El pez cebra: un contable marino que demuestra que todo cuadra
Durante más de un siglo tras su descubrimiento, se consideró que la lateralización cerebral era una característica exclusiva de los seres humanos vinculada a la superioridad cognitiva de nuestra especie. Ahora se sabe que esta característica es muy común en el reino animal e, incluso, el pequeño pez cebra presenta comportamientos lateralizados y marcadas asimetrías neuroanatómicas. El pez cebra también es el modelo de referencia de los estudios de manipulación genética gracias a su genoma sencillo y su embrión en desarrollo translúcido, y resulta que se le dan muy bien los números. Maria Elena Miletto Petrazzini aprovechó estas ventajas para estudiar la lateralización de las capacidades matemáticas del pez cebra, con posibles aplicaciones para otros vertebrados, incluidos los seres humanos. Su trabajo en el contexto del proyecto NUMELAT, contó con el respaldo de una beca individual de investigación Marie Skłodowska-Curie.
La asimetría tiene un fin
El pez cebra posee capacidades matemáticas complejas, que incluyen reconocer números cardinales (por ejemplo, el mayor de dos grupos, como cuando los machos adultos seleccionan grupos de hembras) y números ordinales (por ejemplo, la segunda salida en un pasillo con muchas otras salidas cuando la segunda conduce a conespecíficos). La función de la lateralización en estos procesos matemáticos no está clara, al igual que el momento de su aparición durante el desarrollo. Miletto Petrazzini aprovechó la observación de que, cuando se colocan en un entorno nuevo, los peces individuales de esta especie social se unen espontáneamente al mayor de dos cardúmenes para evitar la posible depredación. La investigadora comparó el comportamiento en esta tarea de peces cuya asimetría cerebral había sido alterada con modificaciones genéticas con el de peces en estado natural. Miletto Petrazzini descubrió que el pez cebra podía seleccionar el grupo más grande incluso a la cuarta semana de vida y que la pérdida de asimetría disminuía su rendimiento. «La lateralización funcional alterada se ha relacionado con trastornos neuropsiquiátricos y disfunciones cognitivas como, por ejemplo, la discalculia en humanos, pero se desconoce su causa y su efecto. Nuestro hallazgo corrobora la posibilidad de que una lateralización cerebral alterada pueda ser la causa de disfunciones cognitivas o conductuales», comenta Miletto Petrazzini.
Los peces se unen al club
Los humanos y los primates no humanos presentan en su neocorteza las denominadas neuronas numéricas, que también se han observado en cuervos que carecen de neocorteza. Esto indica que los circuitos neuronales relacionados con el procesamiento numérico podrían estar conservados evolutivamente y estar localizados en regiones del cerebro funcionalmente homólogas a la neocorteza de los mamíferos en otros vertebrados. Miletto Petrazzini explica: «En colaboración con la Universidad del Sur de California, empleamos un protocolo de imagenología “in vivo” denominado microscopía de lámina de luz de dos fotones o 2P-SPIM, por sus siglas en inglés para observar la activación neuronal en larvas de pez cebra. Durante la presentación de estímulos numéricos, obtuvimos las primeras pruebas de células activadas de manera diferente por la presentación de una cantidad diferente de elementos que pueden parecerse a las neuronas numéricas descritas en humanos, primates y aves». Este hallazgo puede ampliar la lista creciente de vertebrados con neuronas numéricas, lo que sugiere la existencia de un proceso conservado a lo largo de la evolución.
La lateralización no solo afecta al procesamiento numérico
Por si no fuera suficiente con corroborar sus hipótesis de partida, Miletto Petrazzini realizó un descubrimiento fortuito. «Durante el desarrollo de un ensayo automatizado para evaluar capacidades de discriminación numérica de los adultos mediante la presentación de estímulos en una pantalla de ordenador, descubrimos que algunos patrones de asimetrías cerebrales alteradas afectaban a habilidades de aprendizaje más generales y a la conducta impulsiva». La beca de investigación no solo ha ayudado a Miletto Petrazzini a responder preguntas y plantear otras, sino que además ha impulsado su carrera profesional. En el futuro, se prevé un avance del conocimiento de los orígenes evolutivos de las capacidades matemáticas, su base neuroanatómica y la función sorprendente de la lateralización cerebral en el procesamiento.
Palabras clave
NUMELAT, lateralización, pez cebra, neuronas numéricas, asimetría cerebral, discalculia, numérico, microscopía de lámina de luz de dos fotones, 2P-SPIM, imagenología «in vivo»
