LO QUE DE VERDAD DECIDE EL CABLEADO DE LA MOSCA

Los científicos disponen ya de diagramas de cableado completos, sinapsis a sinapsis, del cordón nervioso de la mosca de la fruta adulta: uno de un macho (MANC), uno de una hembra y uno de todo el sistema nervioso central de un macho (MaleCNS). Las simulaciones construidas sobre estos conectomas ya reproducen respuestas sensoriales y una actividad rítmica de las patas que se parece a caminar.

Pero un modelo que camina no demuestra que su cableado preciso importe. Las redes de unidades interconectadas oscilan con facilidad, y unas estadísticas generales —cuántas conexiones tiene cada neurona— ya determinan buena parte de su comportamiento. Isabel Guan, de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong, y sus colegas de la Universidad Politécnica de Hong Kong, la Universidad Tecnológica de Nanyang y la empresa ZENBOT se propusieron comprobar qué rasgos del movimiento de las patas dependen realmente del cableado específico.

Cableado real frente a copias desordenadas

Construyeron modelos del sistema motor de las patas a partir de dos conectomas independientes: MaleCNS, con 10 173 neuronas y 462 650 conexiones, y MANC, con 10 440 neuronas y 634 207 conexiones. La intensidad de las conexiones era simplemente el número de sinapsis, sin ningún entrenamiento. La entrada llegaba solo a través de dos neuronas descendentes, DNg100, cuya activación inicia la marcha hacia delante; la salida se leía en motoneuronas agrupadas en grupos extensores y flexores en las cuatro articulaciones de cada pata: 20 pares antagonistas.

Cada red real se comparó con 30 redes desordenadas de seis familias, cada una de las cuales conservaba una parte mayor de la estructura verdadera: el número de conexiones, las conexiones entre tipos celulares, el número de entradas y salidas de cada neurona y bloques por pata o por linaje de desarrollo. Los criterios de decisión se registraron antes de ver los resultados, una práctica que los autores califican de poco habitual en la modelización de conectomas; y al volver a ejecutar las simulaciones se reprodujeron los 4692 registros por conectoma salvo errores de redondeo.

El ritmo sale barato, la coordinación no

• El ritmo es genérico. Muchas redes desordenadas oscilaban tan bien como las reales, y algunas mejor: hasta 0,96 frente a 0,70 en el barrido de parámetros.
• La alternancia es específica. El cableado real hacía que los grupos opuestos se turnaran con más fuerza que todas las redes desordenadas: una puntuación de 0,312 frente a un máximo de 0,147 en MaleCNS, y de 0,173 frente a un máximo de 0,084 en MANC.
• El efecto se concentra en la articulación tórax-coxa, la primera de las cuatro articulaciones de la pata estudiadas. En MaleCNS, el estado coordinado se mantuvo durante los cinco minutos completos de las simulaciones más largas.

Un principio de hace más de un siglo

¿Por qué? Hace más de un siglo, C. S. Sherrington propuso la inervación recíproca: las vías que excitan un músculo inhiben a su antagonista. El equipo midió cómo influye cada neurona en los dos grupos de cada par. En ambos conectomas reales, el índice de inervación recíproca era claramente positivo —0,48 y 0,38— y negativo en todas las redes desordenadas. De la influencia que las neuronas ejercen sobre ambos grupos, el 88 % (MaleCNS) y el 83 % (MANC) los empuja en sentidos opuestos, frente al 16-49 % tras el desordenamiento. Funciona de dos maneras: neuronas excitadoras que excitan un grupo y, a través de una interneurona inhibidora, silencian el otro; y neuronas inhibidoras que silencian un grupo y liberan el otro.

La prueba decisiva trasladó las entradas premotoras de un grupo a su antagonista modificando la entrada total de cada motoneurona solo en un 2-4 %. La coordinación se vino abajo: la puntuación cayó a alrededor de −0,08 en MaleCNS, lo que significa que los grupos opuestos pasaban a activarse a la vez, mientras que las permutaciones de control dentro de un mismo grupo conservaban casi el 90 % de la puntuación.

Límites

Son resultados obtenidos con un modelo, no con el animal: sin cuerpo, sin retroalimentación sensorial, con un único modelo de neurona, signos de neurotransmisor predichos y el glutamato tratado como inhibidor; cuando en simulaciones anteriores se trató como excitador, la ventaja del cableado real desapareció. Alrededor de una cuarta parte de las asignaciones de motoneuronas a articulaciones son aproximadas, y MANC reprodujo los hallazgos con márgenes más pequeños. Los autores señalan también que usaron asistentes de IA, entre ellos Claude, de Anthropic, para escribir código y redactar texto.

Su lección para cualquiera que modele un sistema nervioso: poner a prueba el cableado en la coordinación, no en el ritmo, porque una red desordenada puede llevar el compás igual de bien.