¿Tienen las aves cantoras y los ratones la clave para entender el tartamudeo?

Pinzón cebra Derechos de autor de la imagen Thinkstock
Image caption El doctor Jarvis y su equipo han experimentado con el cerebro de pinzones cebra.

En el laboratorio de Erich Jarvis en la Universidad Duke en Carolina del Norte, EE.UU., viven decenas de pequeños pinzones cebra, unos pájaros conocidos por sus complejos cantos bulliciosos.

Sin embargo, los pinzones de Jarvis constantemente se quedan pegados en una sola nota, repitiéndola una y otra vez. Es decir, tartamudean.

Esos pájaros pueden ayudarnos a entender cómo las aves cantoras producen sus armoniosos sonidos y cómo evolucionó su habilidad para trinar.

Y hasta darnos pistas sobre cómo se desarrolló el habla humana.

¿Exclusivamente humano?

Tanto el canto de los pájaros como el habla se aprenden escuchando e imitando a los demás.

Cada idioma humano contiene un conjunto finito de palabras que se pueden combinar para expresar una infinidad de significados.

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Image caption Los científicos han identificado el uso de una cierta sintaxis entre algunas especies de aves.

Y posee un conjunto de reglas para que las palabras se combinen creando frases y oraciones con sentido.

Se creía que esas reglas, conocidas como sintaxis, eran exclusivas de nuestra especie.

Sin embargo, un estudio publicado este año mostró que el carbonero común japonés usa la sintaxis para combinar las notas de su repertorio vocal de distintas formas, creando diferentes significados.

Sonidos repetidos

En los humanos ese delicado sistema a veces falla y resulta en impedimentos como el tartamudeo, más común entre los 3 y 6 años, cuando los niños están aprendiendo a hablar.

Jarvis y sus colegas utilizaron corrientes eléctricas y neurotoxinas para destruir selectivamente neuronas en una región del cerebro de sus pinzones cebra.

Conocida como Área X, es considerada como el equivalente de una parte del cerebro humano llamado cuerpoestriado, que se activa cuando una persona imita la forma de hablar de otras.

El daño cerebral afectó el ritmo de los cantos de los pájaros y las secuencias de las sílabas dentro de las composiciones.

"Cuando le haces esto a animales jóvenes, entorpeces su habilidad de imitar durante su período crucial de aprendizaje vocal", dice Jarvis.

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Image caption Los pinzones son aves cantarinas.

"Sin embargo, cuando lo haces en adultos, no solo tartamudean, sino que pierden su capacidad de aprender nuevos cantos".

Y Jarvis encontró pruebas de que el mecanismo subyacente que produce el tartamudeo, también podría ser similar al de los humanos.

Un descubrimiento fortuito de su equipo sugiere que es una consecuencia del intento que hace el cerebro del pinzón por reparar el daño.

Y lo mismo podría ocurrir con las personas que tartamudean.

"La repetición puede ocurrir porque las personas intentan distintas cosas para superar el problema y seguir hablando", subraya Sophie Scott neurocientífica del University College de Londres, Reino Unido.

Jarvis destaca que "los humanos que tienen daños en los ganglios basales desarrollan tartamudeo".

"Pronostico que eso puede deberse a la producción de nuevas neuronas en el cuerpo estriado".

Conexiones ausentes

Otra investigación, encabezada por Wan-Chun Liu de la Universidad Rockefeller en Nueva York, creó pinzones cebra genéticamente modificados.

Los pájaros portaban mutaciones asociadas con la Enfermedad de Huntington, trastorno neurodegenerativo que ocasiona movimientos involuntarios y repetitivos, y problemas con el habla y la comunicación.

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Image caption Los ganglios basales tienen un papel clave en el circuito neuronal que produce el habla.

Pronto comenzaron a tartamudear, les costaba imitar los cantos de otros pájaros y tanto sus sílabas como su sintaxis se deterioraron.

Los pinzones de Liu tenían daños en el circuito cerebral que produce los cantos, en especial en el Área X, lo que dejaba el sistema completamente fuera de control.

Tanto en las aves cantoras como en los humanos, los sonidos son producidos por una parte del tallo encefálico.

Las neuronas luego coordinan la actividad muscular del órgano vocal (laringe en humanos y siringe en pájaros cantores) y los patrones respiratorios requeridos para producir los sonidos.

Esas neuronas son, a su vez, controladas por un circuito que pasa a través de otras dos partes del cerebro: la corteza y los ganglios basales, regiones superiores que controlan las habilidades motoras y el aprendizaje motriz en general.

Cuando Liu examinó más detalladamente los cerebros de los pinzones, se percató de que había conexiones ausentes entre la corteza y los ganglios basales.

Eso aparentemente interrumpía el ritmo de las señales que entraban a los ganglios basales, provocando una desorganizada producción de sonidos.

Ratones cantores

En 2005, un estudio mostró que los ratones producen "canciones" ultrasónicas.

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Image caption Los ratones tienen una versión simple del circuito neuronal presente en los pájaros que cantan.

Sus chillidos agudos -inaudibles para nosotros- son más complejos de lo que se creía.

Consisten en varios tipos de sílabas,cuyos arreglos varían según el contexto en el que se producen.

Siguiendo esa línea, Jarvis y sus colegas descubrieron en 2012 que los cerebros de los ratones contienen una versión simple del circuito hallado en los pájaros cantores.

"Durante 70 años el dogma fue que las especies sin aprendizaje vocal tienen circuitos de ganglios basales y solo los humanos, las aves cantoras y los loros tienen circuitos superiores", dice Jarvis.

"Descubrimos que eso no es verdad y que los ratones también tienen neuronas en la corteza que se proyectan hasta los ganglios basales".

Previamente, los científicos suponían que los ratones eran incapaces de tener un aprendizaje vocal por imitación, así que los hallazgos generaron un debate.

En un estudio publicado en 2015, el equipo de Jarvis encontró que los ratones mostraban "niveles bajos de plasticidad en sus vocalizaciones".

Usaban "sílabas simples cuando perseguían una hembra y luego más complejas cuando intentaban atraerla".

Y las rutas vocales de los ratones también pueden quedar interrumpidas.

En abril de este año, unos investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington en St Louis, EE.UU. crearon ratones diseñados genéticamente que portaban una mutación asociada con el tartamudeo humano.

Y esos ratones producían menos chillidos agudos con pausas más largas. Sus llamados eran similares al habla de las personas que tienen la mutación.

Cómo se desarrolló el habla

Esos hallazgos llevaron a Jarvis y sus colegas a proponer una explicación sobre la evolución del aprendizaje vocal.

La noción es que los animales desarrollaron primero un circuito neuronal para el aprendizaje motriz.

Luego, algunas especies construyeron una segunda copia del circuito entero solo para el aprendizaje vocal.

"Argumentamos que las vías cerebrales se duplicaron desde el circundante circuito de aprendizaje motriz", dice Jarvis.

Queremos tomar especies y enganchar su ruta de aprendizaje motor a las neuronas de los ganglios basales para crear una especie que aprenda a vocalizar"

Erich Jarvis, investigador

"En humanos y aves cantoras están separadas. La vía se volvió un sistema robusto con muchas más conexiones que bajan hasta los ganglios basales y pueden hacerse cargo del circuito ocupado de las vocalizaciones innatas".

Jarvis cree que en unas pocas especies altamente verbales, incluyendo los humanos, el circuito se duplicó nuevamente.

Y si esa capacidad de aprendizaje vocal aumenta al fortalecerse las conexiones entre la corteza y los ganglios basales, debería ser teóricamente posible impulsar las habilidades de especies menos capacitadas.

"Queremos tomar especies sin capacidad de aprendizaje vocal y enganchar su ruta de aprendizaje motor a las neuronas de los ganglios basales para ver si se puede crear una especie que aprende a vocalizar", afirma Jarvis.

Si sus experimentos tienen éxito sería repetir la ejecución de uno de los pasos más importantes en la evolución del cerebro.

La capacidad de aprender nuevas canciones -u oraciones - es crucial no solo para las aves cantoras, sino para el lenguaje humano.

Los pájaros tartamudos y los ratones chillones quizás nos pueden contar cómo fue que aprendimos a hablar.

Lee la historia original en inglés en BBC Earth

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