El mesencéfalo de los locuaces peces guardiamarinas, a veces llamados «peces cantores de California», desempeña un importante papel en la iniciación y el patrón de los trenes de sonidos utilizados en la comunicación vocal.
Resulta que el mesencéfalo de estos peces puede ser un modelo útil de cómo los mamíferos y otros vertebrados, incluidos los humanos, controlan las expresiones vocales, según una investigación sobre el comportamiento realizada por Cornell y publicada en Nature Communications.
Tenemos pruebas de que esta parte del cerebro, el mesencéfalo, es importante para la señalización de la voz, dijo el autor principal Andrew Bass, profesor Horace White de Neurobiología y Comportamiento en la Facultad de Artes y Ciencias. Es una región del cerebro compartida por todos los vertebrados, ya hablemos de un pez, un ave o una persona, y es crucial para el patrón y la selección del sonido.
El fraseo de los peces guardiamarina adopta la forma de gruñidos, gruñidos y zumbidos cuando los machos buscan pareja o se defienden de los enemigos, explica Bass. Para el oído humano, el zumbido podría sonar como una sola nota de una trompa o una sirena de niebla. Aunque los guardiamarinas viven en alta mar en el norte de California y el noroeste del Pacífico durante el otoño y el invierno, se dirigen a las zonas intermareales poco profundas para desovar a finales de la primavera y el verano. Son buenos padres y custodian cientos de huevos sin eclosionar que crecen hasta convertirse en alevines que nadan libremente situados bajo refugios rocosos.
En marea baja, las personas sentadas a lo largo de la orilla en lo alto durante una tranquila noche de verano informan del zumbido constante y conversacional de un coro de peces guardiamarinas macho.
La ciencia sabía que los mamíferos y otros vertebrados emiten sonidos y vocalizan para comunicar comportamientos, pero el cerebro medio responsable de iniciar características acústicas -como los zumbidos en estos peces o la formación de frases convincentes en los humanos- había quedado en gran medida inexplorado.
Eric R. Schuppe, antiguo investigador postdoctoral de Cornell en el laboratorio de Bass, que ahora es investigador postdoctoral en la Universidad de California en San Francisco, dirigió la investigación.
Bass, Schuppe y otros miembros del laboratorio descubrieron que las neuronas grises del mesencéfalo de los peces son activadas por los machos en patrones distintos durante las llamadas de cortejo, la búsqueda de alimento y la vigilancia de los nidos.
El grupo confirmó que las neuronas grises evocan la salida a los músculos que gestionan el sonido y las características vocales del cortejo, además de mostrar patrones de otros tipos de llamadas.
Las señales de comunicación modeladas por el mesencéfalo tienen componentes de frecuencia y amplitud, y los peces encadenan los sonidos de distintas maneras, explica Bass. Tal vez esos sonidos signifiquen agresión o cumplan una función de apareamiento, como cuando se intenta atraer a una pareja a un nido, algo que los guardiamarinas macho hacen con su zumbido.
El cerebro humano tiene forma de casco y el mesencéfalo se sitúa en la parte superior del «tallo» cerebral. Los cerebros de los peces tienen una forma más parecida a la de un tubo, lo que los convierte en un modelo más accesible para el estudio experimental, afirma Bass. Nuestros hallazgos demuestran ahora que peces y mamíferos comparten nodos grises funcionalmente comparables que pueden influir en la estructura acústica de las señales vocales específicas del contexto social, afirmó.
Bass señaló que, en el caso de los humanos, esta investigación proporciona pistas sobre lo que ocurre si se daña el mesencéfalo humano. Sugirió que esta investigación puede ayudarnos a entender cómo un mal funcionamiento del mesencéfalo humano puede hacer que una persona no se comunique o se quede muda.
Sólo en los últimos años los neurocientíficos que estudian la comunicación social han prestado más atención al mesencéfalo, explica Bass. Es un nodo importante conectado con el córtex, los ganglios basales, la amígdala y el hipotálamo. De este modo, actúa como puerta de entrada para que estas fuentes de funciones ejecutivas lleguen a otras regiones cerebrales activando más directamente los músculos que subyacen a las acciones conductuales.
Dice Bass: El mesencéfalo es una parte asombrosa del cerebro porque señala lo esencial que es -si eres un vertebrado- tener la capacidad de producir señales de comunicación sonoras. Y punto.
Fuentes
Cornell University | Schuppe, E.R., Ballagh, I., Akbari, N. et al. Midbrain node for context-specific vocalisation in fish. Nat Commun 15, 189 (2024). doi.org/10.1038/s41467-023-43794-y
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