El sueño de las aves

por Ana Amador

¿Qué sueñan las aves?

Aunque parezca raro, esta pregunta se la hacen científicos que investigan en el área de neurociencias y, como tantas otras preguntas en ciencia, está lejos de ser contestada, pero en el camino a responderla vamos descubriendo secretos sorprendentes.
Los humanos pasan alrededor de un tercio de la vida durmiendo, sin embargo todavía no está claro por qué este estado es tan importante para los seres vivos. Estudiar el sueño desde la neurociencia puede resultar bastante complicado, sobre todo porque distintas especies pueden tener tipos de sueños muy distintos. Incluso, puede llegar a ser controvertido algo tan básico como contar con una buena definición de qué es el sueño.

Desde la fisiología, se define el sueño como un estado reversible de inconsciencia, donde ocurren patrones particulares en la actividad cerebral1, como también pérdida de tono muscular. La definición fisiológica se aplica satisfactoriamente para la mayoría de mamíferos y aves pero para otros organismos con cerebros más sencillos, muchas veces se prefiere otro tipo de definiciones, como por ejemplo, una definición comportamental. Si bien el sueño puede parecer un estado constante, en realidad durante el sueño ocurren ciclos bien diferenciados. Durante el sueño el cerebro puede estar en distintos estados donde se observan oscilaciones de distintos rangos de frecuencia. Por ejemplo, en mamíferos y aves, estos estados pueden dividirse en dos grandes grupos: el estado de movimiento rápido de ojos (MOR) y NO-MOR. Cada estado tiene asociadas características fisiológicas y neurológicas particulares. El estado MOR también se conoce como estado de “sueño paradojal” ya que, si bien los patrones de EEG son similares a los observadas durante la vigilia, en este estado los músculos están paralizados y es muy difícil despertar al sujeto.
En el camino de la neurociencia del sueño de las aves, lo primero que encontramos es que no todas las aves poseen los mismos estados de sueño. La diferencia más marcada se encuentra entre aves que aprenden su canto y las que no necesitan aprenderlo. Hay aves, como por ejemplo las palomas, cuyo canto es innato. Por otro lado, hay aves que deben atravesar un complejo proceso de aprendizaje hasta adquirir un canto adulto. Este proceso presenta grandes similitudes con el proceso de aprendizaje del habla humana. La primera fase del proceso se denomina “sensorial”, donde las aves escuchan al tutor y forman una memoria del canto adulto. Luego atraviesan una fase sensorio-motora de práctica donde los juveniles empiezan a producir vocalizaciones con más estructura melódica y comparan estos “pre-cantos” con la memoria del canto adulto y con el modelo de canto que pretenden lograr. De esta manera pueden corregir los errores generados durante el proceso de aprendizaje y lograr un fino control motor. Luego de mucha práctica y evaluación llegan a adquirir el canto adulto.
Interesantemente, las aves que aprenden el canto presentan ciclos de sueño muy similares a los que se encuentran en humanos. Estas similitudes no se han encontrado en aves que no aprenden el canto o en reptiles, por lo que estos hechos sugieren que los ciclos del sueño podrían estar relacionados con el aprendizaje vocal o con el aprendizaje de actividades sensorio-motoras complejas.

¿Es que acaso las aves sueñan que cantan?

Las aves que aprenden su canto vienen siendo estudiadas por la neurociencia  desde hace varias décadas, ya que representan un excelente modelo animal para investigar como se reconfiguran las conexiones neuronales durante el aprendizaje de un comportamiento complejo. Dentro del cerebro de estas aves existen núcleos neuronales específicos para el aprendizaje y producción del canto, conocidos en conjunto como “sistema neuronal de canto”. Las neuronas pertenecientes a estos núcleos poseen una propiedad notable: se activan de una manera única durante la producción del canto y lo hacen de la misma manera durante la presentación auditiva del canto. Esta respuesta es selectiva al canto propio aprendido por el ave. Esto significa que ante la presentación de otros estímulos auditivos, como por ejemplo ruidos, tonos, cantos de otras aves de la misma especie o incluso el canto propio modificado, las neuronas no responden en absoluto, mientras que lo hacen de una manera muy singular ante la presentación del canto propio.
A lo largo del complejo proceso de aprendizaje del canto, cada individuo desarrolla su canto propio. A partir del canto de un tutor, se incluyen variaciones, improvisaciones, entonaciones, que lo hacen único. Si se toma el ejemplo de dos músicos interpretando la misma obra musical, a lo largo de una ejecución de dicha pieza, cada uno dará su toque personal, lo que hará que la misma pieza musical suene distinto según quién la interprete. De la misma manera, aunque dos juveniles tengan el mismo tutor, cada uno desarrollará su canto propio.
En otras palabras, el canto para el ave es como su huella dactilar: cada canto es único y distintivo de cada individuo. Esta particularidad es reflejada en la actividad neuronal del sistema del canto, siendo que estas neuronas sólo se activan durante la generación o percepción del canto propio.
Desde la neurociencia fue posible realizar un seguimiento de estas neuronas a lo largo del aprendizaje y se observó  que al inicio del proceso del aprendizaje (cuando la memoria del canto del tutor ya está almacenada) las neuronas responden frente a la presentación del canto del tutor. A medida que el ave comienza a practicar y a generar su canto propio, las neuronas pasan de responder al canto del tutor a responder frente al canto propio. Esta evidencia muestra que la producción vocal deja su rastro en modelar la respuesta neuronal.
En resumidas cuentas, el sistema del canto de las aves posee neuronas que codifican de manera única al canto propio y se activan de la misma manera cuando el ave canta y cuando escucha una grabación de su propio canto. Los avances de la neurociencia han permitido monitorear la actividad neuronal individual durante el sueño del ave. En este caso, se descubrió que, si el ave escucha una grabación del canto durante el sueño, las neuronas responden con el mismo patrón de activación que se observa durante el canto. Más aún, si se registra la actividad  neuronal espontánea durante el sueño, es posible encontrar los mismos patrones de activación de canto. Cabe resaltar que esto ocurre sin presentar ningún estímulo externo, sugiriendo la hipótesis de que las aves sueñan que cantan.
Esta hipótesis sugiere que la reactivación neuronal durante el sueño podría ser importante para mantener los mecanismos neuronales responsables del canto y para el aprendizaje del mismo. Esta reactivación neuronal podría ser un procesamiento off-line de lo ocurrido durante el día.

A lo largo de la historia se han propuesto un gran número de teorías acerca de la funcionalidad del sueño, sin embargo ninguna de ellas está bien establecida. Existen teorías que sostienen que el sueño es importante para formar nuevas conexiones neuronales para la consolidación de memorias. En contraste, otras teorías proponen que la función principal del sueño es remover las conexiones “poco importantes”, generando de esta manera  nuevo espacio para poder almacenar mayor información en el futuro. Una teoría sostiene que el sueño MOR es importante para el desarrollo, ya que se encuentra con mayor frecuencia cerca del nacimiento, mientras que otra teoría sostiene que el sueño no-MOR es el relevante. Las teorías y contra-teorías siguen multiplicándose. Mientras más conocemos del cerebro y su funcionalidad, más preguntas surgen.

Notas:

(1) La electroencelografía (EEG) permite medir la actividad eléctrica del cerebro a través del cráneo. La técnica de EEG mide las fluctuaciones de voltaje que resultan de corrientes iónicas que fluyen entre las neuronas del cerebro. Cada electrodo de EEG mide la actividad sumada de miles de neuronas con la misma distribución espacial. De esta manera, una señal oscilatoria en un electrodo de EEG implica la actividad sincronizada de miles de neuronas.

Ana Amador

La Dra. Ana Amador es investigadora del CONICET (Consejo Nacional de
Investigaciones Cientificas y Tecnicas, Argentina) en el Departamento de
Fisica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la Universidad de
Buenos Aires, Argentina. Su investigación se centra en biofísica y neurociencias, en particular en el área de neuroetología. La Dra. Ana Amador cursó sus estudios en la Universidad de Buenos Aires, obteniendo primero la licenciatura en Ciencias Físicas y luego el Doctorado (Ph.D.). Realizó diversos cursos de prestigio internacional ganando numerosas becas para su formación, entre la que se encuentra la otorgada por Human Frontiers Science Program para realizar un postdoctorado interdisciplinario en la Universidad de Chicago. Sus trabajos son regularmente publicados en revistas internacionales de revisión por pares.

105 commenti

  • inviato da Aaronosciz Martedì, 16 Maggio 2017 Link al commento
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