Cómo la cola del ratón puede ayudar a las personas con párkinson y esclerosis múltiple
Un nuevo estudio revela cómo los ratones utilizan el movimiento de su cola para mantener el equilibrio. El avance puede ayudarnos a comprender mejor los problemas de equilibrio en los seres humanos y allanar el camino para detectar de forma precoz el párkinson y otras enfermedades neurodegenerativas.
Por Enrique Coperías
La manera en que los ratones mueven la cola para mantener el equilibrio puede ayudar a diagnosticar de forma precoz enfermedades neurodegenerativas como el párkinson y la ELA. Imagen generada con Copilot
¿Por qué tienen cola los ratones?
La respuesta a esta cuestión no es tan sencilla como podría pensarse. Una nueva investigación del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa (OIST), en Japón, ha demostrado que la humilde cola de los ratones es más compleja de lo que se creía.
Mediante un novedoso montaje experimental, que incluye una plataforma basculante, videografía de alta velocidad y modelización matemática, los científicos han demostrado cómo los ratones mueven la cola a modo de látigo para mantener el equilibrio. Estos hallazgos pueden ayudarnos a comprender mejor los problemas de equilibrio en los seres humanos, y allanar el camino para detectar y tratar en fases tempranas enfermedades neurodegenerativas como la esclerosis múltiple y la enfermedad de Parkinson.
No hay que olvidar que la cola es una adaptación evolutiva que proporciona a los animales una variedad de beneficios, desde mejorar la locomoción y el equilibrio hasta facilitar la comunicación, la defensa y la regulación de la temperatura corporal.
«Los ratones están omnipresentes en la neurociencia por su similitud genética, biológica y conductual con nosotros, y, sin embargo, la función de su cola característica sigue siendo difícil de determinar— explica Salvatore Lacava, de la Unidad de Ritmos Neuronales en Movimiento del OIST y primer autor del estudio, que aparece publicado en el Journal of Experimental Biology. Y añade—: Al conocer mejor el equilibrio de los ratones sanos y mejorar los métodos de evaluación de su rendimiento, podemos estudiar mejor los mecanismos neurológicos y los posibles tratamientos de las enfermedades que afectan al control motor y la estabilidad».
Al balancear sus colas de forma sincronizada con sus patas traseras, los ratones pueden mantener mejor el equilibrio cuando se mueven sobre crestas estrechas. En las condiciones más desafiantes, también mantienen sus colas bajas, complementando el uso activo con un uso pasivo como contrapeso. Crédito: Lacava et al.
Durante mucho tiempo se ha asumido que los ratones usan su cola como un contrapeso pasivo, como la forma en que bajarías tu cuerpo en una bicicleta cuando conduces por terrenos difíciles o en curvas cerradas.
«Pasamos mucho tiempo observando ratones sanos —dice Lacava. Y añade—: Pero en lugar de un uso pasivo como contrapeso, nos sorprendió encontrar un uso activo constante de su cola para mantener el equilibrio».
Para recuperar el equilibrio cuando la superficie debajo de ellos se inclina, los investigadores descubrieron que los ratones giran su cola extremadamente rápido en la dirección opuesta a la inclinación. A pesar de que su cola es ligera, la velocidad del balanceo de la cola produce una cantidad significativa de impulso angular, alejando su cuerpo de la caída.
Una cola que actúa como un látigo inteligente
«Sería como si pudieras balancear un látigo lo suficientemente rápido como para tirar de ti mismo en la dirección del chasquido y evitar caer hacia atrás», comenta Lacava.
Además de los cambios bruscos de equilibrio, también descubrieron que los ratones utilizan la cola para mantenerse en equilibrio cuando atraviesan plataformas estrechas. En este caso, la cola se mueve continuamente en dirección opuesta a los movimientos del cuerpo, mitigando los cambios de equilibrio a medida que el ratón se desplaza.
Durante las pruebas más difíciles, la cola también se mantiene en un ángulo más bajo, complementando el uso activo con el pasivo como contrapeso.
Enfermedades neurodegenerativas que afectan al equilibrio
Hasta ahora, el papel de la cola de los roedores en el mantenimiento del equilibrio no se conocía bien y a menudo se pasaba por alto en los experimentos.
«Aunque los ratones son cruciales en neurociencia por su parecido con nosotros, nuestro estudio subraya la importancia de contar factores que los humanos no tenemos, como es el caso de la cola, pero que repercuten en la investigación de afecciones que sí nos afectan», señala Marylka Yoe Uusisaari, jefa de la unidad y autora principal del trabajo.
Al demostrar el papel activo de la cola de los ratones, este estudio allana el camino hacia mediciones más precisas del rendimiento del equilibrio en ratones sanos, y establece una sólida referencia para la investigación de diversas afecciones que afectan al equilibrio, como las enfermedades neurodegenerativas. Es el caso del párkinson, la esclerosis múltiple, el alzhéimer y la esclerosis lateral amiotrófica (ELA) .
Además de dilucidar el papel de la cola de los ratones, los investigadores desarrollaron un nuevo método experimental para evaluar su equilibrio. La norma anterior era la prueba de caminar sobre una viga, en la que los ratones debían cruzar una altillo de un centímetro de ancho en distintas condiciones.
Andarse por las ramas
Si el ratón se caía, se consideraba que estaba desequilibrado. Pero para ratones sanos, esta prueba es pan comido. Como explica el profesor Uusisaari, «la mayoría de las especies de ratones son animales arborícolas que viven en los árboles. Se han adaptado para cruzar rápidamente superficies difíciles, como ramas delgadas. Nuestro nuevo montaje tiene esto en cuenta, ya que desafía a los ratones con superficies más estrechas y movimientos bruscos».
La nueva configuración utiliza plataformas de diferentes anchuras, desde 1 cm hasta 4 mm, así como rotaciones aleatorias de 10 a 30 grados en cualquier dirección. Y en lugar de evaluar el equilibrio como la capacidad de mantenerse sobre la superficie elevada y estrecha, los investigadores redefinieron el equilibrio como una métrica de lo bien que está colocado el cuerpo del ratón sobre sus patas.
Para captar estos matices más sutiles de los movimientos, los investigadores crearon un modelo biomecánico basado en una red neuronal entrenada para seguir la posición de las distintas partes del ratón mientras recorre la plataforma. Este modelo les permitió calcular el momento angular de la cola en relación con la inclinación del cuerpo, mostrando cómo contrarresta la inclinación.
«Queremos poder detectar y tratar los problemas de equilibrio en humanos antes de que sean tan graves que el paciente tenga dificultades para caminar en línea recta —resume Lacava. Y añade—: Con este estudio, ahora hemos establecido la misma norma para los ratones».
Al demostrar el papel de la cola de los ratones en el movimiento y elevar el listón experimental para los ratones sanos, los investigadores están ahora mejor equipados para evaluar los cambios sutiles en el rendimiento del equilibrio, lo que permite una precisión mucho mayor en el estudio de los efectos tempranos de las enfermedades neurodegenerativas. ▪️
Información facilitada por el Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa
Fuente: Salvatore A. Lacava, Necmettin Isilak, Marylka Y. Uusisaari. The role of mouse tails in response to external and self-generated balance perturbations on the roll plane. Journal of Experimental Biology (2024). DOI: https://doi.org/10.1242/jeb.247552
