Las respuestas neuronales de los pájaros a secuencias de sonidos

Las aves están particularmente adaptadas para reconocer patrones sintácticos. Los investigadores del proyecto financiado por la Unión Europea SYNTAX (Neurophysiology of birdsong syntax perception) se propusieron estudiar potenciales similitudes en el procesamiento sintáctico neuronal entre aves y seres humanos. Empleando una matriz de sesenta y cuatro electrodos intracraneales, los investigadores registraron la actividad eléctrica de poblaciones de neuronas del sistema auditivo y del núcleo del sistema del canto durante la estimulación con secuencias de sonidos artificiales semejantes a cantos.

El equipo empleó el pinzón cebra, un modelo experimental animal empleado profusamente para el estudio de mecanismos neuronales relacionados con el habla y con el lenguaje. Debido a la naturaleza del experimento, este se llevó a cabo bajo anestesia empleando isoflurano. Este anestésico induce un estado de sueño en el que las áreas corticales primaria y secundaria todavía responden de una manera estimulo-específica a secuencias de sonidos complejas, incluyendo cantos naturales.

Curiosamente, los investigadores identificaron ondas correspondientes a la actividad neuronal individual (potencial de acción) y a la actividad conjunta de la población neuronal (potencial de campo) que viajan de manera espontánea a través de la totalidad del cerebro anterior, tanto dentro como fuera de las áreas auditivas. Esta actividad también ha sido observada en el neocórtex del cerebro.

Posteriormente los investigadores estudiaron cambios en esta actividad en el córtex auditivo como resultado de la estimulación empleando secuencias artificiales de sonidos basadas en silabas de cantos naturales. Unos de los resultados más importantes del proyecto fue el descubrimiento de que el pinzón cebra exhibe tanto una adaptación estímulo- específica basada en la memoria como en modelo de aprendizaje. Hasta ahora, el modelo de aprendizaje secuencial, que es clave para las capacidades sintácticas humanas, solo había sido estudiado conductualmente en animales no humanos con resultados muy dispares.

Los socios del proyecto SYNTAX fueron un paso más allá con el objetivo de identificar los patrones de respuesta neuronal que implican la predicción de un estímulo sensorial futuro basada en el modelo de aprendizaje a corto plazo. En otras palabras, esta actividad podría reflejar la predictibilidad a corto plazo de la ocurrencia de sílabas en una secuencia.

Los resultados mejoran la utilidad del pinzón cebra como modelo animal, permitiendo su uso como un sistema modelo neuronal comparativo para el modelo de aprendizaje sintáctico. Estos también podrían conducir a una mejor comprensión de cambios en las respuestas provocadas que reflejan un cambio en las secuencias de estímulos esperadas (potencial de disparidad). Este fenómeno no solo se ha relacionado con toda una serie de funciones cognitivas, sino también con diferentes alteraciones incluyendo la dislexia y enfermedades psiquiátricas. El establecimiento de un modelo animal para el estudio del modelo de aprendizaje sintáctico tendrá sin duda un impacto de gran calado.