Mappati i circuiti del gusto del moscerino della frutta

Un moscerino della frutta può percepire il gusto con zampe, ali, apparato boccale e gola. Un segnale proveniente da una zampa può indurlo a smettere di camminare e a esaminare l'ambiente; uno all'interno della gola può regolare la deglutizione. I ricercatori della Fondazione Champalimaud e i loro collaboratori hanno ora seguito questi segnali attraverso il sistema nervoso fino ai motoneuroni che attivano l'alimentazione: secondo il team, è la prima mappa completa di questo circuito dal gusto all'azione in un animale.

La mappa è inserita in una ricostruzione molto più ampia. In uno studio parallelo pubblicato su Cell, i ricercatori hanno tracciato e catalogato 166.700 neuroni nel sistema nervoso centrale di un moscerino della frutta maschio adulto, identificando oltre 11.000 tipi cellulari distinti. Il dataset conserva il collegamento tra il cervello e il cordone nervoso, l'equivalente della colonna vertebrale negli insetti, così che i segnali sensoriali possano essere seguiti fino ai movimenti delle zampe, delle ali e dell'apparato deputato all'alimentazione.

L'intelligenza artificiale (AI) ha contribuito a tracciare neuroni e connessioni nei dati di microscopia elettronica e ha previsto se determinati neuroni eccitano o inibiscono altri neuroni. Gli esseri umani hanno poi svolto un'ampia attività di verifica e annotazione. Un connettoma — la mappa dei collegamenti tra neuroni attraverso le sinapsi, le giunzioni in cui passano i segnali — mostra quindi più dei soli punti terminali del cablaggio: offre anche indizi sul tipo di messaggio trasmesso.

Lo schema organizzativo è sorprendente, ma preciso. I recettori gustativi sono sparsi in tutto il corpo, eppure i segnali che trasmettono un valore simile — se qualcosa è «buono» o «cattivo» — tendono a convergere sugli stessi circuiti nelle parti più profonde del cervello. La posizione del segnale non viene cancellata: un gusto rilevato su una zampa può provocare un'esplorazione, mentre un gusto percepito nella gola può influenzare la deglutizione. Gli stessi percorsi sono inoltre collegati ai circuiti coinvolti nella locomozione, nel rilascio ormonale e nel corteggiamento.

Che cosa cambia, concretamente? I ricercatori hanno ora un percorso per verificare come un giudizio sensoriale si trasformi in un atto fisico e per esaminare vie che potrebbero spiegare il rilascio anticipato di insulina prima che venga assorbita una sola caloria. La mappa potrebbe inoltre contribuire agli studi sui fiori che gli insetti impollinano, sulle colture attaccate dai parassiti e sui luoghi in cui si nutrono le zanzare portatrici di malattie. I suoi circuiti efficienti potrebbero suggerire principi per i sistemi artificiali e una tabella di marcia tecnica per progetti di connettoma più ampi.

Il risultato resta una mappa dei collegamenti di un moscerino della frutta maschio adulto. Il progetto più ampio del team ha richiesto quasi due decenni e ha coinvolto la Fondazione Champalimaud, il Campus di ricerca Janelia dell'Howard Hughes Medical Institute, il MRC Laboratory of Molecular Biology, l'Università di Cambridge e Google Research; le prossime ambizioni indicate dai ricercatori sono connettomi di topi ed esseri umani.