronto han descubierto un mecanismo en el sistema nervioso del diminuto gusano redondo C. elegans que podría tener implicaciones significativas para el tratamiento de enfermedades humanas y el desarrollo de la robótica.
El estudio, dirigido por Mei Zhen y sus colegas del Instituto de Investigación Lunenfeld-Tanenbaum, se publica en la revista Science Advances y revela el papel clave de una neurona específica llamada AVA en el control de la capacidad del gusano para cambiar entre el movimiento hacia adelante y hacia atrás.
Es esencial que los gusanos se arrastren hacia las fuentes de alimento y se retiren rápidamente del peligro. Este comportamiento, donde ambas acciones son mutuamente excluyentes, es típico de muchos animales, incluidos los humanos, que no pueden sentarse y correr al mismo tiempo.
Los científicos han creído durante mucho tiempo que el control del movimiento en los gusanos se logra mediante la simple interacción de dos neuronas: AVA y AVB. Se pensaba que la primera promovía el movimiento hacia atrás, la segunda el movimiento hacia adelante, y que cada una inhibía a la otra para controlar la dirección del movimiento.
Sin embargo, nuevos datos del equipo de Zhen desafían esta perspectiva, revelando una interacción más compleja en la que la neurona AVA desempeña una doble función. No solo detiene inmediatamente el movimiento hacia adelante al suprimir el BAV, sino que también mantiene la estimulación a largo plazo del BAV para asegurar una transición fluida hacia atrás.
Este descubrimiento resalta la capacidad de la neurona AVA para controlar finamente el movimiento a través de diferentes mecanismos dependiendo de diferentes señales y en diferentes escalas de tiempo.
"Desde una perspectiva de ingeniería, este es un diseño muy económico", afirma Zheng, profesor de genética molecular en la Facultad de Medicina Temerty de la Universidad de Toronto. "Una inhibición fuerte y sostenida del circuito de retroalimentación permite al animal responder a condiciones adversas y escapar. Al mismo tiempo, la neurona de control continúa bombeando un gas constante al circuito de avance para desplazarse a lugares seguros".
Jun Meng, ex estudiante de doctorado en el laboratorio de Zheng que dirigió el estudio, dijo que comprender cómo los animales hacen la transición entre esos estados motores opuestos es clave para entender cómo se mueven los animales, así como para la investigación de los trastornos neurológicos.
El descubrimiento del papel dominante de la neurona AVA ofrece nuevas perspectivas sobre los circuitos neuronales que los científicos han estudiado desde el advenimiento de la genética moderna hace más de medio siglo. El laboratorio de Zheng utilizó con éxito tecnología de vanguardia para modular con precisión la actividad de neuronas individuales y registrar datos de gusanos vivos en movimiento.
Zhen, también profesor de biología celular y de sistemas en la Facultad de Artes y Ciencias de la Universidad de Toronto, destaca la importancia de la colaboración interdisciplinaria en este estudio. Meng dirigió los experimentos clave, y Bin Yu, estudiante de doctorado en el laboratorio de Shangbang Gao en la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong (China), realizó los registros eléctricos de las neuronas.
Tosif Ahmed, ex investigador postdoctoral en el laboratorio de Zheng y ahora investigador teórico en el campus de investigación Janelia del HHMI en los EE. UU., dirigió el modelado matemático que fue importante para probar hipótesis y obtener nuevos conocimientos.
AVA y AVB presentan diferentes rangos y dinámicas de potencial de membrana. Fuente: Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adk0002
Los hallazgos del estudio proporcionan un modelo simplificado para estudiar cómo las neuronas pueden gestionar múltiples roles en el control del movimiento, un concepto que también podría aplicarse a las condiciones neurológicas humanas.
Por ejemplo, la doble función del AVA depende de su potencial eléctrico, regulado por los canales iónicos de su superficie. Zheng ya investiga cómo mecanismos similares podrían estar involucrados en una afección poco común conocida como síndrome CLIFAHDD, causada por mutaciones en canales iónicos similares. Los nuevos hallazgos también podrían contribuir al diseño de sistemas robóticos más adaptativos y eficientes, capaces de realizar movimientos complejos.
“Desde los orígenes de la ciencia moderna hasta la investigación de vanguardia actual, organismos modelo como C. elegans han desempeñado un papel fundamental en el descubrimiento de la complejidad de nuestros sistemas biológicos”, afirmó Anne-Claude Gingras, directora del Instituto de Investigación Lunenfeld-Tanenbaum y vicepresidenta de investigación de Sinai Health. “Este estudio es un excelente ejemplo de cómo podemos aprender de animales sencillos y aplicar ese conocimiento al avance de la medicina y la tecnología”.