HdC en las Aulas: Influencia de la alimentación en los roedores

Este curso, gracias al Programa de Profundización de Conocimientos que puso en marcha el Departamento de Educación, Cultura y Deporte de Aragón, pudimos colaborar con dos institutos para ayudar a formar a futuros investigadores en los institutos de Sabiñánigo (Huesca) IES Biello Aragón e IES San Alberto Magno.

Cada jueves publicaremos los resultados de uno de los grupos de investigación de estos dos institutos, donde comprobaremos como a partir de materiales habituales en un laboratorio de enseñanza, los alumnos han podido investigar sobre temas cotidianos obteniendo resultados muy interesantes, siguiendo el método científico. Estas entradas también le pueden ser de utilidad a algún docente que quiera replicar estos resultados con sus alumnos.

INFLUENCIA DE LA ALIMENTACIÓN EN EL METABOLISMO Y APRENDIZAJE DE LOS ROEDORES

Autores:

Vinacua Lacasta, Cristina

Rodríguez Ipiens, Mónica

Rodríguez Bergua, Carmen

Puértolas Pau, Lara

Coordinador: Ansón García, Juan Antonio

Centro: I.E.S. San Alberto Magno (Sabiñánigo). Curso 2012/2013

Introducción, hipótesis y objetivo

Junto a las fuerzas selectivas de la evolución, el aprendizaje y la memoria son el medio principal de adaptación de los seres vivos a las modificaciones inciertas de su medio ambiente. El proyecto consiste en investigar como la alimentación y el adiestramiento de dos tipos de roedor: ratón común (Mus musculus) y hámster ruso (Phodopus sungorus), afecta al metabolismo y al aprendizaje en cuanto a la obtención de comida.

Metodología

Se han seguido tres líneas diferentes:

1. Mediciones de CO₂ mediante un sensor (Vernier). El objetivo de estas mediciones en los roedores es determinar el gasto metabólico en diferentes condiciones. La bibliografía apunta que hay una relación directa entre el peso y tasa metabólica (Berthou et al. 1992). Se utilizó el programa Logger Lite 1.6.1 de la compañía Vernier para tomar datos durante varios días y en distintas circunstancias (redbull en los bebederos, estrés previo por ruido de alumnos y dormido), en sesiones de 10 a 14 minutos.

2. Alimentación. El propósito será comprobar cómo afectan las dietas a la fisiología. Una de ellas se basó en bollería industrial rica en ácidos grasos saturados y con carencia en vitaminas, y la otra en una dieta óptima en cuanto a los requerimientos nutricionales a base de cereales y alimentos frescos. Las dosis de comida fueron medidas regularmente en una báscula electrónica, al igual que el peso que iban adquiriendo los ratones.

3. Aprendizaje de un laberinto. La finalidad de este apartado es comparar la capacidad de aprendizaje de un circuito para ratón y hamster. Se basó en el método ideado por Rachel Dehart (Hill 1985), basada en recompensas y estímulos (Sonntag C. and Zawikowski E. 2004), para que los roedores ejecuten el laberinto de forma rápida y eficaz. El tiempo empleado en recorrer el laberinto se ha tomado a partir de un cronómetro.

Resultados

Respecto a la medición del metabolismo, se comprobó que cuando los roedores estaban estresados exhalaban más CO₂ (figuras 1, 2 y 3), y entre especies la diferencia radica en el peso ya que el hámster al tener más masa también consume más rápido el O₂. El Red Bull parece no afectar.

La dieta alta en contenido graso y falto de vitaminas desencadenó un episodio de sudores en el ratón testado. No se observó un incremento en el peso en contra de lo que cabía esperar (figura 4).

En cuanto al experimento del laberinto, los resultados obtenidos no son fiables ya que los ratones (Mus musculus), no reaccionaban a la recompensa vagando sin rumbo día tras día. En el hamster sí se observó aprendizaje al ir disminuyendo los tiempos en completar el recorrido completo (figura 5). En los días centrales del experimento es cuando más rápido alcanzó meta, posiblemente porque coincidía cuando menos estresado estuvo con el ir y venir de alumnos (Wagner et al. 2013).

Figura 1: Mediciones del CO₂ exhalado en hámster. En estas gráficas se interpreta en el eje X el tiempo (segundos) y en el eje Y el aumento de CO₂ (ppm) en la cámara. Las bajadas tan pronunciadas son debidas alretirar el sensor antes de parar la toma de datos, y quedar éste en contacto con el aire del laboratorio.

Figura 2: Mediciones del CO₂ exhalado en ratón. Eje X el tiempo (segundos) y eje Y el aumento de CO₂ (ppm) en la cámara.

Figura 3: Mediciones del CO₂ exhalado en ratón y hamster. Se han tomado los datos medios de las anteriores gráficas. Eje X el tiempo (segundos) y eje Y el aumento de CO₂ (ppm) en la cámara.

Figura 4. Peso de los roedores. Ratón blanco con alimentación con bollería industrial. Ratón a manchas con alimentación adecuada a la especie. Hamster con alimentación adecuada en el que se observa un aumento de peso considerable los últimos días de proyecto gracias al consumo de dulces.

Figura 5. Tiempo que tarda el hamster en recorrer el laberinto.

Tabla 1: Figuran los tiempos exactos que tardó el hámster en llegar a la meta con comida en el laberinto. Con hambre: sometido a 24h en ayunas. Sin hambre: con exceso de alimentos en jaula. Mecanizado: no responde a un estímulo de alimento en meta.

Conclusiones: 

1. El hamster parece estar condicionado por la obtención de una recompensa en forma de comida a la hora de realizar el recorrido del laberinto.

2. No se han extraído datos fiables en ratones ya que no respondían a estímulos para completar el laberinto planteado. Sería necesario más tiempo para hacer que lo memorizasen; y otro método, ya que el estímulo de la comida no ha servido.

3. El estrés por ruidos, movimientos, y otros estímulos visuales como alumnos entrando y saliendo, afecta a la ejecución del recorrido por el laberinto.

4. Sustancias activadoras del sistema nervioso como el Red Bull no afecta ni a la velocidad de ejecución del laberinto, ni al aumento de tasa metabólica.

5. Se ha demostrado que una mala dieta con déficit de vitaminas influye en el buen funcionamiento del cuerpo, acarreando consecuencias que pueden acabar con la vida del ratón.

6. Los resultados obtenidos en cuanto a la medida de la tasa metabólica por CO₂ indican que el metabolismo aumenta cuanto más grande es el animal.

Bibliografía:

Hill, W. 1985. Learning: A survey of psychological interpretations. (4th Ed.). New York: Harper and Row.

Sonntag C. and Zawikowski E. 2004. The Effects of Caffeine on the Wheel Activity of House Mice (Mus domesticus). Webpage.

Wagner KV, Hartmann J, Mangold K, Wang XD, Labermaier C, Liebl C, Wolf M, Gassen NC, Holsboer F, Rein T, Müller MB, Schmidt MV. 2013. Homer1 mediates acute stress-induced cognitive deficits in the dorsal hippocampus. J Neurosci. 2013 Feb 27;33(9):3857-64

*Las imágenes utilizadas son propiedad de los alumnos.

Hablando de Ciencia