Characterizing the encoding of dynamical olfactory inputs in single olfactory sensory neurons to remote control larval chemotaxis by means of optogenetics

Resumen

Los animales tienen que hacer frente a un entorno caracterizado por un flujo variable y abundante de información sensorial. ¿Qué rasgos de este flujo de información son capturados por el sistema sensorial? Este trabajo examina como las neuronas olfativas sensoriales de primer orden (NOS) de la larva de Drosophila procesan las señales experimentadas durante comportamientos olfativos incondicionados. Mediante la combinación de una novedosa técnica de grabación extracelular y un sistema de control de microfluidos que permite controlar temporal y espacialmente el suministro de olor, se exploraron los principios computacionales que permiten codificar los estímulos dinámicos de olor en una sola NOS. Para explorar el espacio que codifican las NOS y recrear una respuesta olfatoria naturalista se utilizaron técnicas de optogenética. Los resultados de este estudio sugieren que tanto los cambios de estímulos relativos como su integración temporal son capturados en una sola NOS. Por último, se cuantificó la conducta larval en entornos de olor virtual de bucle cerrado (closed-loop virtual odor environment) y se analizó teniendo en cuenta la influencia de las características dinámicas del estímulo. Del análisis resultó que la actividad neuronal de una única NOS está firmemente correlacionada con características dinámicas, en particular con la derivada de la intensidad del estímulo. Estos hallazgos ponen de manifiesto vinculan la actividad neuronal de una sola neurona sensorial con transiciones del comportamiento. En conjunto, los resultados de este trabajo proporcionan un punto de partida para comprender la toma de decisiones de las larvas durante la quimiotaxis.