Habitualmente se utiliza al Caenorhabditis elegans, un gusano de un milímetro de longitud, como animal modelo para estudiar la mecanosensación, es decir, la capacidad de los animales de detectar fuerzas mecánicas (como el tacto, la presión o el estiramiento) y convertirlas en señales eléctricas que el cerebro pueda interpretar. Durante mucho tiempo se pensó que las neuronas receptoras del tacto (TRNs), situadas a lo largo de la superficie corporal del animal, solamente percibían de forma pasiva estímulos táctiles simples a medida que estos se producían, para luego desencadenar la correspondiente respuesta evasiva.
Ahora, unos científicos han demostrado que estos receptores también pueden detectar fuerzas dependientes de la velocidad, como la fricción que ejerce la superficie sobre la que el gusano se arrastra. Esto significa que el propio gusano puede generar movimientos para recopilar, activamente, información sensorial sobre su entorno, en vez de limitarse a recibirla de forma pasiva.
La investigación la ha realizado un equipo del Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO) en Castelldefels, Barcelona, integrado por Aleksandra Pidde, Montserrat Porta de la Riva, Costanza Agazzi, Carmen Martínez Fernández, Alice Lorrach, Neus Sanfeliu Cerdán, Alba Calatayud Sánchez y Michael Krieg, en colaboración con el Centro Internacional de Métodos Numéricos en Ingeniería (CIMNE) en Barcelona y la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC), en España.
“Cuando un organismo se mueve, necesita sentir la superficie. Sin esa información de retorno, apenas podríamos caminar ni mantener la postura, tendríamos continuamente una sensación parecida a la que experimentamos cuando se nos duerme una pierna”, explica el profesor Michael Krieg. “En los animales que reptan también se produce, a través de mecanorreceptores especializados, esta retroalimentación propioceptiva, la cual sirve para optimizar la energía invertida en la locomoción”. Así, la pared corporal del gusano está constantemente detectando a qué velocidad se mueve y cuánta resistencia encuentra por parte de la superficie, lo que permite al organismo desplazarse de forma eficiente y adaptarse a entornos cambiantes.
En concreto, los investigadores han identificado una función conductual hasta ahora desconocida de la PVM, una de las seis neuronas responsables de percibir estímulos mecánicos suaves en el C. elegans. Esta neurona parece detectar de forma selectiva los sustratos blandos y transmitir esta información a las neuronas propioceptivas (neuronas que perciben la posición y el movimiento del propio cuerpo del animal). De esta manera, el gusano pueda ajustar su postura y su movimiento en un proceso similar al que siguen los mecanorreceptores que tenemos en las plantas en nuestros pies.
Esta conexión entre mecanorreceptores y propioceptores se puso de manifiesto también al estudiar ejemplares mutantes de C. elegans que tenían alterada la actividad de MEC-4 (una proteína especializada que ayuda al gusano a detectar fuerzas mecánicas y a convertirlas en señales eléctricas). Estos ejemplares mostraban un comportamiento aletargado y una movilidad reducida, sugiriendo de nuevo que la capacidad de detectar y transmitir estímulos mecánicos es esencial para un movimiento eficiente.
En conjunto, el estudio demuestra por primera vez que el contacto entre el cuerpo y el sustrato desempeña un papel importante para que animales sin ojos se orienten en el espacio mientras se desplazan.
El estudio se titula “Mechanosensory encoding of surface mechanics optimizes locomotion”. Y se ha publicado en la revista académica Nature Communications.
