Dime qué oyes, diamante mandarín

El estudio de las aves permite entender los principios de control vocal, es decir, cómo es que los animales hacen para producir esos complejos comportamientos que son las vocalizaciones. Hace muchos años que el laboratorio de Sistemas Dinámicos del Departamento de Física liderado por Gabriel Mindlin estudia a la aves Oscinas como modelo de fonación. Alan Bush, becario postdoctoral del laboratorio y primer autor de un trabajo recientemente publicado en la revista PNAS, cuenta que lo interesante del modelo animal son las características que comparte con los humanos: “Ambos tienen vocalizaciones complejas, aunque los pájaros que estudiamos en este trabajo no tienen diversidad en el canto, su música es estereotipada. Sin embargo, estas aves, al igual que nosotros, aprenden de un tutor al que deben escuchar mientras crecen y en base a lo oído desarrollan el canto típico de la especie”.

La publicación da cuenta de importantes conclusiones a las que el grupo, perteneciente al Instituto de Física de Buenos Aires de UBA-CONICET, llegó luego de comparar las respuestas de los pájaros ante dos estímulos diferentes: un audio de su propio canto y, el canto sintetizado por un modelo biomecánico del aparato fonador. “Ya en el año 2013 el laboratorio había logrado síntesis lo suficientemente buenas como para que el animal las crea como propias, ya que responde de manera muy similar a como lo hace con su propio canto”, aclara Bush.

El investigador explica que, por ejemplo, ante el canto de otro pájaro el ave no responde; o, si se realizan pequeñas perturbaciones en la vocalización en cuanto a la frecuencia tampoco emite réplica. La respuesta de las aves es tan específica que resulta un desafío conocer cuándo se produce y si lo hace con variaciones: “podemos controlar cómo se sintetiza un canto simulado y también variar los parámetros. En este caso, lo que hicimos fue degradar el canto sistemáticamente, lo empeoramos. Observamos que cuando se evoca una respuesta es idéntica a la producida ante el canto original, y que a mayor degradación disminuye la probabilidad de obtener esa misma réplica”, explica Bush y agrega que la respuesta es “a todo o nada”: o bien se ve el gesto motor de manera completa o no se advierte, en absoluto. “Lo que no observamos y bien podría resultar una hipótesis razonable, es la presencia de gestos degradados”.

El laboratorio desarrolla esta línea de investigación hace muchos años, en un primer momento, todo el sistema biomecánico involucrado en la producción de las vocalizaciones se modeló desde la física no lineal y, de a poco, el estudio viró hacia los circuitos neuronales que controlan la biomecánica de la periferia. “Lo que pudimos observar es que la respuesta evocada descrita a nivel del cerebro también ocurre en los músculos de la siringe. Es decir, que esta activación del sistema por un estímulo auditivo viaja hasta la periferia. Durante la noche el ave no canta porque no está acompañada de los gestos respiratorios que genera la presión necesaria para la fonación”. El investigador concluye que en este momento, se abre una ventana interesante hacia el estudio del sistema, porque “la información a nivel de activación del aparato fonador nos da una medida global de la activación del sistema que resulta complementaria a la de las activaciones neuronales. Podemos mirar la activación del sistema como un todo, desde otro lugar”.

Los autores de la publicación son Gabriel Mindlin, profesor del Departamento de Física e investigador superior del Conicet en IFIBA de Exactas, UBA; Alan Bush, becario postdoctoral de Conicet en IFIBA de Exactas, UBA; Juan F. Döppler,becario doctoral de Conicet en IFIBA de Exactas, UBA; y Franz Goller, investigador de la Universidad de Utah.

Syringeal EMGs and synthetic stimuli reveal a switch-like activation of the songbird’s vocal motor program. PNAS August 1, 2018. 201801251