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¿Cómo es que los pájaros aprenden a cantar? ¿Qué parte de sus cerebros se activa de modo que puedan recordar canciones y reproducirlas? ¿Las aprenden o son sonidos mecánicos? Si el canto es distinto entre las especies, ¿sus cerebros también?
El profesor Timothy J. DeVoogd, neurólogo del Departamento de Psicología de la Universidad de Cornell, en Nueva York, trata de responder estas preguntas desde hace 35 años. El estadounidense se ha pasado la vida investigando cómo los cerebros de golondrinas, papamoscas, gorriones, viuditas, loros y otros pájaros cantores codifican conductas aprendidas —como las canciones, las memorias sobre dónde hay alimentos— y los cambios que se producen.
Colombia, el país más biodiverso del mundo por kilómetro cuadrado y el más diverso en aves, con 1.909 especies, es una meca para los pajareros como él, que llegó al país para impartir una clase de neuroanatomía en la Universidad Nacional a veterinarios, psicólogos, médicos y biólogos en formación, como parte del programa FullBright. El Espectador habló con él por vía telefónica, mientras el científico recorría el departamento de Magdalena con otros ornitólogos, recolectando pájaros para estudiar sus fascinantes cerebros.
¿Qué lo trae a Colombia?
Mi trabajo de los últimos treinta años se ha concentrado en los pájaros Oscines, o pájaros cantores, que tienen canciones muy bellas y complejas por tener entre seis y nueve músculos en la siringe. Hay más de 4.000 especies. Pero los cerebros de los Suboscines, que son los que tienen entre dos y cuatro pares de músculos en la siringe, y también cantan, no han sido estudiados a fondo. En Colombia hay más de mil especies de pájaros y muchos pertenecen a esa clasificación. Por eso estoy aquí.
Hasta el momento estoy arrancando, porque Colombia exige mucho: necesitas saber qué especies quieres estudiar, tener permisos y saber dónde están los pájaros. Todo eso ya está hecho. En los próximos dos o tres meses puedo hacer la investigación y saber qué tanto de la habilidad del canto de los pájaros de Colombia está relacionado con genética, qué tanto con la siringe, qué tanto con el aprendizaje. ¿Por qué cantan? ¿Para atraer hembras? ¿Para que otros machos no se acerquen? Eso es lo que queremos encontrar con la profesora de la Nacional Marisol Lopera y con Andrés Cuervo, del Instituto de Ciencias Naturales.
¿Qué descubrió que sucede en el cerebro de un ave cuando aprende un canto?
El cerebro de un pájaro tiene cerca de 50.000 neuronas en el área en que procesa el canto, y cuando los machos de cierta especie aprenden una canción, estas hacen sinapsis. Unos 20 millones de conexiones se generan. Pero si hay un macho que crece sin la oportunidad de aprender, bien sea porque está lejos de especies como la suya, por el ruido de la ciudad o por aislamiento, estas conexiones neuronales no se dan.
Entonces, ¿cómo funciona el cerebro de un pájaro cantor?
Las aves tienen cerebros complejos que usan partes distintas para distintos tipos de aprendizaje, como cantar o saber dónde hay comida. Algo similar pasa con los seres humanos. Tanto el hipocampo de los pájaros como el de los humanos se usa para aprender nuevos lugares o tonadas, alojarlas en la memoria.
Hay una pregunta que ha enfrentado a los neurocientíficos que estudian evolución durante años: ¿qué vino primero: los cerebros grandes o el desarrollo de las regiones que controlan comportamientos específicos?
Depende. Por ejemplo, si hay una especie que necesita ver mejor, la única manera de hacerlo es si el cerebro es más grande, pero el hipocampo, la zona del cerebro que almacena los cantos, puede desarrollarse sin que crezca el cerebro del pájaro. Estoy hablando de miles de años de evolución. Basados en estas observaciones podemos experimentar para saber si pasa lo mismo con las zonas específicas del cerebro encargadas de la capacidad auditiva, los comportamientos sociales de machos y hembras, etc. Lo más interesante es que no hay una sola parte del cerebro encargada del aprendizaje y hay muchos tipos de aprendizaje entre especies de aves. El hipocampo es el ejemplo perfecto. En los humanos aloja la experiencia: dónde estás, dónde estuviste ayer. La sinapsis entre las neuronas puede cambiar en cuestión de segundos, así que mientras se desplaza de un lugar a otro está construyendo nuevos recuerdos (y nuevos olvidos). Las aves construyen recuerdos de manera similar.
¿Hace cuánto estima que comenzó a evolucionar el cerebro de las aves cantoras?
Se calcula que hace 60 millones de años. Pero, como decía antes, hay partes del cerebro que parecen cambiar (desarrollarse o frenarse) sin afectar el resto del cerebro. En un estudio de 2017 que publicamos en la revista Proceedings of the Royal Society medimos los tamaños de los cerebros en general y de 30 áreas distintas que controlan los comportamientos en 58 aves cantoras. Una de mis estudiantes descubrió que una de las áreas que parecen haber cambiado es la que controla los músculos del pico, el sistema trigeminal (también presente en humanos). Esa zona es más grande en especies que comen semillas y que tienen picos más cortos y fuertes, en comparación con las especies que comen insectos y que tienen picos más largos. Y mira, Charles Darwin viajó a las islas Galápagos y vio aves con picos largos y cortos. Él observó la expresión de esa evolución; nosotros descubrimos qué pasó dentro del cerebro para que sucediera esa diferencia.
¿Hay diferencias entres los cerebros de pájaros machos y hembras? Hay estudios, por lo menos para humanos, que postulan que las diferencias entre hembras y machos son menos marcadas de lo que nos han hecho pensar.
Todo lo que sucede en nuestra vida cambia la manera en la que funcionan nuestros cerebros. Cuando observas un cerebro de una mujer o un hombre adulto es difícil saber si lo que ves es a causa de la genética o de la experiencia. En los pájaros no es así. En muchas especies de Oscinos solo los machos cantan, y examinando sus cerebros nos dimos cuenta de que las áreas de producción de canto de las hembras son más pequeñas que las de los machos.
En una ocasión, para un experimento, suministramos testosterona a algunas hembras. Esto hizo que las neuronas encargadas del canto hicieran sinapsis, y las hembras comenzaron a cantar. Si bien es cierto que las hembras no cantan, no olvidemos que el concierto es para ellas y que ellas hacen sinapsis también a medida que aprenden las tonadas.
En otro experimento observamos el comportamiento de un Taeniopygia guttata, un ave muy común en Australia. A un grupo lo pusimos a interactuar con otros pájaros de su especie, a otro grupo le limitamos la socialización y a otros los aislamos. El pájaro aislado hacía menos sinapsis que los otros dos grupos, y en consecuencia su canto era más plano. Ahí tuvimos nuestras primeras lecciones sobre el cerebro de los pájaros: los cambios anatómicos en los cerebros adultos codifican comportamientos alterados, los comportamientos reales no se aprenden o son innatos, sino que se mezclan elementos de cada uno, y las mismas neuronas que producen un comportamiento aprendido responden a las hormonas.
El paralelo entre cerebros humanos y de pájaros es polémico. ¿Sus hallazgos han encontrado resistencia entre sus colegas?
Claro. Cuando empezamos a trabajar con aves en Cornell, uno de los estudiantes de doctorado descubrió que hay partes del cerebro de los pájaros adultos que pueden generar nuevas neuronas. Para los científicos, ese hecho probó que, en efecto, los cerebros humanos y los de las aves eran muy distintos porque los humanos adultos no pueden generar nuevas neuronas. Pero la semana pasada salió un estudio español que dice, precisamente, que los humanos adultos podemos generar nuevas neuronas. Los científicos buscan usar ese conocimiento para encontrar maneras de reparar daños neuronales, de forzar al cerebro para generar nuevas neuronas. Pero se les olvida que todo empezó con la investigación con pájaros.
Entonces, ¿cuál teoría evolutiva es la que va ganando en el caso de las aves cantoras?
Las teorías sobre la evolución de los cerebros de aves son parecidas a las de los humanos. Muchos científicos sostienen que se debió a un cambio de dieta que impulsó el crecimiento del cerebro con proteína animal, otros sostienen que fue gracias a la complejidad social de los humanos que llevó al desarrollo del lenguaje, otros tienen explicaciones más azarosas. Pero mirémoslo así: tener un cerebro grande es costoso. Requiere oxígeno y energía. De hecho, es el órgano que más energía necesita. Puede que esto suene arrogante, pero creo que entre más entendamos por qué ciertos pájaros tienen cerebros más o menos grandes podemos entender lo que sucedió con nuestros propios cerebros.
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