La vida del pequeño gusano llamado Caenorhabditis elegans consiste principalmente en buscar comida, comer comida y poner huevos. Entonces, cuando cualquiera de estos comportamientos se interrumpe, hay motivo de preocupación. En un nuevo estudio, los científicos del Instituto Salk descubrieron que la dopamina, un químico cerebral que « siente bien », regula el comportamiento ansioso de los gusanos en presencia de depredadores mordisqueadores.

Los hallazgos, publicados en eLife el 11 de julio de 2023, iluminan cómo esta vía cerebral regulada por la dopamina puede estar relacionada con la ansiedad y podría proporcionar información sobre las condiciones humanas, como el trastorno de estrés postraumático (TEPT).

« Los gusanos son un modelo maravilloso para estudiar la ansiedad porque la causa de su ansiedad generalmente se conoce, como la depredación », dice el profesor Sreekanth Chalasani, autor principal del nuevo trabajo. « Por lo tanto, podemos usar gusanos para comprender mejor las vías neuronales fundamentales relacionadas con la ansiedad y las respuestas al estrés que podrían conservarse en todas las especies ».

En este estudio, los investigadores observaron lo que sucedió cuando una especie de gusano depredador (Pristionchus pacificus) mordió a los gusanos, disuadiéndolos de comer la fuente de alimento. En respuesta, los gusanos se alejaron de la fuente de alimento y los depredadores pudieron comer más. Además, los gusanos también pusieron sus huevos lejos de la antigua fuente de alimento y de la amenaza de depredación.

Los investigadores notaron que los gusanos se mantendrían alejados incluso después de que los depredadores se hubieran ido, lo que indica que los gusanos estaban aprendiendo que era más seguro mantenerse alejados. Además, el comportamiento de poner los huevos lejos de los depredadores estaba regulado por la dopamina. Pero cuando los investigadores bloquearon las vías de dopamina en los gusanos, no evitaron a los depredadores con tanta frecuencia para poner sus huevos.

« Para comprender cómo funciona el cerebro, es importante estudiarlo en su contexto natural », dice la coautora principal Amy Pribadi, exestudiante investigadora de posgrado en el laboratorio de Chalasani. « Para hacer eso, podemos usar un gusano simple con un entorno natural fácilmente construido, luego observar cómo las redes y moléculas cerebrales de ese gusano modulan el comportamiento en ese entorno ‘natural' ».

Además, los investigadores exploraron cómo la presencia de parches más pequeños de comida lejos de la principal fuente de alimento impactó en las interacciones entre gusanos y depredadores. Si bien los depredadores estaban ocupados monopolizando una fuente principal de alimento, la presencia de fuentes de alimento alternativas (aunque más pequeñas) en otros lugares hizo que los gusanos tuvieran más probabilidades de evitar a los depredadores.

« Los gusanos toman decisiones basadas en cambios ambientales similares a los animales y humanos más complejos », dice el coautor principal Michael Rieger, investigador postdoctoral en el laboratorio de Chalasani. « La dificultad para adaptarse al cambio, especialmente debido a la amenaza o el estrés, es común en los humanos, especialmente en aquellos con trastornos neurológicos. Nuestra investigación en este organismo simple revela nuevas vías para explorar la neurociencia de la toma de decisiones, que esperamos pueda generalizar a todos. el camino hacia arriba en la cadena alimenticia hasta los humanos ».

En el futuro, el equipo examinará el papel de otro químico cerebral llamado serotonina en este comportamiento evasivo, ya que se sabe que la serotonina regula otros comportamientos dependientes de la dopamina, como buscar comida. También esperan que su estudio sirva como trampolín para futuras investigaciones sobre el impacto de otras vías de señalización cerebral que influyen en la alimentación, la reproducción y otros comportamientos.

« Al mirar a los gusanos, capturas tanta biología intrincada en un animal que ha evolucionado durante miles de millones de años », dice Chalasani. « Cualquier conocimiento, incluso en los gusanos, sobre los mecanismos de los comportamientos depredador-presa enriquece nuestra comprensión de tantos otros fenómenos que exhiben esta relación biológica de tira y afloja, como la coevolución de los animales y su entorno o el delicado equilibrio de conversaciones químicas entre las células ».

Otros autores incluyen a Kaila Rosales y Kirthi C. Reddy de Salk.

El trabajo fue apoyado por una beca de investigación de posgrado de la Fundación Nacional de Ciencias, una subvención de innovación del Instituto Kavli de Cerebro y Mente y los Institutos Nacionales de Salud (R01 MH113905).