Dos sonidos, dos circuitos distintos: cómo el cerebro organiza la voz

Los neurocientíficos de Cornell identificaron que los ratones usan conjuntos de neuronas casi completamente distintos para 2 tipos de vocalizaciones, una vinculada al malestar o a las peleas y otra asociada a la comunicación social.

El trabajo, publicado en la revista eNeuro, muestra que el hallazgo aporta una pista sobre la forma en que el cerebro organiza la producción de sonidos en mamíferos, incluidos los humanos.

Este avance, según describieron los expertos, podría ayudar a comprender la degeneración neuronal en patologías como Parkinson y Huntington, las cuales alteran los mecanismos cerebrales y la coordinación muscular, con efectos sobre el habla y la comunicación.

Un foco en el tronco encefálico

De acuerdo con Phys.org, el equipo investigó el núcleo retroambiguo, una región del tronco encefálico situada cerca de la médula espinal, que ya se vinculaba con la vocalización por su relación con la respiración y con el control de la laringe.

Esa área había sido estudiada antes en relación con las emisiones ultrasónicas de los ratones, aunque no con los chillidos, y tampoco existía una comparación directa entre ambos tipos de señales acústicas, una ausencia que orientó el nuevo trabajo.

“Nuestra capacidad para producir diferentes sonidos vocales es fundamental para nuestra identidad social y nuestra capacidad de comunicarnos”, explicó Katherine Tschida, profesora adjunta de psicología Mary Armstrong Meduski ’80 en la Facultad de Artes y Ciencias (A&S).

La investigadora señaló que, tanto en humanos como en ratones, los mamíferos cuentan con una base cerebral limitada en el tronco encefálico para generar estas emisiones.

Cómo provocaron cada tipo de sonido

Para inducir un nivel alto de señales sociales ultrasónicas, los investigadores introdujeron una hembra desconocida. A partir de ese contacto, los animales mostraron conductas de olfateo, seguimiento y emisión de ultrasonidos durante la exploración.

Para obtener chillidos en gran cantidad, el equipo recurrió a un comportamiento natural de cortejo, ya que las hembras emiten muchos de estos sonidos cuando un macho las corteja con intensidad, tanto si se encuentran receptivas sexualmente como si no lo están.

Los científicos evaluaron la actividad cerebral de ambos grupos mediante la visualización de la expresión de Fos, una proteína de respuesta temprana inmediata.

Esta proteína funciona como indicador de respuesta neuronal que permitió comparar cuáles se activaban después de cada tipo de emisión y cuáles no.

Patrones neuronales distintos

Los resultados mostraron diferencias marcadas en el núcleo retroambiguo: las vocalizaciones sociales se asociaron con una activación amplia de neuronas en toda la región, mientras que los chillidos se relacionaron con una zona mucho más reducida.

El estudio registró que unas pocas neuronas participaron en ambos tipos de sonidos, aunque fueron escasas. La mayor parte de la actividad apareció distribuida en circuitos diferentes, lo que llevó a los autores a concluir que los 2 comportamientos vocales dependen de patrones neuronales en gran medida no superpuestos.

Según el artículo divulgado, la especialista explicó que la hipótesis inicial era que un ratón con una alta tasa de chillidos mostraría un patrón semejante al de otro que produjera muchas llamadas sociales, pero los datos mostraron un esquema “completamente diferente”.

Alcance del hallazgo

Tanto ella como los colaboradores creen que es probable que distintos mamíferos y otros vertebrados compartan rasgos relevantes en este aspecto; por eso trabajaron en la identificación de unidades neuronales clave para la generación de vocalizaciones.

Tschida sostuvo que estos resultados pueden ayudar a comprender cómo la degeneración neuronal en cuadros como Parkinson y Huntington altera los mecanismos cerebrales y la coordinación muscular, con efectos sobre el habla y la comunicación.

La investigadora explicó que el grupo, a más largo plazo, busca profundizar en el entendimiento de la base de los circuitos neuronales responsables de esos deterioros.

El estudio fue presentado como un paso en esa dirección a partir de un modelo animal que permite observar con precisión la relación entre actividad cerebral y producción vocal.