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Mirando dentro del cerebro de un pájaro
¿Alguna vez te has preguntado qué pasa por la mente de un pájaro mientras vuela por el cielo? Los científicos están ahora un paso más cerca de descubrirlo. Un estudio publicado hoy en Biología actual utilizó un pequeño dispositivo para registrar la actividad cerebral de las palomas mensajeras mientras realizaban vuelos de entrenamiento; Al emparejar el dispositivo con GPS, los científicos pudieron determinar cómo reaccionaban los cerebros de las aves a diferentes puntos de referencia a lo largo de su viaje. Es la primera vez que se utiliza una tecnología de este tipo en aves que vuelan libremente y abre una nueva perspectiva sobre cómo los animales responden a su entorno fuera del laboratorio.
Caja de cerebro : Un pequeño dispositivo neurólogo colocado en la cabeza de una paloma proporciona una ventana a su actividad cerebral mientras vuela a casa.
Las palomas mensajeras, que están entrenadas para regresar a su palomar, pueden hacer el viaje de regreso incluso cuando se las libera de lugares desconocidos a cientos de millas de distancia. Pero la forma en que logran esta hazaña ha desconcertado a los científicos durante décadas. La investigación anterior se basó simplemente en observar hacia dónde se dirigían las aves, pero estudios recientes con GPS han creado una imagen más detallada. Cuando las palomas están lejos, parecen usar una combinación de señales para determinar la ubicación de su hogar: la posición del sol, el campo magnético del planeta e incluso los olores en el aire. Pero cuando están más cerca de casa, las aves parecen depender de puntos de referencia y caminos familiares para guiar su camino.
Para el nuevo estudio, se anestesiaron 26 aves y se colocaron electrodos en la superficie del cerebro a través de pequeños orificios en el cráneo. Se colocó un pequeño dispositivo de electroencefalografía (EEG) en la cabeza de cada ave y se unió a los electrodos. Las aves también recibieron mochilas con un monitor GPS que registraba su posición a lo largo del tiempo. Alexei Vyssotski , un neurocientífico del comportamiento de la Universidad de Zúrich que dirigió el estudio, dice que su equipo decidió liberar a las aves del mar, a unos 30 kilómetros de su palomar, para que tuvieran que atravesar un entorno relativamente sin rasgos distintivos antes de pasar por tierra familiar.
El EEG mide la actividad eléctrica de las neuronas en el cerebro, revelando diferentes patrones según el estado de conciencia del animal. Cuando los científicos analizaron los datos del electroencefalograma de una serie de vuelos, pudieron identificar al menos tres bandas de frecuencias de ondas cerebrales que parecían ser importantes en el comportamiento de vuelo. Luego podrían trazar cómo estas bandas de frecuencia cambiaron en diferentes posiciones a lo largo del viaje.
Vyssotski dice que las ondas cerebrales de baja frecuencia parecían más fuertes cuando algo llamaba la atención de las aves: cuando pasaban sobre puntos de referencia u otros sitios de interés. Estas frecuencias eran débiles cuando las aves comenzaron su viaje sobre el agua, pero se fortalecieron dramáticamente cuando pasaron sobre la tierra. Los investigadores incluso pudieron correlacionar la actividad cerebral con puntos de referencia específicos. Por ejemplo, una característica visual sorprendente a la izquierda de las aves, una gran mina a cielo abierto, hizo que algunas aves se desviaron brevemente de su curso. Mientras lo hacían, los investigadores vieron un salto en la actividad en el hemisferio derecho del cerebro, consistente con el hecho de que las aves procesan la información visual de cada ojo en el hemisferio opuesto. En otro caso, las palomas asistieron a dos lugares aparentemente poco interesantes en tierra, lo que desconcertó a los investigadores hasta que visitaron los sitios y se dieron cuenta de que el interés no era de navegación: eran sitios donde pasaban bandadas de palomas salvajes.
Las bandas de frecuencias más altas son aún más intrigantes, dice Vyssotski, porque pueden reflejar algún proceso cognitivo. Estas frecuencias fueron más activas al comienzo del viaje, cuando las aves se orientaban. Él dice que la actividad puede correlacionarse con el proceso de encontrar su camino, pero se necesitarán más estudios para confirmarlo.
El estudio es un enfoque completamente nuevo, dice Dora Bureau , científico de la Universidad de Oxford que ha utilizado anteriormente el GPS para comprender cómo las palomas mensajeras utilizan los puntos de referencia cuando vuelan sobre lugares familiares. Ella dice que los datos confirman un creciente cuerpo de evidencia de que las palomas se basan en señales visuales en el paisaje para moverse. El uso de firmas de EEG para identificar áreas de interés para las aves, dice, abre una ventana de observación completamente nueva sobre cómo las aves en vuelo perciben, memorizan, interpretan y utilizan su entorno visual. Una pregunta importante, dice, es el papel de la familiaridad en su actividad cerebral. En este estudio, las aves no fueron liberadas lo suficientemente lejos de casa para que los investigadores vieran cómo respondían sus cerebros a características completamente desconocidas.
György Buzsáki , neurocientífico y experto en EEG de la Universidad de Rutgers, dice que los datos del EEG son bastante llamativos y sorprendentes, especialmente los grandes cambios entre la navegación por mar y tierra. Añade que se sabe muy poco sobre los patrones de EEG en las aves, por lo que todavía queda mucho trabajo por hacer para interpretar las señales. Los dispositivos futuros que toman medidas de mayor resolución, tal vez incluso detectan cambios en neuronas individuales, podrían ayudar a aclarar lo que está sucediendo en el cerebro de las aves.
El dispositivo que utilizaron estos investigadores, al que denominan neurólogo, se ha utilizado en otro estudio publicado, que analizó los patrones de sueño de los perezosos y descubrió que los animales no duermen tanto como sugiere su reputación. Niels Rattenborg , un científico del Instituto Max Planck de Ornitología que dirigió el estudio de los perezosos, actualmente usa el dispositivo para estudiar los patrones de sueño de las aves en la naturaleza. La gran mayoría de lo que sabemos sobre cómo funciona el cerebro se deriva de animales confinados al laboratorio, explica Rattenborg. El neurólogo, dice, hace posible llevar el laboratorio al campo, dando a los investigadores la oportunidad de investigar cómo los animales usan sus cerebros en su propio territorio.