Los humanos son animales sociales. Pero no están solos en su tendencia a asociarse con otros individuos de la misma especie (congéneres) para alcanzar sus objetivos. De hecho, en la naturaleza se observan abundantemente manadas de mamíferos, bandadas de pájaros o cardúmenes de peces. ¿Cómo reconoce el cerebro de un animal a otros animales de su propia especie? Los científicos del Instituto Max Planck para la Inteligencia Biológica estudian este proceso en peces cebra jóvenes. Ahora descubrieron un circuito neuronal que media la atracción social. Esta vía especializada, que se extiende desde la retina hasta el cerebro, permite al pez cebra detectar y acercarse a sus congéneres cercanos.
Identificación de la propia especie
Los seres humanos y muchos otros animales viven en sociedades. En un nivel fundamental, las interacciones sociales requieren que los individuos identifiquen a los demás como pertenecientes a su propia especie. Esto suele suceder en fracciones de segundo, a menudo instintivamente. Sin embargo, revelar los circuitos neuronales que subyacen a este comportamiento es cualquier cosa menos trivial.
“Existe un desafío inherente en el estudio de las interacciones sociales: para nosotros, como observadores, las acciones y las reacciones se entremezclan, tanto en el comportamiento animal como a nivel neuronal“, explica Johannes Larsch, líder del proyecto en el departamento de Herwig Baier. “Esto se debe a que los individuos que participan en estas interacciones se influyen mutuamente. Ambos son, al mismo tiempo, emisores y receptores de señales sociales. Ha sido particularmente difícil investigar el papel del sistema visual y sus áreas cerebrales asociadas“.
Estímulo visual para el comportamiento de agrupamiento
No obstante, el equipo de Johannes Larsch encontró una manera de dilucidar la importancia del sistema visual en las interacciones sociales. Los científicos desarrollaron una configuración experimental de realidad virtual para larvas de pez cebra que simula a sus congéneres. Todo lo que se necesita es un punto proyectado en una pantalla, que, y esto es importante, se mueve por la pantalla con un patrón de movimiento espasmódico que es el estereotipo de un pez cebra nadando. Los animales no pueden resistir esta señal: la siguen durante horas, aparentemente confundiendo el punto en movimiento con un congénere real. Los investigadores habían descubierto así un estímulo visual definido que desencadena el comportamiento de shoaling (agrupamiento de peces en bancos).
El equipo ahora podría investigar el procesamiento neuronal del estímulo. Para hacerlo, ampliaron su configuración de realidad virtual permitiéndoles medir simultáneamente la actividad en el cerebro de los peces. Los experimentos revelaron que un punto en movimiento activa un conjunto específico de neuronas en una región del cerebro conocida como tálamo. La misma área del tálamo se activa cuando otra larva de pez cebra nada cerca.
“El tálamo es un centro de control sensorial del cerebro que integra y transmite entradas sensoriales“, explica Johannes Larsch. La información sensorial se procesa en su ruta hacia el tálamo, primero en la retina y luego en el tectum, un importante centro visual del cerebro de los vertebrados. Cuando la información llega al tálamo, ya se ha filtrado en busca de señales sociales, como los movimientos bruscos de un posible congénere.
Las células nerviosas identificadas por los investigadores en esta región conectan el sistema visual del pez cebra con otras regiones del cerebro que están activas durante el comportamiento social. “Ya sabíamos que estas otras regiones del cerebro juegan un papel en el control del comportamiento social. Sin embargo, los estímulos visuales que las activan eran desconocidos. Nuestro trabajo ha llenado este vacío de conocimiento y ha revelado las vías neuronales que transmiten las señales“, dice Larsch.
La importancia de las neuronas recién identificadas se confirmó cuando los investigadores bloquearon específicamente la función de estas células. Las larvas de pez cebra perdieron su interés en los congéneres, así como en los puntos en movimiento, y ya casi no los seguían. “Las neuronas que descubrimos regulan el enfoque social y la afiliación en el pez cebra”, dice Johannes Kappel, estudiante graduado y autor principal del estudio. “Los humanos también poseen un tálamo, y muchos procesos neuronales se han conservado durante la evolución. También tenemos regiones cerebrales que están activas cuando percibimos movimientos faciales o corporales, pero no se ha explorado la importancia de estas regiones para el comportamiento social”.
El estudio de Kappel, Larsch, Baier y sus colaboradores ha arrojado luz sobre una parte del cerebro cuya activación proporciona el “pegamento” elemental para la unión de dos peces cebra. Colectivamente, tales interacciones a pequeña escala crean cardúmenes de peces. El comportamiento social está impulsado por redes de cerebros, que son a su vez redes de neuronas. Baier concluye: “Los hallazgos neurobiológicos, como el nuestro, quizás puedan inspirar y enriquecer el pensamiento sobre la autoorganización de las sociedades animales en general, que actualmente es dominio de otras disciplinas científicas“.
Referencias
Fuente original: Instituto Max Planck
Referencia del estudio:
Johannes M. Kappel, Dominique Förster, Katja Slangewal, Inbal Shainer, Fabian Svara, Joseph C. Donovan, Shachar Sherman, Michał Januszewski, Herwig Baier, Johannes Larsch. Visual recognition of social signals by a tectothalamic neural circuit. Nature, 2022; DOI: 10.1038/s41586-022-04925-5