¿Por qué nos sobresaltamos cuando nos asustamos? Un nuevo estudio en moscas apunta a la serotonina

Un estudio de la Universidad de Columbia realizado en moscas de fruta ha identificado la serotonina como una sustancia química que desencadena la respuesta de sobresalto del cuerpo, el reflejo automático de los ciervos en los faros que congela el cuerpo momentáneamente en respuesta a una amenaza potencial. El estudio revela que cuando una mosca experimenta un cambio inesperado en su entorno, como una vibración repentina, la liberación de serotonina ayuda a detener la mosca literalmente, y temporalmente.

Estos hallazgos, publicados en Current Biology, ofrecen una visión amplia de la biología de la respuesta de sobresalto, un fenómeno omnipresente, pero misterioso, que se ha observado en prácticamente todos los animales estudiados hasta la fecha, desde moscas hasta peces y personas.

"Imagínate sentado en tu sala de estar con tu familia y, de repente, las luces se apagan o el suelo comienza a temblar", dijo Richard Mann, investigador principal de Mortimer B. Zuckerman Mind Brain Behavior de Columbia y autor principal del artículo. "Su respuesta, y la de tu familia, será la misma: te detendrás, te congelarás y luego pasarás a un lugar seguro. Con este estudio, mostramos en moscas que una liberación rápida de la serotonina química en su sistema nervioso impulsa esa congelación inicial Y debido a que la serotonina también existe en las personas, estos hallazgos arrojan luz sobre lo que puede estar sucediendo cuando nos asustamos también".

En el cerebro, la serotonina se asocia más estrechamente con la regulación del estado de ánimo y las emociones, pero investigaciones previas sobre moscas y vertebrados han demostrado que también puede afectar la velocidad del movimiento de un animal. El objetivo inicial de los investigadores de Columbia era comprender mejor cómo el producto químico logró esto.

El equipo primero analizó los pasos de la mosca de la fruta usando FlyWalker, un aparato desarrollado por el Dr. Mann y el físico de Columbia Szabolcs Marka para rastrear los pasos de un insecto en un tipo especial de vidrio. Después de monitorear cómo se movían las moscas, los científicos manipularon los niveles de serotonina, y otro químico llamado dopamina en el cordón nervioso ventral (VNC) de la mosca, que es análogo a la médula espinal de los vertebrados.

Los resultados iniciales revelaron que la activación de las neuronas que producen serotonina en el VNC ralentiza las moscas, mientras que silenciar esas mismas neuronas acelera las moscas. Experimentos adicionales mostraron que los niveles de serotonina podrían afectar la velocidad de caminata de los insectos en una amplia variedad de condiciones, incluidas diferentes temperaturas, cuando las moscas tenían hambre o mientras caminaban boca abajo, todas las situaciones que normalmente afectan la velocidad de caminata.

"Fuimos testigos de los mayores efectos de la serotonina cuando las moscas experimentaron rápidos cambios ambientales", dijo Clare Howard, primer autor del artículo. "En otras palabras, cuando se sorprendieron".

Para seguir investigando, el equipo de investigación ideó dos escenarios para provocar la respuesta de sobresalto de una mosca. En el primero, apagaron las luces: un apagón total para los insectos. Para el segundo, simularon un terremoto.

Para lograr esto, los científicos se asociaron con Tanya Tabachnik, Directora de Instrumentación Avanzada del Instituto Zuckerman de Columbia. El equipo de maquinistas e ingenieros de Tabachnik trabaja con científicos para diseñar y construir sistemas personalizados para su investigación. Para este estudio, crearon una arena en miniatura, del tamaño de una mosca, encaramada sobre motores vibratorios especializados. El ajuste de la fuerza de los motores produjo el efecto sísmico deseado. Cuando los investigadores expusieron a las moscas a los escenarios de apagón o terremoto, también manipularon la capacidad de la mosca para producir serotonina.

"Descubrimos que cuando una mosca se sobresalta en estos escenarios, la serotonina actúa como un freno de emergencia; su liberación es necesaria para que se congelen, y esa parte de esta respuesta puede ser el resultado de la rigidez de ambos lados de las articulaciones de las patas del animal". dijo el Dr. Mann, quien también es el Profesor Higgins de Bioquímica y Biofísica Molecular (en Biología de Sistemas) en el Colegio de Médicos y Cirujanos Vagelos de Columbia. "Esta co-contracción podría causar una breve pausa al caminar, después de lo cual el insecto comienza a moverse".

"Creemos que esta pausa es importante", agregó el Dr. Howard, "podría permitir que el sistema nervioso de la mosca recopile información sobre este cambio repentino y decida cómo debe responder".

Curiosamente, a pesar de que la respuesta de la mosca en ambos escenarios fue causar una pausa inmediata, sus velocidades de caminata posteriores diferían significativamente."Después de sobresaltarse en el escenario de apagón, la marcha de la mosca fue lenta y deliberada, pero el terremoto hizo que las moscas caminaran más rápido después de la pausa inicial", dijo el Dr. Howard. 

Si bien estos hallazgos son específicos de las moscas de la fruta, la ubicuidad de la serotonina y la respuesta de sobresalto proporcionan pistas sobre los procesos químicos y moleculares que ocurren cuando los animales más complejos, incluidas las personas, se sobresaltan.

En el futuro, los investigadores esperan seguir investigando el papel de la serotonina en el movimiento, así como también qué otros factores pueden estar en juego.

"Nuestros resultados indican que la serotonina tiene el potencial de interactuar con muchos tipos diferentes de células nerviosas en el sistema nervioso de la mosca, como las que guían el movimiento y procesan la información sensorial", dijo el Dr. Mann. "Mientras nosotros y otros continuamos investigando, esperamos desarrollar un plan molecular detallado para la locomoción que pueda aplicarse ampliamente a otros animales, tal vez incluso a las personas".   @mundiario