Recomendado de Ana Amador

El desarrollo vocal, tanto en humanos como en vertebrados, es un proceso continuo e interactivo que se genera entre el cuerpo, el sistema nervioso central y la experiencia social. Si bien sería difícil intentar explicar cualquier aspecto del desarrollo vocal sin tener en cuenta estas interacciones, el estudio de este problema suele enfocarse en el sistema nervioso central. En particular, se ha puesto muy poca atención en el rol que juega el cuerpo durante el desarrollo. Esto es un resultado de una perspectiva más general de la neurociencia donde el paradigma predominante es que el cuerpo sigue las instrucciones que recibe del cerebro como si fuera un títere. O sea, cada detalle de cada comportamiento está codificado en el cerebro. Este enfoque se basa principalmente en tener una “perspectiva lineal” del problema. Si modelamos al cuerpo como un sistema que está siendo “forzado” por el cerebro, en un paradigma lineal el cuerpo sigue la frecuencia del forzante. Si en cambio consideráramos que el cuerpo es un sistema no-lineal, entonces la emergencia de sub-armónicos surge naturalmente. O sea, un sistema no-lineal puede presentar mucha más riqueza, donde pequeñas variaciones del sistema forzante podrían generar cambios cualitativos en el sistema que está siendo forzado.

El trabajo de Zhang y Ghazanfar pone de manifiesto la importancia que puede tener el cuerpo durante el desarrollo, proponiendo una forma específica en la que el crecimiento corporal podría condicionar el proceso. En este trabajo se estudian los cambios en las vocalizaciones de monos tití juveniles (Callithrix jacchus) durante el desarrollo, utilizando para esto una amplia gama de técnicas que incluyen modelos computacionales y experimentos que imitan la reversión del crecimiento. Sus resultados sugieren que los cambios cualitativos que se producen durante el desarrollo se basan en la interacción no-lineal entre el sistema nervioso y la biomecánica implicados en la respiración.

Brevemente, los autores encuentran que los aumentos en la duración de las vocalizaciones y los cambios en el uso de las mismas, podrían atribuirse al crecimiento de los pulmones, que proporcionan la potencia respiratoria para producir vocalizaciones. En primer lugar, realizaron predicciones específicas sobre los mecanismos de generación de las distintas vocalizaciones, utilizando para esto un modelo biomecánico que incluye la laringe y el sistema respiratorio. Luego, estas predicciones se pusieron a prueba empíricamente registrando las vocalizaciones de los titís juveniles en un ambiente helio y oxígeno (heliox), que reduce la carga respiratoria. El ambiente de heliox simula una reversión en el crecimiento pulmonar y, como se había predicho utilizando modelos computacionales, da como resultado una reversión al comportamiento vocal inmaduro. Este trabajo subraya la importancia de considerar el organismo completo, y no solo el sistema nervioso, cuando intentamos comprender cómo emerge un comportamiento complejo. Metodológicamente, es un ejemplo excepcional de integración entre modelado dinámico de sistemas físicos y experimentos biológicos.

Yisi S. Zhang and Asif A. Ghazanfar: Vocal development through morphological computation, PLoS biology 16(2): e2003933. February 20, 2018
https://doi.org/10.1371/journal.pbio.2003933

*Ana Amador es jefe de trabajos prácticos del Departamento de Física de Exactas UBA e Investigadora de CONICET en IFIBA-UBA.