Recientemente describimos en el cangrejo Neohelice granulata una pequeña región cerebral que dada su similar conectividad, características retinotópicas, y cantidad de capas se cree similar a la lobula plate de dípteros (Bengochea, Berón de Astrada, Tomsic and Sztarker, 2018). En dípteros, la lobula plate lleva a cabo, por un lado, el procesamiento de la información de flujo óptico generada en la retina por el movimiento propio del animal o por movimientos globales del panorama visual y por el otro, el control de la respuesta optomotora y la trayectoria de desplazamiento.

Nuestra hipótesis es que el control de las respuestas optomotoras en crustáceos también está, como en insectos, mediado por la lobula plate. Para juntar evidencias que apoyen esta hipótesis, realizamos lesiones electrolíticas de esta región y evaluamos los cambios producidos en el comportamiento optomotor en los cangrejos lesionados en la lobula plate vs animales lesionados en otras regiones. Los animales son también evaluados en cuanto a su respuesta de escape ante un estímulo potencialmente peligroso para tener un control de un comportamiento que debería estar controlado por una vía neuronal independiente. Nuestros resultados demostraron que la función de la lóbula plate de cangrejos es similar a la de moscas (Barnatan et al 2022).

Estamos realizando ahora registros electrofisiológicos en esta región para poder caracterizar fisiológica y morfológicamente a las neuronas tangenciales presentes en este pequeño neuropilo. 

A través de diversas técnicas histológicas (Bodian, Golgi, tinciones intracelulares, tinciones en masa utilizando dextranos) estudiamos la neuroarquitectura y organización de las estructuras cerebrales (neuropilos), especializándonos pero no restringiéndonos a estructuras que procesan información visual.

Esto nos permite conocer la conectividad, la cantidad de capas sinápticas contenidas en un neuropilo, identificar los pequeños elementos neuronales que componen los neuropilos pero que no puede ser registrados fácilmente con técnicas de electrofisiología.

La presencia de dos ojos en un animal permite la combinación de la información obtenida por cada ojo facilitando, entre otras cosas, la ampliación de campo receptivo, la mejora de la relación señal/ruido en las imágenes percibidas, la integración de señales de flujo óptico y, en algunos casos, la estimación de distancia utilizando el mecanismo de estereopsis. Si bien la estereopsis es utilizada por un gran número de animales, existen hasta el momento sólo 2 ejemplos descriptos en invertebrados: la mantis y la sepia. El cangrejo Neohelice granulata tiene dos ojos pedunculados, lo suficientemente separados para hacer factible la estimación de distancia por estereopsis, con una distribución de omatidias que permite un campo receptivo de 360 grados para cada ojo. El objetivo de esta línea de investigación es entender qué tipo de comportamientos se benefician del uso de visión binocular y qué tipos de mecanismos están involucrados (sumación de campo, estereopsis). Para esto, estudiamos diversos comportamientos del cangrejos guiados por la visión, incluyendo la respuesta optomotora, la navegación espontánea y ante estímulos apetitivos que desencadenen respuestas de acercamiento (caza). Evaluamos la respuesta de los cangrejos en condiciones de visión completa o ante condiciones de visión reducida (visión monocular o con distintas zonas del ojo ocluidas con pintura).

La mayoría de los animales pueden realizar la detección visual de objetos en trayectoria de colisión. Entre sus beneficios están poder escapar de predadores acercándose, atrapar presas o simplemente evitar colisionar con objetos al desplazarse. Esta habilidad recae en la presencia de neuronas llamadas detectoras de colisión que están especializadas en responder únicamente a estímulos que se acercan en una vía de colisión directa. En langostas se han estudiado intensamente neuronas de este tipo, las lobula giant movement detector neurons, LGMDs. Se ha propuesto que la habilidad de detectar colisión está relacionada a la presencia de un arreglo sináptico particular que poseen las neuronas columnares presinápticas a las LGMDs (Rind and Simmons, 1998). En estudios de microscopía electrónica se ha descripto que este arreglo implica sinápsis diádicas en donde hay dos perfiles postsinápticos por cada densidad presináptica. Es decir que cada neurona columnar sinapta con su vecina además de con la LGMD. Se propone que este arreglo permite una carrera entre la ola de excitación y la de inhibición producida por la imagen de un objeto acercándose que modela la selectividad de respuesta de estos detectores de colisión. En cangrejos, hemos descripto dentro de las neuronas LG (lobula giants) dos subclases, MLG1 y MLG2, que muestran propiedades de detectoras de colisión (Medan et al, 2007; Oliva and Tomsic 2014, 2016). Estamos llevando a cabo un proyecto, en colaboración con la Universidad de Newcastle, donde estamos estudiando las conexiones sinápticas de las MLG1. El encontrar un arreglo sináptico similar entre cangrejos y langostas podrían respaldar una relación filogenética fuerte entre los grupos de insectos y crustáceos. Por otro lado, el encontrar un arreglo sináptico distintos nos podría dar claves de que existen otros circuitos alternativos igualmente eficientes de computar la información para detectar objetos en trayectoria de colisión directa.