Los colibríes parecen una maravilla de la naturaleza y la ingeniería: una criatura viviente que puede flotar cerca de una flor con precisión quirúrgica. ¿Cómo lo hacen?
Aunque la mecánica de vuelo de los colibríes ha sido bien estudiada, se sabe mucho menos acerca de cómo su sentido del tacto ayuda a estos pequeños y enérgicos pájaros a sorber el néctar de una flor sin chocar con ella. La mayor parte de lo que los científicos saben sobre cómo se procesa el tacto en el cerebro proviene de estudios en mamíferos, pero los cerebros de las aves son muy diferentes de los de los mamíferos.
Una investigación dirigida por la UCLA y publicada en Present Biology muestra que los colibríes crean un mapa tridimensional de su cuerpo cuando las neuronas en dos puntos específicos del cerebro anterior se activan, cuando ráfagas de aire tocan las plumas en el borde anterior de sus alas y la piel de sus patas.
Los receptores en el pico, la cara y la cabeza también trabajan con este fin. La intensidad de la presión del aire, influenciada por factores como la proximidad a un objeto, es captada por las células nerviosas en la base de las plumas y en la piel de las piernas y transmitida al cerebro, que mide la orientación del cuerpo en relación con un objeto.
Una animación que muestra las dos regiones del prosencéfalo del colibrí que procesan el tacto. Una región procesa el contacto con la cabeza y la cara, y la otra procesa el contacto con el resto del cuerpo. Esto permite al colibrí crear un mapa 3D de su cuerpo que le ayuda a orientarse en el espacio durante el vuelo. Crédito: Gaede et al. 2024
Los pinzones cebra, también estudiados por los investigadores, tienen la misma organización common con una sensibilidad ligeramente menor que los colibríes en algunas áreas, lo que sugiere que estas áreas ayudan con la dinámica de vuelo altamente especializada de los colibríes. El trabajo amplía el conocimiento sobre cómo los animales perciben y navegan en sus mundos y puede ayudar a identificar formas de tratarlos de manera más humana.
Los humanos producen un mapa táctil del cuerpo que progresa desde los dedos de los pies en el centro del cerebro, hasta las piernas, la espalda y un área mucho más grande que representa el tacto en la cara y las manos. Estas áreas, utilizadas para tocar y realizar tareas táctiles, están agrandadas en el cerebro humano.
«En los mamíferos, sabemos que el tacto se procesa a través de la superficie exterior del cerebro anterior en la corteza», dijo Duncan Leitch, autor correspondiente y profesor de biología integrativa en UCLA.
“Pero las aves tienen un cerebro sin una estructura de corteza en capas, por lo que period una pregunta abierta cómo se representa el tacto en sus cerebros. Mostramos exactamente dónde los diferentes tipos de tacto activan neuronas específicas en estas regiones y cómo se organiza el tacto en sus cerebros anteriores”.
Estudios anteriores en los que se inyectó tinte a aves mostraron que sus cerebros tienen una región en el prosencéfalo para procesar el tacto en la cara y la cabeza, y otra para el tacto en cualquier otra parte del cuerpo. En los búhos, por ejemplo, los centros táctiles que normalmente corresponden al tacto facial están dedicados únicamente a las garras. Pero dado que los colibríes viven vidas muy diferentes a las de los búhos, no parecía possible que esto fuera cierto para ellos.
Leitch y sus coautores del Royal Veterinary School y la Universidad de Columbia Británica pudieron observar cómo se activaban las neuronas en tiempo actual colocando electrodos en colibríes y pinzones, y tocándolos suavemente con hisopos de algodón o bocanadas de aire. Una computadora amplificó las señales de los electrodos y las convirtió en sonido para facilitar el análisis.
Los experimentos confirmaron que el tacto de la cabeza y el cuerpo está mapeado en diferentes regiones del cerebro anterior y mostraron por primera vez que la presión del aire activa grupos específicos de neuronas en estas regiones. El examen de las alas mostró una crimson de células nerviosas que probablemente enviaban una señal al cerebro cuando se activaban con bocanadas de aire sobre las plumas.
Los investigadores encontraron grupos particularmente grandes de células cerebrales que reaccionaban a la estimulación de los bordes de las alas, lo que creen que ayuda a las aves a ajustar el vuelo de una manera matizada. También descubrieron que los pies son muy sensibles al tacto y este tacto tenía una gran representación en el cerebro, presumiblemente para ayudar a sentarse.
Los investigadores especulan que estas áreas pueden ser incluso más grandes en los loros y otras aves que usan sus pies para agarrar y mover objetos.
En su estudio, los investigadores identificaron campos receptivos en las aves, en los que un toque activaría una neurona. En los colibríes, algunos de estos campos (especialmente en el pico, la cara y la cabeza) eran muy pequeños, lo que significa que podían sentir el más mínimo toque. Los pinzones cebra tenían los mismos campos receptivos pero más grandes, lo que sugiere que estas regiones en los pinzones no son tan sensibles y probablemente de mayor relevancia para los colibríes que dependen de un vuelo constante y preciso.
«Los colibríes a menudo reaccionaban ante los umbrales más mínimos que podíamos darles», dijo Leitch.
Aprender más sobre cómo diversos animales mapean el tacto en todo su cuerpo podría conducir a avances en tecnologías que utilizan sensores para moverse o realizar una tarea, como prótesis o dispositivos autónomos. Pero las mejoras en el bienestar animal son quizás un resultado más inmediato de la investigación.
«Si podemos entender cómo los animales perciben su sentido del tacto, podemos desarrollar prácticas que les resulten menos perturbadoras», dijo Leitch.
Citas:
Variaciones en la representación del tacto en el prosencéfalo del colibrí y el pinzón cebra, Present Biology (2024). DOI: 10.1016/j.cub.2024.04.081. www.cell.com/current-biology/f… 0960-9822(24)00595-5. Información de la revista: Biología precise.
Este artículo por la Universidad de California, Los Ángeles y fue publicado por primera vez por Phys.org el 29 de mayo de 2024. Imagen principal: Un colibrí rufo macho juvenil (Selasphorus rufus). Crédito: Duncan Leitch.
Lo que puedes hacer
Ayude a salvar la vida silvestre donando tan solo $1. Solo le llevará un minuto.
