Biofísica y neurociencias

¿Con qué sueñan los pájaros?

actualidad — por el 12/03/2018 a las 13:05

Los pájaros sueñan que cantan, pero ese canto no es el mismo que ejecutan durante el día. De noche, improvisan nuevas melodías, según surge de estudios que combinan las neurociencias con la física del aparato vocal de las aves. Así la biofísica se presenta como una ventana para entender la neurociencia del sueño.

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El diamante mandarín es un pájaro muy pequeño y muy vistoso. El macho comienza a cantar en la pubertad, y va perfeccionando su canto a medida que crece, aprendiendo de su padre o de otros machos adultos. Foto: Archivo Exactas Comunicación.

El diamante mandarín es un pájaro muy pequeño y muy vistoso. El macho comienza a cantar en la pubertad, y va perfeccionando su canto a medida que crece, aprendiendo de su padre o de otros machos adultos. Foto: Archivo Exactas Comunicación.

Se puede saber si una persona está soñando, e incluso se puede visualizar qué región del cerebro está activa durante el sueño. Pero no se puede conocer el contenido de los sueños, a no ser a través del relato efectuado por quien sueña. Sin embargo, es posible conocer con qué sueñan los pájaros si se estudia la actividad vocal.

Una de las cosas más importantes que hacen las aves en su vida cotidiana es cantar, y cuando sueñan, cantan. Es decir, sueñan que cantan. Y esa actividad cerebral repercute en los músculos encargados de producir el canto.

Así, analizando la actividad muscular durante el sueño de un pajarito cantor, el diamante mandarín o diamante cebra (Taeniopygia guttata), el equipo que dirige Gabriel Mindlin, director del Laboratorio de Sistemas Dinámicos de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA, pudo determinar que estas aves, en sus sueños, improvisan cantos muy diferentes del que realizan en forma repetitiva en la vida cotidiana. Es decir, estos pájaros, cuando sueñan, se convierten en artistas.

El diamante mandarín es un pájaro muy pequeño –pesa sólo doce gramos–, y muy vistoso, pues los machos ostentan un pico rojo, que en las hembras es anaranjado. El macho comienza a cantar en la pubertad, y va perfeccionando su canto a medida que crece, aprendiendo de su padre o de otros machos adultos.

Al igual que el habla humana, el canto de las aves comprende aspectos neuronales (instrucciones) y físicos (órganos que operan en la ejecución de los sonidos). Desde hace muchos años, Mindlin y su equipo estudian la física del aparato vocal de las aves, y han desarrollado un modelo físico de ese funcionamiento que permite conocer las instrucciones neuronales que el pájaro tiene que ejecutar para producir esa vocalización.

“Se sabía que durante el sueño había actividad cerebral en los pájaros y que se evocaba el canto, pero lo que no se sospechó es que esa actividad bajara a los músculos de la fonación, aunque sin producir sonido”, explica Mindlin.

El trabajo se publicó en la revista de acceso abierto PeerJ, y también lo firman Brent K. Young, Ezequiel Arneodo y Franz Goller, todos del Departamento de Biología de la Universidad de Utah, en Estados Unidos.

Un canto alocado

Por más que durante el día el canto de estas aves es muy estereotipado, durante el sueño se vuelve alocado. Es decir, durante la noche, estos pájaros se dan permiso para crear. “Lo interesante es que, dado que conocemos cómo se produce la actividad muscular del canto, podemos escuchar qué está soñando”, destaca Mindlin.

Los investigadores midieron la actividad muscular del pájaro mientras duerme y, mediante un modelo matemático que permite codificar las señales neuronales que llegan a los músculos, pudieron sintetizar el sonido que esas señales producirían si el animal estuviera despierto.

“El modelo matemático permite emular cómo se comportan los órganos fonadores, con eso se genera la onda de sonido equivalente, y una vez que se envía al parlante, se puede escuchar el sonido”, revela Mindlin. Y destaca: “Esta es la primera vez que se puede hacer un estudio cuantitativo con el sueño. Hasta ahora había mucha especulación. Acá es posible cuantificar y ver qué es lo que un animal está soñando, en términos de su canto, que se puede escuchar y cuantificar”.

Otra conclusión relevante es “la importancia de la variabilidad en el sueño de una especie que una vez que aprende no hace más que cantar en forma estereotipada”, señala el investigador, y prosigue: “Hay un mecanismo que durante el sueño se da permiso para hacer cosas no se permite durante el día”.

De día, el pájaro tiene que cantar solo aquella canción que le enseñaron sus ancestros y que le resulta útil para poder aparearse. Si cantara cualquier otra canción, es probable que la hembra no pueda reconocerlo. Esa variabilidad que presenta el canto de estas aves durante el sueño podría ser necesaria para el aprendizaje del canto y también para mantenerlo estable.

En un segundo estudio, en lugar de observar el sueño espontáneo de los pájaros, los investigadores inducían a las aves a soñar algo en particular. Le pasaban una grabación de su propio canto, y eso hacía que el pájaro repitiera, en su sueño, ese patrón sonoro. “Ese experimento nos permitió estudiar cómo articula la parte auditiva con la parte motora”, explica Mindlin.

La función del sueño

Generalmente se considera que la función del sueño es la consolidación de la memoria. De hecho, en estudios anteriores se veía que en el sueño se repetía la actividad ejecutada durante el día.

Sin embargo, en los experimentos se vio que el diamante mandarín, cuando sueña, explora variantes de sonido diferentes de las que practica durante el día. Entonces, según Mindlin, se puede pensar que durante la noche el animal, más que consolidar lo que hace en el día, varía y explora la variación.

“Hasta ahora el sueño se estudiaba mediante el análisis de la actividad neuronal y detectando, mediante imágenes, qué zonas del cerebro se activan, pero así no se puede saber si el sujeto estuvo soñando, por ejemplo, con una jirafa verde que fuma”, dice Mindlin.

En cambio, al vincular la actividad neuronal con la muscular, se puede saber cómo se escucha el sonido que requirió esa instrucción motora. “De este modo, se usa la física como una ventana para entender el cerebro. Y eso es lo que a mí me interesa, la biofísica como una ventana para entender la neurociencia del sueño”.

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