Una mosca de la fruta empieza a zumbar alrededor de la comida durante un picnic, así que agitas la mano sobre el insecto y lo ahuyentas. Pero cuando el insecto huye de la escena, ¿lo hace porque realmente está asustado? Mediante el uso de moscas de la fruta para estudiar los componentes básicos de la emoción, un nuevo estudio de Caltech informa que la respuesta de una mosca ante un estímulo sombrío desde arriba podría ser análoga a un estado emocional negativo como el miedo, un hallazgo que algún día podría ayudarnos a comprender los circuitos neuronales implicados en las emociones humanas.
El estudio, realizado en el laboratorio de David Anderson, profesor Seymour Benzer de Biología e investigador del Instituto Médico Howard Hughes, se publicó en línea el 14 de mayo en la revista Current Biology.
Los insectos son un modelo importante para estudiar las emociones; aunque los ratones están más cerca de los humanos en el árbol genealógico evolutivo, la mosca de la fruta tiene un sistema neurológico mucho más sencillo y fácil de estudiar. Sin embargo, estudiar las emociones en insectos o en cualquier otro animal también puede ser complicado. Como los investigadores conocen la experiencia de las emociones humanas, podrían antropomorfizar las de un insecto, tal como uno podría suponer que la mosca ahuyentada se fue de su plato porque tenía miedo de su mano. Pero hay varios problemas con esa suposición, señala el investigador posdoctoral William T. Gibson, primer autor del artículo.
«Hay dos dificultades cuando tomamos nuestras propias experiencias y luego decimos que quizá también ocurren en una mosca. En primer lugar, el cerebro de una mosca es muy distinto del suyo y, en segundo lugar, la historia evolutiva de una mosca es tan distinta de la suya que, incluso si pudiera demostrar sin lugar a dudas que las moscas tienen emociones, probablemente esas emociones no serían las mismas que usted tiene», afirma. «Por estas razones, en nuestro estudio quisimos adoptar un enfoque objetivo».
Anderson, Gibson y sus colegas lo hicieron descomponiendo la idea de una emoción en elementos básicos, los llamados primitivos emocionales, un concepto desarrollado previamente por Anderson y Ralph Adolphs, profesor Bren de Psicología y Neurociencia y profesor de Biología.
«Durante décadas ha habido un debate continuo sobre qué significa “emoción”, y no existe una definición generalmente aceptada. En un artículo que Ralph Adolphs y yo escribimos recientemente, presentamos la perspectiva de que las emociones son un tipo de estado cerebral interno con ciertas propiedades generales que puede existir independientemente de los sentimientos subjetivos y conscientes, que solo pueden estudiarse en humanos», afirma Anderson. «Eso significa que podemos estudiar esos estados cerebrales en modelos animales como moscas o ratones sin preocuparnos por si tienen “sentimientos” o no. Usamos los comportamientos que expresan esos estados como indicador».
Gibson explica por analogía que las emociones pueden desglosarse en estos primitivos emocionales, del mismo modo que un color secundario, como el naranja, puede separarse en dos colores primarios, amarillo y rojo. «Y si podemos demostrar que las moscas de la fruta presentan todos estos primitivos distintos pero necesarios, quizá podamos argumentar que también tienen una emoción, como el miedo».
Los primitivos emocionales analizados en el estudio de las moscas pueden entenderse en el contexto de un estímulo asociado con el miedo humano: el sonido de un disparo. Si oye un disparo, el sonido puede desencadenar una sensación negativa. Esta sensación, un primitivo llamado valencia, probablemente hará que se comporte de otra manera durante varios minutos. Este es un primitivo llamado persistencia. La exposición repetida al estímulo también debería producir una respuesta emocional mayor: un primitivo llamado escalabilidad; por ejemplo, el sonido de 10 disparos le daría más miedo que el sonido de un solo disparo.
Gibson dice que otro primitivo del miedo es que se generaliza a distintos contextos; esto significa que, si estuviera almorzando o haciendo otra cosa cuando se disparó el arma, el miedo se apoderaría de usted y lo distraería de su comida. La transituacionalidad es otro primitivo que podría hacer que produjera la misma reacción de temor ante un estímulo no relacionado, como el sonido de un coche petardeando.
Los investigadores eligieron estudiar estos cinco primitivos observando a los insectos ante un estímulo que induce miedo. Como las respuestas conductuales defensivas ante amenazas visuales desde arriba son comunes en muchos animales, los investigadores crearon un aparato que hacía pasar una paleta oscura por encima del hábitat de las moscas. A continuación, se registraron los movimientos de las moscas mediante un programa informático creado en colaboración con Pietro Perona, profesor Allen E. Puckett de Ingeniería Eléctrica.
Los investigadores analizaron las respuestas de las moscas al estímulo y descubrieron que los insectos mostraban todos estos primitivos emocionales. Por ejemplo, las respuestas eran escalables: cuando la paleta pasaba por encima, las moscas se quedaban inmóviles, saltaban para alejarse del estímulo o entraban en un estado de excitación elevada, y cada respuesta aumentaba con el número de veces que se presentaba el estímulo. Además, cuando moscas hambrientas se reunían alrededor de la comida, el estímulo hacía que la abandonaran durante varios segundos y corrieran por el recinto hasta que disminuía su estado de excitación elevada y regresaban a la comida, lo que mostraba los primitivos de generalización contextual y persistencia.
«Estos experimentos aportan pruebas objetivas de que los estímulos visuales diseñados para imitar a un depredador que se aproxima desde arriba pueden inducir en las moscas un estado interno persistente y escalable de excitación defensiva, que puede influir en su comportamiento posterior durante minutos después de que haya pasado la amenaza», afirma Anderson. «Para nosotros, eso supone un gran paso más allá de intuir sin más que una mosca que huye de una amenaza visual debe de tener “miedo”, basándonos en nuestras suposiciones antropomórficas. Sugiere que la respuesta de las moscas a la amenaza es más rica y compleja que un reflejo robótico de evitación».
En el futuro, los investigadores afirman que planean combinar la nueva técnica con técnicas genéticas y con imágenes de la actividad cerebral para identificar los circuitos neuronales que subyacen a estos comportamientos defensivos. Su objetivo final es identificar poblaciones específicas de neuronas en el cerebro de la mosca de la fruta que sean necesarias para los primitivos emocionales y determinar si estas funciones se conservan en organismos superiores, como los ratones o incluso los humanos.
Aunque la presencia de estos primitivos sugiere que las moscas podrían estar reaccionando al estímulo basándose en algún tipo de emoción, los investigadores se apresuran a señalar que esta nueva información no demuestra —ni se propuso establecer— que las moscas puedan sentir miedo, felicidad, ira o cualquier otro sentimiento.
«Nuestro trabajo puede abordar preguntas sobre los mecanismos y las propiedades funcionales de los estados emocionales, pero no puede responder a la pregunta de si las moscas tienen sentimientos», afirma Gibson.
El estudio, titulado «Las respuestas conductuales a un estímulo repetitivo expresan un estado persistente de excitación defensiva en Drosophila» se publicó en la revista Current Biology. Además de Gibson, Anderson y Perona, los coautores de Caltech incluyen al estudiante de posgrado Carlos Gonzalez, a la estudiante de grado Rebecca Du, a las antiguas asistentes de investigación Conchi Fernandez y Panna Felsen (BS ’09, MS ’10), y al antiguo investigador posdoctoral Michael Maire. Los coautores Lakshminarayanan Ramasamy y Tanya Tabachnik pertenecen al campus de investigación Janelia del Instituto Médico Howard Hughes (HHMI). El trabajo recibió financiación de los Institutos Nacionales de Salud, HHMI y la Fundación Gordon y Betty Moore.
Este artículo se publica en colaboración con Caltech. La publicación no implica que el Foro Económico Mundial respalde estas opiniones.
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Autor: Jessica Stoller-Conrad es redactora de ciencia en Caltech.
Imagen: Se ven moscas en el principal vertedero de basura de Yakarta, en el distrito de Bantar Gebang. REUTERS/Beawiharta.
