Nuevas claves para comprender la génesis del canto de pájaros

CONICET/DICYT La articulación del canto de los pájaros es un enigma que ha intrigado a la comunidad científica por años, no sólo por el conocimiento que permite generar sino además porque podría ayudar a comprender procesos más complejos, como la fonación en humanos. En aves, el canto está en muchos casos asociado con fines reproductivos, luchas territoriales y comunicación, que le permiten interactuar con sus pares y el entorno.

“En el caso de los canarios, los individuos más atractivos para las hembras son aquellos que tienen la repetición silábica más rápida – de 30 hertz en adelante – y que usan las combinaciones más complejas”, explica Matías Goldin, becario doctoral del CONICET y primer autor de un estudio, publicado en PLOS One, que explica la relación entre la temporalidad del canto y las vías cerebrales y estructuras que intervienen en el proceso.

Goldin trabaja en el Laboratorio de Sistemas Dinámicos (LSD) de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA, bajo la dirección de Gabriel Mindlin, investigador principal del CONICET. En el LSD estudian hace más de 10 años la dinámica de la generación del canto en aves y son pioneros en el tema.

Este nuevo estudio muestra que, a diferencia de lo que se postulaba, la generación del canto y su diversidad no radica sólo en el Centro Vocal Superior (HVC, por su sigla en inglés), un núcleo neuronal ubicado en el cerebro del ave, sino que es el resultado de la interacción de al menos dos escalas temporales diferentes que se ubican, probablemente, en distintas regiones del cerebro.

Según Goldin, todas las formas del canto del canario que analizaron se pueden resumir en dos ecuaciones de baja dimensión a las que se suma un ‘forzante’ o director del ritmo, que estaría relacionado con la actividad en el HVC.

“Hasta ahora se creía que el HVC orquestaba cada uno de los pasos del proceso, y este trabajo mostró que el comportamiento motor del canto es resultado de la contribución de distintas partes del sistema nervioso”, explica Mindlin. Es decir que el HVC no sería el ‘director de orquesta’ que regula todos los procesos asociados a la generación del canto, sino un componente dentro de un sistema más complejo.

“A grandes rasgos, una de las escalas del canto, el ritmo, se manifiesta en el HVC y el resto del cerebro sería el encargado de generar las instrucciones musculares precisas, a partir de su interacción con una segunda escala temporal. Allí interviene la respiración, que también forma parte del proceso”, agrega Goldin.

Si bien los investigadores lograron determinar la ubicación de la primera escala – el HVC – son necesarios estudios posteriores para determinar qué estructuras cerebrales intervienen en la segunda.

Los resultados obtenidos en este trabajo permiten dilucidar algunos aspectos de la complejidad del cerebro del ave. Por una parte, demuestra que las instrucciones para el canto no están alojadas en un único grupo de neuronas, sino en una red interconectada y probablemente ubicada en diferentes zonas, con funciones diferenciadas. Y, por otra parte, permite construir confianza en la simplificación de la dimensión del canto a dos ecuaciones o variables que permiten generar la complejidad de la instrucción motora.

Mindlin agrega que para futuras investigaciones el objetivo pasa por identificar el grupo de neuronas o vías en las que está codificada la segunda escala temporal. Para ello, “hay que lograr medir la actividad de estas células en los núcleos respiratorios mientras el ave está cantando y ese es un desafío muy grande para este año”, analiza.

Disminución de las temperaturas, la clave del estudio

Para poner a prueba la hipótesis del trabajo e identificar el rol de HVC, los investigadores desarrollaron en el LSD una técnica que consistió en bajar la temperatura de ese núcleo.

“Al enfriar el HVC logramos modificar de manera controlada y local la escala temporal que se manifiesta en él. El resultado fue que las sílabas del canario se ‘rompieron’ en segmentos más cortos, de acuerdo a lo predicho por nuestro modelo de dos escalas temporales”, explica Goldin.