10 de febrero de 2005
Cerebros de pájaros muestran cómo la prueba y el error podrían contribuir al aprendizaje
El pinzón cebra macho adulto sólo sabe un canto
estridente que aprende durante la juventud y lo canta repetidamente e
intensamente cuando las hembras están escuchando. Pero de vez en
cuando, el pinzón puede improvisar, experimentando con una
variación más lenta y sensual o acentuando distintas
notas.
Los neurobiólogos que estudian el pinzón dicen ahora
que la improvisación surge de un componente de un circuito de
aprendizaje crucial en una sección del prosencéfalo que
parece generar el mecanismo de prueba y error necesario para dominar
destrezas motoras sofisticadas, tales como el canto de los
pájaros o el habla y los deportes en los seres humanos.
“Los ganglios basales tienen una función especial en la generación de la variabilidad motora”.
Mimi Kao
“Esto significa que esta parte del cerebro es importante para
indicar o permitir cambios en el canto”, dijo Mimi Kao, primera
autora de un artículo del número del 10 de febrero de
2005, de la revista Nature. El artículo muestra la
forma en la que la región modula el canto del pájaro en
tiempo real. Kao, estudiante predoctoral del Instituto Médico
Howard Hughes (HHMI), se encuentra en los meses finales de su
entrenamiento doctoral en el laboratorio de la coautora Allison Doupe,
ubicado en el Centro Keck de Neurociencia Integrativa de la Universidad
de California, en San Francisco.
Una vía similar del cerebro en los seres humanos
podría explicar la forma en la que los niños aprenden a
hablar al escucharse a sí mismos y a otros, y la forma en la que
los adultos aprenden y perfeccionan nuevas destrezas motoras, tales
como el tenis. El proceso se basa en la información obtenida de
lo que funciona y de lo que no funciona, también se llama
aprendizaje dependiente de la experiencia o basado en la
ejecución.
“Todo eso requiere que prestemos atención a la forma en
la que realizamos las cosas o en la forma en la que experimentamos con
ellas, y a la forma en la que mejoramos gradualmente”, dijo el
autor senior Michael Brainard, profesor asistente de fisiología
en UCSF, cuyo laboratorio está financiado en parte por un
subsidio del HHMI. “Tiene sentido que parte de la función
de una porción del cerebro sea introducir ese tipo de
variabilidad”.
Kao comenzó con un experimento para estimular la
región del prosencéfalo llamada LMAN (por sus siglas en
inglés que significan núcleo magnocelular lateral del
neopallium anterior). En el cerebro de las aves, el LMAN recibe
aferencias sobre los movimientos complejos que van desde los ganglios
basales y transmiten la información a las neuronas motoras que
participan en la producción del canto. Los científicos
han sabido por mucho tiempo que sin el LMAN, un pájaro joven no
puede aprender el canto, pero que un pájaro adulto puede
ejecutar su canto sin esa región del cerebro. Un estudiante
postdoctoral de otro proyecto había notado una actividad
cerebral mayor y más variable cuando los pinzones se cantaban a
sí mismos que cuando les daban una serenata a las hembras. Kao
se preguntó si podría causar cambios en el canto del
pájaro manipulando esta región.
El aprendizaje lleva un cierto tiempo, así que Kao pensaba
que tendría que esperar para observar resultados. Pero la
estimulación del LMAN tuvo un impacto inmediato. La
melodía y el ritmo del canto básico no cambiaron, pero
apareció una explosión minúscula de electricidad
después de unas notas, a medida que cambió el tono o el
volumen durante un momento particular del canto.
Las variaciones son generalmente demasiado sutiles para los
oídos humanos, dijo Kao, pero un equipo de grabación
sensible las puede detectar. Las pruebas sistemáticas fueron
posibles con la ayuda de un programa computacional que podía
seguir los gorjeos de los pájaros y estimular a LMAN en momentos
precisos para obtener efectos mensurables sobre una sílaba
predeterminada, canción tras canción.
Los investigadores encontraron que distintas áreas del LMAN
entonaban la misma nota en diversas direcciones, un área
levantaba el tono de una cierta nota y otra área bajaba su
frecuencia. La influencia continua de esta región del cerebro en
el canto es una nueva observación, dijo Brainard.
Luego, los investigadores analizaron la relación entre: el
canto y la actividad nerviosa natural de LMAN durante los dos tipos de
canto del pinzón macho, la calidad y ejecución del canto
dirigido a las hembras, que va acompañado por alguna postura y
movimiento de plumas, y las variaciones experimentales del canto a
solo, llamadas “no dirigidas” y similares al cantar en la
ducha. La región del cerebro mostró mayor actividad y
señalización más variable durante el canto no
dirigido, sugiriendo que esta área genera las variaciones del
canto a solo.
Finalmente, demostraron que los pájaros con daños en
esa región del cerebro perdían su habilidad de
improvisación. Utilizando pájaros sin LMAN funcional, Kao
y sus colegas también encontraron diferencias entre los dos
tipos de cantos, pero el canto a solo perdía las variaciones
sutiles.
“En pocas palabras, nuestro artículo sugiere que los
ganglios basales tienen una función especial en la
generación de la variabilidad motora”, dijo Brainard.
“Se ha sabido por mucho tiempo que este circuito es importante
para el aprendizaje. Nuestros datos apoyan la hipótesis de que
una de las cosas que podría estar haciendo es introducir
variabilidad”.
Otros investigadores de los laboratorios de Brainard y de Doupe
continúan investigando para analizar si el canto de apareamiento
del macho se puede alterar permanentemente mediante la
estimulación del LMAN y si las hembras prefieren la
versión estable o variable del canto.
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