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La evaluación de la neurotoxicidad es fundamental para evaluar los posibles efectos adversos de los compuestos ambientales y farmacéuticos en el sistema nervioso en desarrollo1. Las pruebas tradicionales de neurotoxicidad se basan en modelos de mamíferos, como los roedores, que son caros, requieren mucho tiempo y están limitados éticamente2. En consecuencia, son necesarios modelos alternativos que permitan un cribado rápido y de alto rendimiento de los neurotóxicos3. Los estudios destacan que la mosca de la fruta se ha convertido en un poderoso organismo modelo para el estudio de la neurotoxicidad debido a su genética bien caracterizada, vías de neurodesarrollo conservadas y un ciclo de vida corto 4,5. Entre los criterios de valoración conductuales, la disfunción motora sirve como un biomarcador sensible y cuantificable del deterioro del desarrollo neurológico, lo que permite la detección temprana de efectos neurotóxicos que pueden correlacionarse con trastornos neurológicos humanos6.
Los ensayos locomotores en moscas proporcionan una medida cuantificable de la neurotoxicidad y permiten evaluar la relación dosis-respuesta, lo que los hace relevantes para la reducción del riesgo de neurotoxicidad humana7. El ensayo de geotaxis negativa (escalada) es un enfoque ampliamente utilizado en el que las moscas trepan instintivamente después de ser golpeadas hasta el fondo de un vial, lo que refleja su nivel de desarrollo motor, coordinación y equilibrio 8,9. Si bien este método es simple, rentable y útil para evaluar anormalidades locomotoras graves y alteraciones manifiestas, solo proporciona una evaluación unidimensional del movimiento y puede carecer de sensibilidad para detectar deficiencias motoras sutiles, alteraciones refinadas y monitoreo conductual a largo plazo de los síntomas inducidos por neurotóxicos8. Para hacer frente a estas limitaciones, se han desarrollado tecnologías de seguimiento de movimiento más avanzadas, como el sistema Ethoscope10. Este sistema de grabación automatizado es un dispositivo de seguimiento de video de alto rendimiento diseñado específicamente para analizar el comportamiento de las moscas con alta precisión y reproducibilidad11. A diferencia de los ensayos locomotores convencionales, este sistema proporciona un monitoreo continuo y en tiempo real del movimiento, capturando sutiles anormalidades de comportamiento que los ensayos de escalada tradicionales pueden pasar por alto 11,12,13. La tecnología cuenta con seguimiento de video automatizado utilizando un sistema de cámara iluminado por infrarrojos que registra continuamente los movimientos de las moscas a alta resolución, eliminando el sesgo del observador y mejorando la reproducibilidad experimental13. Además, detecta micromovimientos, diferenciando la marcha, el reposo y los movimientos finos como el acicalamiento, la alimentación o los espasmos, proporcionando un análisis más detallado del comportamiento motor13. Es posible la monitorización conductual a largo plazo, lo que permite un seguimiento continuo durante períodos prolongados, lo que la hace ideal para evaluar los efectos neurotóxicos progresivos10. La escalabilidad y la capacidad de alto rendimiento del sistema de grabación de vídeo permiten el seguimiento paralelo de múltiples moscas, lo que facilita el cribado de múltiples compuestos neurotóxicos y enfermedades genéticas simultáneamente10. Además, el sistema integra software de código abierto, lo que permite a los investigadores personalizar las líneas de análisis en función de las necesidades experimentales, incluidos los ciclos de sueño-vigilia, los ritmos circadianos y las métricas locomotoras detalladas10,14. Los avances recientes, como la integración de Ethoscopy, un marco basado en Python, han mejorado el análisis de datos, mejorando la accesibilidad y la reproducibilidad en los estudios del comportamiento14. Este marco permite a los investigadores realizar análisis de locomoción más complejos al tiempo que reduce las barreras para los usuarios no expertos. El laboratorio de etoscopio, un entorno basado en Jupyter, facilita aún más el procesamiento de datos sin interrupciones, promoviendo la investigación colaborativa y garantizando la reproducibilidad experimental14.
Al aprovechar la plataforma de seguimiento de video de alto rendimiento junto con los ensayos de escalada tradicionales, este estudio proporciona una evaluación completa y sensible de la disfunción motora después de la exposición a neurotóxicos del desarrollo. La capacidad de analizar defectos locomotores a escala fina lo convierte en una poderosa herramienta para detectar compuestos que interrumpen el desarrollo neuronal y la coordinación motora. El uso de moscas de la fruta para el cribado de neurotoxicidad ofrece varias ventajas, entre ellas la rentabilidad y la capacidad de alto rendimiento, en comparación con los modelos de vertebrados, en los que los cribados a gran escala suelen ser limitados debido a las limitaciones de coste15. El modelo de mosca permite manipulaciones genéticas rápidas para imitar estados de enfermedad e identificar vías moleculares afectadas por neurotoxinas16. Si bien son más simples que los sistemas nerviosos de los mamíferos, las moscas conservan vías conservadas clave involucradas en el desarrollo neuronal y el control motor17. Los métodos de seguimiento de alta resolución, como el sistema de grabación de vídeo en tiempo real, mejoran la precisión y la reproducibilidad de los datos, lo que permite la detección temprana de los déficits motores causados por la exposición a tóxicos11.
La integración de la tecnología de seguimiento y los ensayos de escalada tradicionales permitió un monitoreo continuo del comportamiento de alta resolución, proporcionando un método robusto y escalable para detectar discapacidades locomotoras sutiles inducidas por la exposición a neurotóxicos. La combinación de herramientas genéticas, un ciclo de vida corto y un análisis de comportamiento avanzado posiciona a la mosca de la fruta como una poderosa alternativa a los modelos de vertebrados para la detección de neurotoxicidad, lo que en última instancia contribuye al desarrollo de fármacos más seguros y a una mejor evaluación de riesgos ambientales.