Nella maggior parte dei laboratori di ricerca, gli scienziati sono sulla stessa lunghezza d’onda riguardo al motivo per cui stanno portando avanti un progetto di ricerca.
Ma il Rubin Lab del Janelia Research Campus dell’HHMI non è un normale laboratorio di ricerca.
Il laboratorio sta esaminando il modo in cui l’aggressività influisce sulla vista nelle femmine dei moscerini della frutta, ma Gerry Rubin, leader del gruppo senior di Janelia, non si preoccupa troppo della risposta specifica. Vuole invece semplicemente vedere se gli strumenti di ricerca neuroscientifica che ha costruito negli ultimi dieci anni sono adeguati per scoprire i meccanismi sottostanti in gioco.
La postdoc Katie Schretter, d’altra parte, è interessata a capire come i neuroni nel cervello della mosca lavorano insieme per aiutare la mosca a concentrarsi sul suo avversario: informazioni che consentiranno a Schretter di rispondere a ulteriori domande su come sono regolati i comportamenti sociali.
La nuova ricerca condotta da Rubin e Schretter soddisfa entrambe le motivazioni: utilizza strumenti pionieristici sviluppati presso Janelia per mostrare come la visione aggressiva dei moscerini della frutta femminili sia regolata per concentrarsi su ciò che è importante. Utilizzando il connettoma del moscerino della frutta – uno schema elettrico di tutti i neuroni del cervello e le loro connessioni – e mosche geneticamente modificate, i ricercatori hanno scoperto come i neuroni e i circuiti degli insetti lavorano insieme per controllare in modo flessibile le informazioni visive in diverse situazioni.
Scoprire come un comportamento sociale come l’aggressività controlla la vista nei moscerini della frutta a livello di neuroni e circuiti potrebbe fornire informazioni su meccanismi simili in altri animali, compreso l’uomo. Una maggiore conoscenza del legame tra informazioni sensoriali e comportamenti sociali potrebbe potenzialmente aiutare gli scienziati a comprendere e trattare meglio i disturbi neuropsichiatrici e dello sviluppo neurologico.
“Comprendere e modellare il modo in cui arrivano i segnali multisensoriali e come questi vengono integrati nei comportamenti sociali consente la ricerca futura su altre specie e potrebbe facilitare la scoperta di particolari bersagli per il trattamento”, afferma Schretter.
Concentrandosi sulla lotta contro le mosche
I ricercatori avevano precedentemente identificato un gruppo di neuroni che promuovono l’aggressività nelle femmine dei moscerini della frutta, portandole a combattere, e avevano scoperto che questi neuroni intersecano percorsi che trasmettono informazioni visive. Ciò ha fornito agli scienziati un punto di partenza perfetto per utilizzare il connettoma per esaminare gli esatti neuroni e i circuiti utilizzati dal cervello della mosca per regolare la sua attenzione visiva in base alle sue esigenze attuali.
Proprio come quando guidiamo su un’autostrada trafficata, dobbiamo prestare attenzione alle auto intorno a noi piuttosto che al paesaggio, le mosche femmine in stato di aggressività devono prestare attenzione alla mosca vicina che stanno per combattere piuttosto che, ad esempio, guardarsi intorno. per il cibo.
Utilizzando il connettoma del moscerino della frutta sviluppato dai ricercatori e collaboratori di Janelia, il team ha scoperto come i neuroni che promuovono l’aggressività sono collegati ai neuroni che regolano l’input visivo. Ciò suggerisce che i neuroni dell’aggressività stanno moderando il flusso di informazioni visive in modo che la mosca possa concentrarsi su ciò che è importante.
Armati di queste conoscenze, i ricercatori hanno poi utilizzato moscerini della frutta geneticamente modificati sviluppati da Rubin e altri al Janelia per accendere o spegnere diversi neuroni, per sondare ulteriormente come avviene questa regolazione.
Il team ha scoperto che i neuroni dell’aggressività utilizzano tre meccanismi distinti per regolare la vista. Un circuito contiene input eccitatori che integrano sia caratteristiche visive specifiche che lo stato interno della mosca. Un altro circuito modula le informazioni provenienti dal lobo ottico della mosca, e un terzo meccanismo funge da interruttore, aumentando la trasmissione di informazioni visive da un sottoinsieme di neuroni e diminuendo la trasmissione da un altro.
Questi meccanismi a circuiti multipli danno alla mosca la libertà e la flessibilità di regolare la sua attenzione verso diverse parti del suo ambiente visivo, a seconda del contesto. Il team ha anche scoperto che circuiti analoghi sono attivi nei moscerini della frutta maschi durante il corteggiamento, suggerendo che diversi comportamenti sociali potrebbero condividere meccanismi di circuito.
Oltre a fornire informazioni su come l’aggressività influisce sulla vista, il nuovo lavoro fornisce un quadro per l’utilizzo del connettoma per identificare i neuroni e i circuiti che sono alla base dei comportamenti sociali: informazioni che sarebbero state difficili da ottenere senza lo schema elettrico.
Per Schretter, la ricerca fornisce un punto di partenza per ulteriori studi su come i fattori ambientali modellano il comportamento.
“Per me, che sono più un comportamentista, queste domande centrali che mi ponevo durante il mio dottorato di ricerca e postdoc – come le informazioni sensoriali e i fattori interni regolano il comportamento, tutti questi tipi di domande – possono ora essere esaminate a un livello precedentemente inimmaginabile, ” dice Schretter. “Ora abbiamo gli strumenti per inseguirli in modo molto preciso.”
Per Rubin, il nuovo lavoro fornisce un senso di chiusura. Ora che ha visto in prima persona che gli strumenti che ha costruito funzionano, sta rivolgendo la sua attenzione ad altri progetti di ricerca.
“Ciò dimostra che le persone possono svolgere lo stesso lavoro, motivate da cose totalmente diverse, e il risultato può spingerle in direzioni totalmente diverse”, afferma Rubin.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
