Mapas 3D únicos ayudan a resolver el misterio de los brazos del pulpo

Investigadores de la San Francisco State University han creado mapas moleculares y anatómicos 3D del circuito neuronal interno de los brazos del pulpo, y desentrañar un misterio para la neurociencia.

Mientras que los humanos tienen una médula espinal unida al cerebro, en los pulpos es casi como si cada brazo tuviera su propia médula espinal (menos la columna vertebral) y sistema nervioso. Estos brazos pueden incluso iniciar una respuesta sin consultar al cerebro.

Cómo los brazos del pulpo pueden hacer todo esto a nivel celular ha sido en gran medida un enigma, que ha demostrado ser difícil de estudiar debido a las limitaciones tecnológicas y el costo de la investigación. La nueva investigación está empenzando a proporcionar respuestas.

Sus recientes hallazgos se publicaron en dos artículos científicos en la revista Current Biology.

"El hecho de que [estos dos artículos] converjan al mismo tiempo significa que la cantidad que podemos aprender de un solo experimento es astronómicamente mayor", dijo en un comunicado Robyn Crook, directora adjunta del Departamento de Biología de la Universidad Estatal de San Francisco y profesora adjunta, sobre la investigación de su laboratorio. "Yo diría que estos artículos realmente están facilitando el descubrimiento de nuevas maneras".

Una mirada bidimensional tradicional al brazo del pulpo es comparable a tomar una rebanada fina del medio de un pan de frutas. Es difícil saber si la distribución de frutas y nueces en esa rebanada es representativa de la distribución e interacciones en todo el pan. En cambio, la becaria postdoctoral Gabrielle Winters-Bostwick y la estudiante de posgrado Diana Neacsu tomaron múltiples secciones a lo largo del brazo del pulpo para crear reconstrucciones en 3D de la distribución celular y la anatomía macroscópica, respectivamente.

Para su estudio, Winters-Bostwick utilizó etiquetas moleculares para resaltar diferentes tipos de neuronas. Al observar estas neuronas en una reconstrucción 3D, se reveló que las células en la punta del brazo de un pulpo son diferentes de las que se encuentran en la base, más cerca del cerebro central.

"Esto nos permite comenzar a formular hipótesis y plantear nuevas preguntas pensando en cómo se comunican las células entre sí", explicó. "Básicamente, se trata de construir nuestro arsenal y nuestro conjunto de herramientas para comprender mejor el comportamiento y la fisiología de los pulpos".

Usando un enfoque de imagen diferente (microscopía electrónica 3D), Neacsu realizó un proyecto paralelo para crear una reconstrucción 3D que mapeara la organización estructural de los componentes del sistema nervioso en el brazo del pulpo. Su mapa reveló que existe simetría en la organización de los ganglios y patrones repetidos en la ramificación nerviosa, los vasos sanguíneos y más.

Algunos de estos patrones corresponden a las ventosas del brazo del pulpo, que están organizadas en una red hexagonal como filas de panales. Este patrón repetitivo es algo que no podrían ver con sólo dos ventosas, explicó Crook, destacando la necesidad de la reconstrucción en 3D de un tejido grande.

"Ver cuán estrechamente se asocian las [estructuras del sistema nervioso] con las ventosas fue realmente sorprendente", dijo Neacsu. "Pero tiene sentido porque las ventosas juegan un papel muy importante en el nicho ecológico del pulpo, ayudándolos a cazar, sentir y más".