El estudio actual presenta un paradigma sencillo para investigar el comportamiento de búsqueda provocado por el azúcar en Drosophila, descrito por primera vez por Dethier2. Este comportamiento innato permite a las moscas participar en una búsqueda local de recursos alimenticios adicionales después del encuentro con una recompensa alimentaria. El aspecto más crucial del protocolo experimental consiste en motivar adecuadamente a las moscas. En primer lugar, las moscas deben estar en un estado de hambre, habiendo sido privadas de alimentos mientras aún tienen acceso al agua, para asegurar la ingestión de azúcar. Con el fin de tener el estado de hambre uniforme en todos los ensayos experimentales, se utilizó el período de inanición en el que sobrevive el 90% de la población. De manera crucial, la inducción de una respuesta de búsqueda después de la alimentación requiere la provisión de un estímulo alimenticio que sea de suficiente calidad, pero no lo suficiente como para saciar completamente a las moscas. Por lo tanto, estandarizar la concentración y la cantidad de azúcar, y la duración de la inanición puede llevar mucho tiempo, pero es imperativo para un comportamiento robusto y confiable.
En este estudio, se empleó una solución de sacarosa de 500 mM y 0,2 μL como estímulo para las moscas hambrientas. La ingesta de azúcar evoca un comportamiento de búsqueda local característico caracterizado por un mayor comportamiento de giro y frecuentes retornos al lugar de la gota de azúcar (Video 1). Por el contrario, las moscas hambrientas a las que no se les proporciona azúcar no muestran una respuesta de búsqueda. En particular, todos los parámetros relacionados con el comportamiento, incluida la longitud de la trayectoria, el tiempo de permanencia, el meandro y el número de retornos, fueron significativamente más bajos en las moscas no alimentadas. Hemos demostrado previamente que la ingestión de agua por sí sola no provoca una respuesta de búsqueda9.
Esta configuración ofrece un enfoque rentable y de bajo mantenimiento para estudiar este comportamiento innato. Si bien en este estudio se utiliza una arena retroiluminada, también se puede emplear iluminación superior siempre que haya suficiente contraste entre la mosca y el fondo. El software de seguimiento utilizado se basa en la detección del movimiento de la mosca contra un fondo estático13. La configuración de la cámara y la resolución se pueden ajustar en función de la escala específica de comportamiento que se esté investigando. Es importante destacar que esta metodología permite el estudio de varios componentes de la conducta de búsqueda de alimento, incluida la atención sensorial durante la búsqueda de alimento, el compromiso con la comida y la alimentación, el control locomotor de la búsqueda y los procesos de toma de decisiones asociados con la explotación y la exploración, entre otros. Además, este paradigma facilita la investigación de la búsqueda local, un comportamiento que se observa comúnmente en diversos taxones en diversos contextos ecológicos6. El estudio de este comportamiento en Drosophila, abre vías para la investigación científica dirigida a comprender las vías neuronales involucradas en la búsqueda de alimento. Hemos estudiado la búsqueda local en abejas melíferas y hemos demostrado que el comportamiento se asemeja al de las moscas 7,8.
Estudios recientes han demostrado que el comportamiento de búsqueda local puede ser desencadenado por la activación optogenética de varias neuronas sensoriales de azúcar en moscas 14,15,16. Sin embargo, sigue sin estar claro hasta qué punto las búsquedas locales observadas en estos estudios representan con precisión el comportamiento natural de las moscas en respuesta a la ingesta real de azúcar. El comportamiento alimentario está estrechamente regulado en las moscas, y estos hallazgos indican que la activación de los receptores de azúcar faríngeos inicia el comportamiento de búsqueda. La sensibilidad gustativa tarsiana es responsable de detectar el azúcar e inducir el reflejo de extensión de la probóscide, mientras que las neuronas gustativas faríngeas determinan si se debe proceder a la alimentación17,18. Una vez ingerida, la solución azucarada viaja a través del esófago hasta el proventrículo y entra en el buche, con su expansión controlada por un nervio recurrente19. Además, vale la pena señalar que algunos de los estudios antes mencionados involucraron el arnés o confinamiento de moscas, mientras que este método permite que los animales caminen libremente durante todo el experimento. Las moscas de nuestros experimentos estaban lo suficientemente motivadas como para quedarse y buscar dentro de la arena sin la imposición de una tapa.
Comprender la intrincada interacción entre las vías neuronales, los factores genéticos y las señales ambientales que gobiernan el comportamiento de búsqueda en las moscas puede arrojar luz sobre los principios fundamentales del procesamiento de la información, el aprendizaje y la formación de la memoria. Además, la desregulación del comportamiento de búsqueda de alimento se ha implicado en varios trastornos humanos, incluidos los trastornos alimentarios y la obesidad. La amplia gama de herramientas neurogenéticas disponibles en Drosophila proporciona un recurso valioso para investigar el comportamiento de búsqueda provocado por el azúcar y desentrañar los mecanismos neuronales y genéticos que subyacen a la búsqueda de alimento. En combinación con la manipulación optogenética y la imagen funcional, este paradigma presenta un enfoque poderoso y prometedor 20,21,22. Sin embargo, modificar la configuración para la manipulación en tiempo real de la actividad neuronal con optogenética puede ser un desafío. Para monitorear la actividad neuronal en el cerebro mientras una mosca realiza el comportamiento de búsqueda, se necesitará una configuración diferente, como la mosca atada en una pelota de rodadura. Muchos aspectos del comportamiento de búsqueda de alimento, como la regulación de la alimentación y los procesos de toma de decisiones, están muy conservados en todas las especies. Por lo tanto, los conocimientos obtenidos al estudiar los mecanismos neuronales de la búsqueda de alimento en las moscas pueden proporcionar información valiosa sobre procesos similares en otros organismos, incluidos los humanos.