"Los resultados desafían una suposición de larga data de que las hormonas tienen un efecto amplio en el comportamiento de los ratones hembra, haciéndolos menos adecuados para la investigación."
Históricamente, en la investigación de la neurociencia, los ratones macho han sido favorecidos sobre las hembras en los experimentos debido a la creencia de que el ciclo hormonal femenino puede causar variaciones de comportamiento que pueden sesgar los resultados. Los investigadores ahora argumentan que, a pesar de los ciclos hormonales, los ratones hembra muestran comportamientos exploratorios más estables que los machos. Los hallazgos son un argumento sólido para aumentar la inclusión de ratones hembra en la investigación en neurociencia.
Los ratones han sido durante mucho tiempo una parte central de la investigación en neurociencia, proporcionando un modelo flexible que los científicos pueden controlar y estudiar para aprender más sobre el intrincado funcionamiento interno del cerebro. Históricamente, los investigadores han favorecido a los ratones machos sobre las hembras en los experimentos, en parte debido a la preocupación de que el ciclo hormonal en las hembras provoque una variación del comportamiento que podría alterar los resultados.
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Pero una nueva investigación de la Escuela de Medicina de Harvard desafía esta noción y sugiere que para muchos experimentos, la preocupación puede no estar justificada.
Los resultados del estudio, publicados el 7 de marzo en Current Biology , revelan que los ratones hembra, a pesar de las continuas fluctuaciones hormonales, exhiben un comportamiento exploratorio que es más estable que el de sus pares machos.
Utilizando una cepa de ratones comúnmente estudiada en entornos de laboratorio, los investigadores analizaron cómo se comportaban los animales mientras exploraban libremente un espacio abierto. Descubrieron que el ciclo hormonal tenía un efecto insignificante en el comportamiento y que las diferencias de comportamiento entre ratones hembra individuales eran mucho mayores. Además, las diferencias en el comportamiento fueron aún mayores para los machos que para las hembras, tanto dentro como entre ratones.
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Los resultados subrayan la importancia de incorporar ambos sexos en los estudios con ratones, dijo el equipo de investigación.
“Creo que esta es una evidencia realmente poderosa de que si estás estudiando el comportamiento exploratorio naturalista y espontáneo, debes incluir ambos sexos en tus experimentos, y lleva al argumento de que en este entorno, si solo puedes elegir un sexo para trabajar , en realidad deberías estar trabajando en mujeres”, dijo Sandeep Robert Datta, profesor de neurobiología en el Instituto Blavatnik en HMS, quien codirigió el estudio con Rebecca Shansky de la Universidad Northeastern.
De roedores a humanos: una historia de prejuicios
A medida que los neurocientíficos se esfuerzan por comprender mejor el cerebro humano, habitualmente recurren al ratón, que Datta considera "el modelo vertebrado insignia para comprender cómo funciona el cerebro".
Esto se debe a que los cerebros humano y de ratón comparten una cantidad considerable de organización estructural e información genética, por lo que los científicos pueden manipular fácilmente el genoma del ratón para abordar cuestiones experimentales específicas y construir modelos de enfermedades humanas.
“Mucho de lo que entendemos sobre la relación entre los genes y los circuitos neuronales, y entre la actividad neuronal y el comportamiento, proviene de la investigación básica en ratones, y es probable que los modelos de ratones sean herramientas realmente centrales en nuestra lucha contra una amplia gama de problemas neurológicos. y enfermedades psicológicas”, dijo Datta.
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Durante más de 50 años, los investigadores han utilizado preferentemente ratones machos en sus experimentos, y en ninguna parte esta práctica ha sido más prominente que en la neurociencia. De hecho, un análisis de 2011 encontró que había más de cinco veces más estudios de neurociencia de un solo sexo en ratones machos que en ratones hembras.
Con el tiempo, esta práctica ha resultado en una comprensión más deficiente del cerebro femenino, lo que probablemente contribuya al diagnóstico erróneo de afecciones mentales y neurológicas en las mujeres, así como al desarrollo de medicamentos que tienen más efectos secundarios para las mujeres, problemas descritos por Shansky en un Perspectiva 2021 en Nature Neuroscience .
La disparidad en la representación sexual común en la investigación con animales también se ha reflejado históricamente en la investigación con sujetos humanos.
"Este sesgo comienza en la ciencia básica, pero las repercusiones se trasladan al desarrollo de fármacos y conducen a un sesgo en la producción de fármacos y en cómo los fármacos son adecuados para los diferentes sexos", dijo la autora principal Dana Levy, investigadora en neurobiología en HMS. . Por ejemplo, Levy anotó que se sabe que condiciones como la ansiedad, la depresión y el dolor se manifiestan de manera diferente en los ratones hembra y en las mujeres que en los ratones macho que se usan con más frecuencia en las pruebas de drogas en etapas tempranas.
Para abordar el problema del sesgo sexual en la investigación científica, los Institutos Nacionales de Salud publicaron una política en 2016 que requiere que los investigadores incluyan sujetos y muestras masculinos y femeninos en los experimentos. Sin embargo, los estudios de seguimiento que analizan las disciplinas científicas y examinan la neurociencia indican específicamente que el progreso ha sido lento.
Las razones de este sesgo de larga data en la neurociencia son complicadas, dijo Datta: "Parte de esto es simplemente sexismo, y parte es conservadurismo en el sentido de que las personas han estudiado ratones macho durante tanto tiempo que no quiero hacer un cambio.”
Sin embargo, tal vez la principal razón para excluir a los ratones hembra, dijo Datta, se deriva de la suposición generalizada de que su comportamiento se ve afectado en gran medida por las variaciones cíclicas en hormonas como el estrógeno y la progesterona, la versión de roedores de un ciclo menstrual, conocido como ciclo estral. Según Datta y Levy, se sabe que el estado de celo tiene un fuerte efecto en ciertos comportamientos sociales y sexuales en ratones. Sin embargo, los datos sobre la influencia del estado estral en otros contextos de comportamiento se han mezclado, lo que da como resultado lo que Datta llama "un desacuerdo genuino en la literatura".
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“Queríamos medir cuánto parecía influir el ciclo estral en los patrones básicos de exploración”, dijo Datta. "Nuestra pregunta era si estos cambios en curso en el estado hormonal del ratón afectan a otros circuitos neuronales de una manera que resulta confusa para los investigadores".
"Asumimos, como todos los demás, que agregar hembras solo complicaría nuestros experimentos", agregó Levy, "y dijimos, 'por qué no probar esto'".
Supuestos de prueba
Los investigadores estudiaron machos y hembras genéticamente idénticos de una cepa común de ratones de laboratorio en un campo abierto circular, una configuración de laboratorio estándar para experimentos de neurociencia del comportamiento. En la práctica, la prueba consistió en colocar un ratón en un balde de 5 galones de Home Depot durante 20 minutos y usar una cámara para registrar los movimientos y comportamientos del ratón en 3D mientras exploraba libremente el espacio. Los investigadores tomaron muestras de cada ratón hembra para determinar su estado de estro y repitieron la prueba del balde con el mismo individuo varias veces.
El equipo analizó los videos con MoSeq, una tecnología de inteligencia artificial desarrollada previamente por el laboratorio. La tecnología utiliza algoritmos de aprendizaje automático para dividir los movimientos de un mouse en alrededor de 50 "sílabas" diferentes o componentes del lenguaje corporal: movimientos breves y únicos, como levantarse, hacer una pausa, dar un paso o girar. Con MoSeq, los investigadores recopilaron datos detallados y de alta resolución sobre la estructura y el patrón del comportamiento del ratón durante cada sesión.
Los investigadores encontraron que el estado de celo tenía muy poco efecto sobre el comportamiento exploratorio en ratones hembra. En cambio, los patrones de comportamiento tendieron a variar mucho más entre los ratones hembra que durante el ciclo estral.
“Si me das cualquier video aleatorio de nuestra pila, puedo decirte qué mouse es. Así de individualizado es el patrón de comportamiento”, dijo Datta, lo que sugiere que en los estudios de comportamiento, “un aspecto dominante de la variación en los datos es el hecho de que los individuos tienen historias de vida sutilmente diferentes”.
Cuando los investigadores compararon ratones hembras y machos, encontraron algo que los sorprendió: los machos también exhibieron individualidad de comportamiento, pero tenían más variación de comportamiento dentro de un solo ratón y entre ratones que las hembras.
“La gente ha estado asumiendo que podemos usar ratones macho para hacer comparaciones confiables dentro y entre experimentos, pero nuestros datos sugieren que los ratones hembra son más estables en términos de comportamiento a pesar de que tienen el ciclo estral”, dijo Datta.
Un caso para el cambio
Los científicos generalmente están de acuerdo en que incluir ratones hembra es importante desde una perspectiva justa, anotó Datta, pero algunos siguen preocupados de que podría complicar su investigación. Para él, los nuevos hallazgos constituyen un fuerte argumento científico para el uso de ratones hembra en los experimentos.
“El hecho de que el comportamiento de las mujeres sea más confiable sugiere que incluir a las mujeres en realidad podría disminuir la variabilidad general de los datos en muchas circunstancias”, dijo Datta.
Según sus hallazgos, los investigadores del laboratorio de Datta ya han cambiado de ratones machos a grupos mixtos o ratones hembra en sus otros experimentos que involucran pruebas circulares de campo abierto.
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Datta advirtió que el estudio analiza solo una cepa de ratón en una configuración de laboratorio, por lo que los resultados no se pueden generalizar a otras cepas y configuraciones sin realizar más pruebas. Sin embargo, señaló que la cepa y la configuración se usan comúnmente en la investigación en neurociencia, incluso en el desarrollo de fármacos en etapa inicial para probar cómo un fármaco potencial afecta la locomoción del ratón.
Datta dijo que los hallazgos "deberían alentar a las personas interesadas en el desarrollo de fármacos en este contexto a incluir a ambos sexos en su análisis".
Ahora, Datta y Levy están interesados en explorar cómo los estados internos más allá del estado hormonal, como el hambre, la sed, el dolor y la enfermedad, afectan el comportamiento exploratorio en ratones.
“La pregunta es quién gana en este tira y afloja entre tu estado interno actual y tu identidad individual”, explicó Levy.
También quieren profundizar en la base neuronal de la individualidad del comportamiento del ratón que vieron en el estudio.
“Me sorprendió la cantidad de variación estable entre los individuos que estábamos observando, es como si estos ratones realmente fueran individuos”, dijo Datta. “Estamos acostumbrados a pensar en los ratones de laboratorio como aparatos intercambiables, pero no lo son en absoluto. Entonces, ¿qué está controlando estos patrones de comportamiento individualizados?”
“Queremos comprender los mecanismos de la individualidad: cómo surge la variabilidad entre los individuos, cómo afecta el comportamiento, qué puede alterarlo y qué regiones del cerebro lo respaldan”, agregó Levy.
Con este fin, el laboratorio de Datta está examinando el comportamiento de los ratones desde el nacimiento hasta la muerte para comprender cómo surgen y cristalizan patrones de comportamiento individualizados durante el desarrollo, y cómo cambian a lo largo de la vida.
Los investigadores también esperan que su trabajo abra la puerta a una investigación cuantitativa más rigurosa sobre cómo el ciclo estral afecta el comportamiento del ratón en otros contextos, como completar tareas complejas.
“Este es un ejemplo muy interesante de cómo las suposiciones que afectan la forma en que realizamos y diseñamos nuestra ciencia a veces son solo suposiciones, y es importante probarlas directamente, porque a veces no son ciertas”, dijo Levy.
