Lo que las sanguijuelas revelan sobre movimiento

Claudia López Lloreda tradujo este artículo.

Read this article in English.

Leia este artigo em português.

Cuando Lidia Szczupak se encontró estancada en su investigación científica, recurrió a la sanguijuela medicinal Hirudo verbana para ayudarla a salir.

Ella había estado estudiando cómo las neuronas determinan las características de las fibras musculares rápidas y lentas en los sapos. “Fue un fracaso”, dice Szczupak, profesora del departamento de fisiología y biología celular molecular en la Universidad de Buenos Aires. El trabajo consistía en hacer cultivos celulares utilizando fibras disectadas de animales recolectados en su entorno natural. Pero debido al clima sociopolítico que se vivía entonces en Argentina, ella carecía de la infraestructura y las herramientas necesarias para llevar a cabo estos estudios y los cultivos se contaminaban a menudo. “Fue un punto muy bajo [en la ciencia en Argentina]”, dice ella, recordando su frustración.

Pero entonces conoció a John Nicholls, neurocientífico de Stanford University y autor del libro Neurobiología de la sanguijuela, el cual argumenta que las sanguijuelas invertebradas son un modelo útil para estudiar la base neuronal de la locomoción, entre otros fenómenos complejos. Nicholls inspiró a Szczupak a asistir a un curso sobre el animal en el Marine Biological Laboratory y, una vez convencida del potencial del gusano, cambió su modelo.

Las sanguijuelas tienen 21 segmentos corporales centrales—o ganglios—, cada uno con su propio conjunto de neuronas sensoriales y motoras, y “cada segmento es exactamente igual al siguiente”, dice Szczupak. Además, “los movimientos son bien claros; las neuronas son gigantes y fáciles de estudiar”. La sencillez de este plano corporal y motor facilita la perturbación de las neuronas y circuitos y permite descubrir cómo contribuyen al movimiento. 

Por ejemplo, incluso sin cerebro ni información sensorial, los ganglios individuales pueden producir actividad motora rítmica y coordinar uno con el otro para crear una red global que impulsa el movimiento, encontró Szczupak. Pero el movimiento también es controlado localmente: cada segmento utiliza señales inhibitorias para modular la actividad de neuronas motoras, lo cual determina fases específicas del desplazamiento, ella y su equipo informaron a principios de este año.

Szczupak habló con The Transmitter sobre cómo las sanguijuelas mantienen el equilibrio, los movimientos que pueden realizar sin su cerebro y lo que su simplicidad puede aportar a la neurociencia.

Esta entrevista ha sido editada para brevedad y claridad. 

The Transmitter: ¿Qué hace a las sanguijuelas un buen modelo para estudiar el sistema nervioso?

Lidia Szczupak: Lo especial de la sanguijuela es que tiene un patrón motor claro que puede ser estudiado al nivel de un segmento, porque un segmento tiene que hacer lo mismo que el siguiente. Cuando tienes información sobre un segmento, tienes información sobre el organismo completo. Pero para que el animal pueda sobrevivir y moverse por el mundo, tiene que coordinar esos segmentos.

TT: ¿En qué aspecto específico de control motor estás interesada?

LS: Las sanguijuelas se mueven ya sea nadando en el agua o reptando sobre las superficies. Para hacer eso, el animal tiene que generar un patrón motor que, para cada segmento, tiene que alargarse y contraerse. Lo hace para un segmento, pero luego tiene que estar coordinado en una organización anteroposterior para que el animal completo pueda contraer y estirar de forma concertada. Yo estudio cómo el sistema nervioso coordina las señales que permiten al animal moverse.

TT: ¿Qué has aprendido de cómo las sanguijuelas se mueven?

LS: El animal organiza su movimiento tomando en consideración las medidas necesarias para mantener el equilibrio. El animal alarga su parte delantera, pero deja su centro de masa en la parte posterior hasta que alcanza una posición donde se siente seguro y entonces mueve su centro de masa. El animal no se limita a alargarse y contraerse mecánicamente sin ninguna consideración más allá de la repetición de los movimientos.

TT: ¿Cómo el sistema nervioso coordina ese movimiento?

LS: Uno podría pensar que el cerebro coordina todos los ganglios. Descubrimos que ese no es el caso. Muchas de las señales de coordinación son generadas por la cadena de ganglios sin el cerebro. Las señales que producen esa coordinación se transmiten tanto hacia delante como hacia atrás. Aunque el animal avanza su movimiento de anterior a posterior—como si los ganglios anteriores le dicen a los ganglios posteriores qué hacer—, los ganglios posteriores también envían el mensaje a los ganglios anteriores: “No empieces tu movimiento hasta que yo termine el mío”.

TT: ¿Cuán grande es la comunidad de la sanguijuela y para qué más se utiliza el animal?

LS: Al momento que yo entré como investigadora postdoctoral, la comunidad era muy pequeña pero activa. Desafortunadamente, hoy el número de laboratorios que utilizan la sanguijuela para estudiar principios neurofisiológicos es muy pequeño. Muchos en la comunidad se han retirado, incluyendo mi mentor de posdoctorado William Kristan. Hay un grupo en México que está trabajando en cómo las células liberan neurotransmisores, pero es difícil, especialmente con la falta de herramientas genéticas. En este momento, la ciencia en general en Argentina es muy difícil; la ciencia con la sanguijuela es más difícil.

TT: ¿Qué herramientas ayudarían a los investigadores a estudiar las sanguijuelas?

LS: Un gran paso hacia adelante sería lograr que las neuronas expresen sensores de calcio, lo cual es trivial en Drosophila ya que puedes hacer a cualquier célula expresar sensores de calcio. En la sanguijuela, eso es muy difícil porque los embriones son muy pequeños y nunca han sido cultivados fuera de su capullo, haciendo difícil inyectarlos con reactivos.

TT: ¿Qué crees que pueden aportar las sanguijuelas a la neurociencia?

LS: Si quieres entender cómo funcionan realmente las redes neuronales, necesitas un animal en el que puedas comprobar tu hipótesis de manera muy directa. Las herramientas que tenemos hoy en día en la neurociencia son muy potentes para recopilar enormes cantidades de información sobre las neuronas, pero es como ir a una cafetería, colocar sensores de sonido y tratar de inferir de qué habla la sociedad a partir del ruido de múltiples conversaciones. En el caso de la sanguijuela, puedes sentarte a la mesa y escuchar de qué trata la conversación.