Estudio de la integración sensorial en el gusano Caenorhabditis elegans utilizando un modelo robótico

En este proyecto, se busca estudiar el comportamiento del gusano Caenorhabditis elegans a través de la creación de un modelo robótico, con la implementación de una red neuronal y la integración de diversos sensores, que permitan la medición de estímulos del medio ambiente. C. elegans es un organismo modelo cuyo sistema nervioso se encuentra completamente mapeado. Sus conexiones neuronales, o conectoma, lo convierten en un referente para estudios que combinan neurociencia, biología e ingeniería. El objetivo principal de este estudio es comprender el comportamiento complejo emergente del modelo robótico en diversos escenarios, y compararlo con los procesos biológicos del organismo real. Para ello, se estudió la activación de las neuronas localizadas en la región posterior (cola) del gusano ante estímulos específicos, comparándola con la activación de las neuronas ubicadas en la región anterior (cabeza), y se evaluó la activación conjunta de ambas. Además, se analizó la dinámica en la toma de decisiones, observando el comportamiento del modelo. El proyecto combina la biología y la ingeniería, trasladando la complejidad del conectoma de C. elegans a un entorno robótico. Se implementaron mejoras en el modelo significativas, tanto en hardware como en software, incluyendo la comunicación I2C para la integración de múltiples sensores y la incorporación de un sensor de luz, que permite simular la estimulación neuronal del gusano ante la presencia de alimento. En cuanto a los resultados, se observó que el robot responde a la estimulación de las neuronas ubicadas en la cola activando el circuito de escape, de forma similar a la reacción observada al estimular las neuronas localizadas en la cabeza. Al estimular de forma simultánea la región anterior y posterior, se observó que el modelo robótico también presenta una respuesta integrada alineada con las expectativas basadas en el comportamiento biológico de C. elegans. A través de las diversas pruebas realizadas, se pudo identificar la influencia de la estructura de la red neuronal en el comportamiento del modelo, evidenciado por movimientos coordinados y sucesivos, as ́ı como por la coherencia de las acciones en los escenarios planteados. Además, se observó la respuesta propia de un sistema atractor, en el que luego de ser alterado, regresa a su estado inicial. En conclusión, el estudio realizado logró analizar la respuesta emergente del C. elegans ante múltiples estímulos, mediante el modelo robótico desarrollado, y a su vez, genera nuevas interrogantes y áreas para profundizar. Este trabajo proporciona una base sólida para futuras investigaciones en sistemas robóticos y para una mejor comprensión de la relación entre la estructura neural y el comportamiento complejo.