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Estudio de investigadores argentinos
Descubren un patrón matemático
en el canto de los horneros
Ilumina mecanismos neuronales
* Machos y hembras se alternan en duetos sincopados
* Para producirlos, miles de neuronas actúan coordinadamente siguiendo
sencillas leyes de sistemas físicos
Como muchos jóvenes de Villa Elisa, en los suburbios de La Plata,
Gabriel Mindlin solía correr al atardecer por el parque ecológico
de la zona, poblado de árboles y de otros pequeños habitantes,
los horneros.
Pronto, el canto de estos pajaritos - Furnarius rufus - comenzó a
intrigarlo: "Es un ritmo muy peculiar -explica-. Al principio, el
macho y la hembra están muy coordinados, pero después es
como si la hembra se fuera retrasando y aparece una especie de síncopa.
Empecé a preguntarme si había un sistema detrás
de esos duetos".
Mindlin es investigador del departamento de Física de la Facultad
de Ciencias Exactas de la UBA y, dado que trabaja en el área de
dinámica no lineal, comenzó a jugar con la idea de que
el canto de los horneros seguía un patrón matemático.
Fue así como, junto con Rodrigo Laje, su becario de doctorado,
descubrió un hecho singular: los ritmos sincronizados de machos
y hembras responden a simples leyes de la física, en particular
las que gobiernan los sistemas conocidos como osciladores no lineales
, tales como un péndulo impulsado por una fuerza vertical que
oscila en una región amplia. Recientemente, su trabajo fue publicado
en la revista científica Physical Review Letters y comentado en
la revista Nature.
Los científicos grabaron alrededor de cien duetos, digitalizaron
y analizaron alrededor de 25, y desarrollaron dos modelos matemáticos:
uno que describe la física del canto, y otro para las partes relevantes
del cerebro involucradas.
"
Grabamos cerca de mi casa, en la zona del parque Pereyra Iraola, donde
hay muchísimos nidos de horneros en postes telefónicos",
cuenta el investigador durante una comunicación telefónica
desde la Universidad de California en San Diego, donde está finalizando
un año sabático.
Así descubrieron que las notas musicales de machos y hembras se
alternan en diferentes secuencias, que cambian a lo largo de varios segundos.
Una combinación frecuente es una nota femenina por cada tres masculinas,
pero también se dan las combinaciones una cada cuatro, dos cada
siete y tres cada diez, respectivamente.
"
Un oscilador no lineal es un sistema que oscila explorando una región
más amplia que uno lineal. Expresa variaciones temporales periódicas,
pero no armónicas -explica Mindlin-. Se queda mucho tiempo en
una posición, en la otra... Un ejemplo clarito sería un
péndulo, pero que no registra pequeñas oscilaciones, cerca
del equilibrio, sino que explora una región grande. Cuando uno
lo hace oscilar con gran amplitud, se queda muchísimo tiempo en
los extremos. Luego, si uno lo fuerza en una frecuencia similar al ritmo
en que le gusta oscilar, se engancha, pero si la frecuencia es más
alta, responde caprichosamente; por ahí repite su comportamiento,
que es periódico, pero no una vez por cada período del
forzado, sino que a lo mejor tarda el doble del tiempo que tarda el forzante
para volver a repetirse, tres o cuatro veces. Este es, precisamente,
el patrón que uno encuentra en el canto de los horneros."
Y más adelante agrega: "Eso es lo increíble. Porque éstos
son sistemas sencillos, como una barra suspendida que uno hace oscilar
y en la que fuerza el punto de suspensión de arriba hacia abajo,
por ejemplo. Bueno, el cerebro de los horneros, con miles de neuronas
que interactúan entre sí, termina respondiendo de la misma
manera que esa reglita sometida a leyes físicas".
Según Mindlin, que los núcleos del cerebro responsables
de controlar la siringe (el aparato fonador del pájaro) se comporten
globalmente como un oscilador no lineal implica que tienen que estar
fuertemente acoplados. Básicamente, cuando la hembra canta es
como si la audición forzara los disparos neuronales.
El trabajo de los científicos argentinos sería, en principio,
el primero que encuentra una relación matemática de este
tipo en el comportamiento neuronal de seres vivos. "Hay otras investigaciones
que muestran que las neuronas pueden responder como un oscilador no lineal,
pero se hicieron in vitro y con una sola neurona", explica Mindlin.
Estudios como éste ayudan a comprender cómo se organiza
el cerebro de estos pájaros (incluidos dentro del grupo de los
suboscinos , para los que el canto es innato) en comparación con
el de los oscinos , cuyo cerebro se va reconfigurando a medida que aprende.
"
Nuestra contribución fue ver que en los duetos de los horneros
hay una clave para entender algunas propiedades importantes de los cerebros
de los suboscinos -concluye-: el alto acople entre la parte auditiva
y la parte del cerebro que controla el canto, y la enorme simplificación
que ocurre en el cerebro del ave al cantar. Miles de neuronas establecen
un patrón de actividad colectivo que resulta equivalente al de
un oscilador no lineal sencillo. En el fondo, uno quiere saber si detrás
de la enorme complejidad de un cerebro hay instancias de simplificación
que permitan modelarlo."
Por Nora Bär
Fuente: La Nación (Argentina)
Enero 27, 2004
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