Neurobiología
El cerebro juega con el tiempo para adaptarlo a nuestras necesidades
El canto de un pequeño ratón revela los mecanismos neuronales de la flexibilidad vocal
Ejemplar de ratón cantor, como el usado en el experimento, que revela su complejidad cerebral. / Christopher Auger-Domínguez.
El cerebro modifica nuestro procesamiento del tiempo para adaptarlo a nuestras necesidades. Las neuronas no actúan contemplando el tiempo como algo absoluto, sino como relativo: participan en un proceso llamado escalado temporal en el que las células nerviosas de la corteza se estiran y comprimen en función de lo que dura el canto de un pequeño ratón.
El tiempo es una dimensión fundamental de la vida. Sin embargo, no siempre lo percibimos de la misma manera. A veces, el tiempo parece pasar más rápido o más lento de lo que nos gustaría.
Esa diferente percepción del tiempo se llama tiempo relativo y es uno de los pilares de la Teoría de la Relatividad formulada por Albert Einstein en noviembre de 1915 y confirmada científicamente en 1919.
Un equipo de investigadores ha descubierto una nueva pista sobre cómo nos adaptamos a estos cambios en la percepción del tiempo: sugiere que el cerebro modifica nuestro procesamiento del tiempo según nuestras necesidades, en lo que aparenta ser una derivada del tiempo relativo de Einstein.
Ratón cantor, la pista
Lo ha descubierto gracias a un curioso ratón de Costa Rica llamado cantor de Alston. Este roedor tan sigular se caracteriza por sus vocalizaciones audibles para los humanos, que duran varios segundos.
Cuando emite un canto melancólico, otro le responde con una melodía propia. Lo notable es que el canto varía en longitud y velocidad.
El profesor asistente de Cold Spring Harbor Laboratory, Arkarup Banerjee, y su equipo, quisieron determinar cómo los circuitos neuronales en el cerebro de los ratones controlan el tempo o velocidad de ejecución de su canto.
En este video se explica (en inglés) el experimento objeto de esta investigación y se puede escuchar el sonido de los cantos de estos roedores.
Imitando el canto
Para conseguirlo, los investigadores simularon entablar dúos con los ratones mientras analizaban una región de sus cerebros llamada corteza motora orofacial (OMC).
Registraron la actividad de las neuronas durante varias semanas. Luego buscaron diferencias entre cantos con distintas duraciones y tempos. Y descubrieron que las neuronas de la OMC participan en un proceso llamado escalado temporal.
"En lugar de codificar el tiempo absoluto como un reloj, las neuronas siguen algo así como el tiempo relativo", explica Banerjee. "En realidad, ralentizan o aceleran el intervalo. Así que no es como uno o dos segundos, sino un 10%, un 20%".
Es decir, observaron que las neuronas de la OMC exhiben patrones de activación premotora diversos y a menudo persistentes que se estiran o comprimen con la duración de la canción (alrededor de 10 segundos). Esa capacidad neuronal es la que permite la flexibilidad vocal que caracteriza su canto.
Estos resultados proporcionan un marco para estudiar los circuitos neuronales de control jerárquico, un principio de diseño común en muchos sistemas naturales y artificiales, escriben los investigadores en su artículo.
Nueva visión
Este descubrimiento ofrece también una nueva visión de cómo el cerebro genera la comunicación vocal. Pero Banerjee sospecha que sus implicaciones van más allá del lenguaje o la música.
Podría ayudar a explicar cómo se calcula el tiempo en otras partes del cerebro, lo que nos permitiría ajustar diversos comportamientos. Y eso podría decirnos más sobre cómo funcionan nuestros complejos cerebros.
"Es este bloque de carne de un kilo y medio que nos permite hacer de todo, desde leer un libro hasta enviar gente a la luna, nos proporciona flexibilidad. Podemos cambiar sobre la marcha. Nos adaptamos. Aprendemos. Si todo fuera un estímulo-respuesta, sin oportunidad de aprendizaje, sin nada que cambie, sin objetivos a largo plazo, no necesitaríamos un cerebro. Creemos que la corteza existe para añadir flexibilidad al comportamiento", añade Banerjee.
En otras palabras, el cerebro nos ayuda a ser quienes somos. El descubrimiento de Banerjee puede acercar a la ciencia a comprender mejor cómo nuestros cerebros nos permiten interactuar con los demás y con el mundo que nos rodea… relativizando el tiempo de esa interacción cognitiva.
Referencia
Temporal scaling of motor cortical dynamics reveals hierarchical control of vocal production. Arkarup Banerjee et al. Nature Neuroscience (2024). DOI:https://doi.org/10.1038/s41593-023-01556-5
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