Localizado el GPS cerebral de las hormigas del desierto
Un equipo de la Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) ha podido determinar en qué parte del cerebro de las hormigas del desierto se procesa la información magnética para su sistema de navegación.
Miden sólo unos pocos centímetros de altura y su cerebro tiene una estructura comparativamente simple con menos de 1 millón de neuronas. Sin embargo, las hormigas del desierto del género Cataglyphis poseen habilidades que las distinguen de muchas otras criaturas: estos animales pueden orientarse en el campo magnético de la Tierra.
En un nuevo estudio publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences, el equipo muestra que la información sobre el campo magnético de la Tierra se procesa principalmente en la brújula interna de las hormigas -el llamado complejo central-, y en el denominado cuerpo de hongo -el centro de aprendizaje y memoria de estos animales-.
El profesor Wolfgang Rössler, titular de la Cátedra de Fisiología del Comportamiento y Sociobiología de la Universidad de Würzburg, la Dra. Pauline Fleischmann, ex científica de la Cátedra de Fisiología del Comportamiento y Sociobiología y ahora miembro del grupo de trabajo de Neurosensorial/Navegación Animal de la Universidad de Oldenburg y el Dr. Robin Grob, que desde entonces pasó de la cátedra de Rössler a la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología en Trondheim, fueron los responsables de este estudio.
"Antes de que una hormiga abandone por primera vez su nido subterráneo y vaya en busca de alimento, tiene que calibrar su sistema de navegación", explica Fleischmann en un comunicado. Durante los llamados paseos de aprendizaje, los animales exploran el entorno inmediato alrededor de la entrada del nido y hacen piruetas repetidamente alrededor del eje de su propio cuerpo con breves paradas intermedias. Durante estas pausas, siempre miran exactamente hacia la entrada del nido, aunque no puedan ver el pequeño agujero en el suelo.
Gracias a sus estudios de campo en el sur de Grecia, donde son nativas las hormigas Cataglyphis, Fleischmann y sus colegas pudieron demostrar que las hormigas del desierto se orientan hacia el campo magnético de la Tierra durante la fase de caminata de aprendizaje. Fleischmann y Grob investigaron el comportamiento de orientación de las hormigas mientras se manipulaba el campo magnético, pero también buscaron cambios en el sistema nervioso de Cataglyphis como expresión de la experiencia recién adquirida.
Los zoólogos se concentraron en obreras jóvenes que aún no habían realizado ningún paseo de aprendizaje. A las hormigas sólo se les permitió partir en el marco de experimentos planificados con precisión, a veces en condiciones naturales, a veces en un campo magnético permanentemente manipulado que, por ejemplo, mostraba direcciones caóticas o no permitía una orientación horizontal. Esta información direccional defectuosa no fue un sistema de referencia confiable para el comportamiento de las hormigas al mirar hacia la entrada del nido durante las caminatas de aprendizaje.
"Nuestros análisis neuroanatómicos del cerebro muestran que las hormigas expuestas a un campo magnético alterado tienen un volumen menor y menos complejos sinápticos en un área del cerebro responsable de la integración de la información visual y el aprendizaje, el llamado cuerpo en forma de hongo", explican Fleischmann y Grob. En el complejo central, la región del cerebro de la hormiga en la que se ancla la orientación espacial, se observaron los mismos hallazgos bajo ciertas condiciones.
Las hormigas del desierto a las que se les permitió hacer sus primeras excursiones en condiciones naturales eran claramente diferentes. Sus experiencias sensoriales, una combinación de información sobre el campo magnético, la posición del sol y el entorno visual, desencadenaron un proceso de aprendizaje que fue acompañado de cambios estructurales en las neuronas y un aumento de las conexiones sinápticas en las mencionadas regiones cerebrales.
Según los científicos, esto lleva a la conclusión de que la información magnética no sólo sirve como brújula para la navegación, sino también como sistema de referencia global, crucial para la formación de la memoria espacial.
Los resultados de sus experimentos demuestran "que las hormigas necesitan una brújula magnética que funcione durante sus paseos de aprendizaje para calibrar su brújula visual y al mismo tiempo almacenar imágenes del entorno del nido en su memoria a largo plazo", dicen Fleischmann y Grob. Al mismo tiempo, su investigación va mucho más allá del campo de la calibración de brújulas en hormigas.
Rössler destaca que "los resultados proporcionan información valiosa sobre cómo los estímulos multisensoriales pueden influir en la plasticidad neuronal de los circuitos cerebrales para la navegación en una fase crítica de la maduración cerebral".
Como siguiente paso, el equipo quiere investigar en qué órgano sensorial la hormiga del desierto recibe la información magnética y a través de qué vías sensoriales se transmite y procesa. Esto aún no se ha logrado con ninguna especie animal que se oriente hacia el campo magnético de la Tierra.
Debido a su sistema nervioso manejable y relativamente pequeño, los insectos, a los que pertenece Cataglyphis, ofrecen una oportunidad única para investigar las bases neuronales de la orientación magnética en todos los niveles.
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