¿Por qué solo algunas especies logran controlar su voz? La respuesta está en el cerebro de focas y leones marinos

El descubrimiento de una vía cerebral exclusiva en focas y leones marinos aporta nuevas claves sobre cómo estos mamíferos marinos logran un control consciente de la vocalización, una habilidad compartida solo por unas pocas especies y considerada crucial en la evolución del lenguaje humano y animal. El estudio, publicado en Science, establece un cambio de paradigma en el análisis de la comunicación entre especies.

Focas y leones marinos han proporcionado evidencia directa de que los mamíferos pueden desarrollar un control voluntario de la voz, ayudando a comprender los orígenes evolutivos del lenguaje. El análisis de sus cerebros revela conexiones neuronales que permiten la imitación de sonidos y el dominio de aprendizajes vocales complejos, lo que diferencia a estos animales de la mayoría de los mamíferos terrestres y amplía las perspectivas sobre la flexibilidad vocal en el reino animal.

Estructura del cerebro de pinnípedos en la investigación

El equipo liderado por Gregory Berns (profesor de psicología en la Emory University) y Peter Cook (New College of Florida) empleó la técnica de resonancia magnética de difusión para examinar cerebros de leones marinos de California, focas comunes, elefantes marinos y coyotes. Todos los animales estudiados fallecieron de causas naturales o fueron eutanasiados por lesiones graves.

La resonancia magnética de difusión, desarrollada por Karla Miller (Universidad de Oxford) originalmente para el estudio del alzhéimer en humanos, permite obtener imágenes de alta resolución de la materia blanca cerebral en cerebros post mortem. Esto facilita el mapeo detallado de las vías de conexión entre regiones cerebrales, al no depender del movimiento celular.

Se analizaron cerebros de cuatro leones marinos de California, cuatro focas comunes, tres elefantes marinos y cuatro coyotes. Esta variedad permitió comparar especies con distintos grados de control vocal, lo que supuso un marco sólido para diferenciar características propias de los pinnípedos frente a otros mamíferos.

El procedimiento incluyó la identificación y mapeo detallado de quince áreas cerebrales asociadas tanto a la producción como al aprendizaje vocal. Esto proporcionó un panorama comparativo entre todos los ejemplares estudiados e hizo posible trazar similitudes y diferencias significativas.

Descubrimientos sobre la flexibilidad vocal

Según Science, los resultados muestran que los pinnípedos presentan un circuito cerebral exclusivo que conecta directamente la corteza motora vocal con los músculos laríngeos, lo que les da la capacidad de controlar de manera consciente sus sonidos. Esta vía, denominada “bypass”, evita el mesencéfalo, que en la mayoría de los animales regula automáticamente funciones vitales como la respiración y la deglución.

En los coyotes analizados, el mesencéfalo mantiene ese control reflejo sobre los músculos de la vocalización. En contraste, las adaptaciones evolutivas de focas y leones marinos para la vida subacuática han favorecido el desarrollo del control voluntario de la respiración y la capacidad para ingerir alimentos bajo el agua.

Los leones marinos pueden permanecer sumergidos en promedio entre 10 y 20 minutos seguidos, mientras que algunas especies de focas alcanzan inmersiones de hasta dos horas sin salir a la superficie. Este nivel de flexibilidad vocal depende de circuitos laríngeos particulares y de robustas conexiones entre los sistemas auditivo y vocal, poco frecuentes en otros mamíferos.

Según Cook, “hemos descubierto una receta ecológica para que un mamífero evolucione hacia un cerebro vocalmente flexible”. El estudio identificó asimismo que las focas comunes exhiben conexiones especialmente intensas entre el tálamo y la corteza motora vocal, una característica compartida únicamente con ciertos pájaros y con los seres humanos.

Estos hallazgos abren la posibilidad, explica Berns en Science, de construir un “árbol evolutivo del lenguaje” si se implementan análisis comparativos con otros mamíferos dotados de flexibilidad vocal, como cetáceos.

Casos de imitación y futuro de la investigación

Ejemplos notables de imitación vocal en pinnípedos han captado la atención científica durante décadas. El caso más famoso es el de Hoover, una foca común capaz de reproducir el acento de su cuidador en Boston, considerado un símbolo de la plasticidad vocal de este grupo animal.

Investigadores de la Universidad de St Andrews en Escocia demostraron que las focas grises pueden aprender melodías como “Twinkle, Twinkle Little Star” e incluso la música de “Star Wars”. Estas pruebas subrayan el potencial de aprendizaje y adaptación auditiva de las focas y leones marinos.

El grupo de Berns y Cook aplicó la técnica de resonancia magnética de difusión para indagar los mecanismos cerebrales que permiten esta flexibilidad vocal. Ahora, según Science, proyectan ampliar el estudio a ballenas, delfines y marsopas, explorando si estos cetáceos comparten adaptaciones cerebrales que posibilitan una comunicación compleja.

El análisis más profundo de las conexiones cerebrales permitirá determinar cuáles son las características únicas y compartidas que habilitan a diversas especies marinas a lograr formas avanzadas de comunicación vocal.

Implicaciones evolutivas del hallazgo

Los responsables de la investigación consideran que la existencia del bypass cerebral en focas y leones marinos es una señal sobre cómo determinadas adaptaciones ecológicas pueden impulsar capacidades cognitivas sobresalientes. Berns destaca en Science que, al ampliar la comparativa entre especies, se pueden sentar las bases para un modelo evolutivo del lenguaje, con repercusiones para la biología y la neurociencia.

Cook señala que, aunque todos los animales pueden aprender y usan la voz para comunicarse, son muy pocos los que dominan sus vocalizaciones de manera voluntaria y flexible.

La identificación de estos circuitos cerebrales únicos abre nuevas vías de investigación sobre el origen y evolución del lenguaje, tanto en humanos como en la amplia diversidad del mundo animal.

El enigma de por qué solo unas pocas especies han desarrollado la capacidad de controlar sus llamadas de manera voluntaria continúa desafiando a la ciencia e impulsando la exploración de la evolución comunicativa animal.