Una gran parte del cerebro del pulpo se dedica al procesamiento visual
Es difícil para el pulpo elegir un solo y alucinante truco. Nada a través de la propulsión a chorro, dispara químicos de tinta a sus enemigos y puede cambiar su piel en segundos para mezclarse con su entorno.
Un equipo de investigadores de la Universidad de Oregón (UO) está investigando otra distintiva característica de este animal marino de ocho brazos: sus extraordinarias capacidades visuales.
En un nuevo artículo científico, presentan un mapa detallado del sistema visual del pulpo, clasificando diferentes tipos de neuronas en una parte del cerebro dedicada a la visión. El mapa es un recurso para otros neurocientíficos, ya que brinda detalles que podrían guiar futuros experimentos. Y también podría enseñarnos algo sobre la evolución de los cerebros y los sistemas visuales en general.
El laboratorio de Cris Niell en la UO estudia la visión, sobre todo en ratones. Pero hace unos años, la postdoctoral Judit Pungor trajo una nueva especie al laboratorio: el pulpo de dos manchas de California (Octopus bimaculoides).
Si bien no se usa tradicionalmente como sujeto de estudio en el laboratorio, este cefalópodo captó rápidamente el interés de los neurocientíficos de la UO. A diferencia de los ratones, que no son conocidos por tener una buena visión, "los pulpos tienen un sistema increíble visual y una gran parte de su cerebro se dedica al procesamiento visual", dijo Niell. "Tienen un ojo que es notablemente similar al ojo humano, pero después de eso, el cerebro es completamente diferente".
El último ancestro común entre pulpos y humanos fue hace 500 millones de años, y desde entonces las especies han evolucionado en contextos muy diferentes. Por lo tanto, los científicos no sabían si los paralelos en los sistemas visuales se extendían más allá de los ojos o si el pulpo estaba usando tipos completamente diferentes de neuronas y circuitos cerebrales para lograr resultados similares.
Imagen derecha: Imagen fluorescente del cerebro del pulpo que muestra la ubicación de diferentes tipos de neuronas. Crédito: Niell Lab
"Al ver cómo evolucionó el ojo del pulpo de manera convergente de manera similar a la nuestra, es genial pensar en cómo el sistema visual del pulpo podría ser un modelo para comprender la complejidad del cerebro de manera más general", dijo Mea Songco-Casey, estudiante de posgrado en el laboratorio de Niell y primera autora en el artículo. "Por ejemplo, ¿Existen tipos de células fundamentales que se requieren para este cerebro complejo tan inteligente?"
Aquí, el equipo utilizó técnicas genéticas para identificar diferentes tipos de neuronas en el lóbulo óptico del pulpo, la parte del cerebro dedicada a la visión.
Escogieron seis clases principales de neuronas, distinguidas en función de las señales químicas que envían. Al observar la actividad de ciertos genes en esas neuronas, se revelaron más subtipos, lo que proporcionó pistas sobre roles más específicos.
En algunos casos, los investigadores identificaron grupos particulares de neuronas en arreglos espaciales distintivos, por ejemplo, un anillo de neuronas alrededor del lóbulo óptico que emite señales usando una molécula llamada octopamina. Las moscas de la fruta usan esta molécula, que es similar a la adrenalina, para aumentar el procesamiento visual cuando la mosca está activa. Así que quizás podría tener un papel similar en los pulpos.
"Ahora que sabemos que existe este tipo de célula muy específico, podemos comenzar a investigar y descubrir qué hace", dijo Niell.
Imagen: Investigación sobre el sistema visual del pulpo
Alrededor de un tercio de las neuronas en los datos no parecían completamente desarrolladas. El cerebro del pulpo sigue creciendo y agregando nuevas neuronas a lo largo de la vida del animal. Estas neuronas inmaduras, aún no integradas en los circuitos cerebrales, eran una señal del cerebro en proceso de expansión.
Sin embargo, el mapa no reveló conjuntos de neuronas que claramente se transfirieron de humanos u otros cerebros de mamíferos, como pensaron los investigadores.
"En el nivel obvio, las neuronas no se mapean entre sí, están usando diferentes neurotransmisores", dijo Niell. "Pero tal vez estén haciendo el mismo tipo de cálculos, solo que de una manera diferente".
Profundizar más también requerirá tener un mejor manejo de la genética de los cefalópodos. Debido a que el pulpo no se ha utilizado tradicionalmente como animal de laboratorio, muchas de las herramientas que se utilizan para la manipulación genética precisa en moscas de la fruta o ratones aún no existen para el pulpo, dijo Gabby Coffing, estudiante de posgrado en el laboratorio de Andrew Kern. que trabajó en el estudio.
"Hay muchos genes de los que no tenemos idea de cuál es su función, porque no hemos secuenciado los genomas de muchos cefalópodos", dijo Pungor. Sin datos genéticos de especies relacionadas como punto de comparación, es más difícil deducir la función de neuronas particulares.
El equipo de Niell está listo para el desafío. Ahora están trabajando para mapear el cerebro del pulpo más allá del lóbulo óptico, viendo cómo algunos de los genes en los que se centraron en este estudio aparecen en otras partes del cerebro. También están grabando desde las neuronas en el lóbulo óptico, para determinar cómo procesan la escena visual.
Con el tiempo, su investigación podría hacer que estos misteriosos animales marinos sean un poco menos turbios y también arrojar un poco de luz sobre nuestra propia evolución.
El equipo informa sus hallazgos el 31 de octubre en Current Biology: Cell types and molecular architecture of the Octopus bimaculoides visual system
