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Las estrategias de los pájaros cantores para modificar sus trinos
Jóvenes pinzones machos bengalíes practican sus bulliciosos cantos de apareamiento cientos de veces al día, comparando su melodía con las canciones de sus tutores. En el momento en que son adultos, ellos se han concentrado en un tono de "éxito" de cada nota en su canción. Pero durante toda su vida dan un seguimiento continuo a sus tonos, trabajando para mantener en la superficie factores como el envejecimiento, los niveles hormonales, las lesiones musculares y la enfermedad.
En su estudio, los neurocientíficos de UCSF exploraron la forma en que los pájaros aprenden a perfeccionar y mantener su canción, un modelo de cómo se aprende –y podría volver a aprender– finas habilidades motoras cuando se proporcionan sólo sencillas señales de éxito o fracaso.
En una serie de experimentos, expusieron a los pájaros, al cantar, a un sonido, que no les gustaba, en el momento preciso en que se pronunciaba una nota o sílaba específica. Después de muchas exposiciones, las aves aprendieron a alterar el tono de la sílaba para evitar la réplica del sonido. Pero fue la forma en que lo hicieron, lo que fue notable.
Los pinzones aprendieron a modificar el tono de una sola nota, calculando el tono promedio de cientos que percibían como presentaciones exitosas de esa nota para evitar escuchar el sonido desagradable. El cálculo mental requiere que el cerebro de los pájaros recuerde cada pequeño cambio en el tono de una sola sílaba cantada, tal vez, 500 veces en un día.
"Nos quedamos muy sorprendidos de que su cerebro puede dirigir un cambio de comportamiento tan complejo con un tipo simple de computación", dijo el autor principal del artículo, Jonathan Charlesworth, un candidato de UCSF a doctorado en neurociencia en el laboratorio del autor principal, Michael Brainard, PhD, profesor asociado de la fisiología.
El hallazgo sugiere que "podría ser posible guiar, a un sistema nervioso dañado, hacia la recuperación, usando sólo un simple sistema computarizado automatizado que emita simples señales como instructivo", dijo Charlesworth. "Teniendo en cuenta que la norma promedio fue cierta, incluso para los detalles sutiles de la canción, una estrategia terapéutica automatizado podría ayudar a la gente a recuperar los intrincados detalles de las habilidades motoras finas como tocar el piano, la articulación del habla, o bailar."
“El fenómeno puede explicar cómo las personas aprenden a producir acentos o sutiles señales vocales y faciales: Una inclinación de la cabeza cuando no estamos de acuerdo frente a una leve inclinación de cabeza cuando estamos de acuerdo”, dijo Charlesworth.
La investigación se publicó como un adelanto en Internet el 30 de enero de 2011 por la revista Nature Neuroscience y aparecerán más adelante, además, en la impresión de la revista.
Para el estudio, los científicos desarrollaron un programa de informático que reconoce el tono de una sola sílaba cada vez que un pájaro cantaba. El equipo fue capaz de provocar una explosión corta, ligeramente perturbadora del sonido, en un momento específico dentro de esa nota, con una precisión de alrededor de 1/100 de segundo.
En una serie de experimentos, el programa de computadora emitió una breve ráfaga de sonido cada vez que el pájaro cantó la sílaba seleccionada en un tono por debajo de un umbral determinado. A lo largo de varios cientos de ensayos, las aves aprendieron a cambiar su tono lo suficiente como para evitar el ruido alrededor del 80 por ciento del tiempo. No todos los nuevos "éxitos" era iguales, no tienen que ser. Sólo tenían que estar por encima del umbral clave.
Los investigadores también presentaron los cantores con otros, la tarea más difícil. Se programó la computadora para medir el terreno de juego, tanto cerca del principio como el final de una sola sílaba. El equipo sólo ha disparado el ruido blanco después de la segunda medición, y, críticamente, sólo si el pájaro cantó la primera parte de la sílaba por debajo de un cierto umbral y la segunda parte por encima de un umbral similar.
Los científicos descubrieron que las aves aprendieron a evitar el ruido al hacer una más pronunciada "arremetida" del sonido, de partida inferior a la normal y terminarla por encima de lo normal. Se ha demostrado que las aves fueron capaces de hacer un seguimiento del terreno de juego, tanto en el comienzo como en el final de una sola sílaba por décima de segundo.
"Esta precisión confirma la opinión de que no se aprenden sólo en respuesta a estímulos externos, sino a través de la capacidad de variación en nuestras acciones", dijo Brainard. “El sistema nervioso”, dijo, “está en constante introducción de variaciones en nuestras acciones y prestando mucha atención a las consecuencias de las diferencias.”
"Incluso Michael Jordan fue incapaz de disparar tiros libres de la misma manera cada vez, pero, exhibiendo sutiles variaciones, sus diferentes tiros resultaron en canastas", dijo Charlesworth. "Esta variación, aunque causa ocasionalmente errores, puede ser productiva permitiendo aprender cuando hay cambios en nuestro cuerpo o el medio ambiente."
“Los experimentos indican”, dijo, que “incluso las muy sutiles variaciones que usted podría haber pensado que no eran importantes, tales como la molesta incapacidad para lanzar un dardo o romper un bastidor de billar de la misma manera cada vez, puede desempeñar un papel crucial en la formación de cómo aprendemos.”
“El desarrollo de un nuevo comportamiento es similar a la evolución darwiniana, pero en una escala de tiempo muy corto”, dijo Brainard. El pájaro se crea una reserva de comportamientos diferentes –análoga a la variación genética– en respuesta a los cambios en su entorno. El medio ambiente selecciona un comportamiento específico nuevo –el nuevo campo– desde el rango de variación disponible.
“Como resultado de la variación y la selección, el pájaro aprende a expresar un comportamiento adaptativo nuevo. El desarrollo de un nuevo comportamiento puede ser que no tenga ninguna ventaja adaptativa”, dijo el influyente científico del comportamiento BF Skinner, “se demostró hace décadas que las palomas, seleccionadas al azar y recompensadas con comida, han aprendido a asociar dicha recompensa con lo que estaban haciendo en ese momento, por ejemplo, esponjar las plumas. A continuación, esponjaban las plumas con frecuencia”, dijo Brainard, “con la esperanza de convocar a una recompensa”.
Los investigadores planean ahora estudiar las regiones del cerebro del pájaro asociadas con el aprendizaje de la canción, con la esperanza de encontrar cómo las neuronas generan variación en el comportamiento y hacer un seguimiento preciso de los resultados, así como deducir el cálculo promedio que subyace en el aprendizaje.
Los co-autores del artículo son Evren Tumer, PhD, un científico postdoctoral en el laboratorio de Brainard en el momento de la investigación, y Timothy Warren, un candidato doctoral en el laboratorio.
El apoyo financiero a esta investigación provino de the National Institutes of Health and the National Science Foundation.
Fuente: Songbird's Strategy for Changing Its Tune Could Inform Rehab Efforts
Salud
Valram
Herramienta auxiliar para la traducción:
(http://www.google.com.mx/language_tools?hl=es)
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