De los trinos de las aves al habla humana.
El neurobiólogo Erich Jarvis tiene una razón simple para estudiar la
evolución del lenguaje hablado: es un principio fundamental de la humanidad.
Pero este rasgo, por supuesto, no es realmente exclusivo de los humanos: un
puñado de otros grupos de animales tienen talento para el aprendizaje vocal.
Ese término, que es un componente específico del lenguaje hablado, significa
que el animal tiene la capacidad de imitar y repetir una variedad de sonidos.
Eso contrasta con la mayoría de las vocalizaciones de animales, que son
principalmente instintivas y no aprendidas: los animales sin aprendizaje vocal
que nacen sordos seguirán haciendo los mismos ruidos que sus compañeros
oyentes.
El científico Erich Jarvis, que dirige un equipo de investigación en la
Universidad Rockefeller en la ciudad de Nueva York, quiere comprender cómo
evolucionaron nuestros cerebros para permitir el rico lenguaje hablado por la
humanidad, que requiere no solo aprender nuevos sonidos y los significados
detrás de ellos, sino también un control motor fino de nuestras laringe, la
estructura especial que nos permite hacer tantos sonidos diferentes. A través
de sus investigaciones, piensa que también ha encontrado algo previamente desconocido: los cerebros pueden
evolucionar para permitir nuevos rasgos, como el habla, un fenómeno que él
llama "duplicación de vías cerebrales".
Los neurocientíficos que estudian comportamientos comunes pueden usar
modelos animales como el ratón de laboratorio para arrojar luz sobre cómo
funciona el cerebro en general. Pero es una tarea complicada identificar los
genes y los circuitos neuronales que subyacen a un fenómeno raro como el
aprendizaje del habla o la voz. Los ratones no hablan. Entonces, para muchos de
sus estudios, Jarvis utiliza pájaros.
Unos pocos grupos de pájaros como los pájaros cantores, los loros y los colibríes, pueden aprender y
repetir sonidos complejos similares al lenguaje hablado, sonidos que se
transmiten de las generaciones anteriores a las nuevas, al igual que los niños
pequeños aprenden a balbucear y luego hablan imitando e interactuando con sus padres.
La canción del pájaro no es idéntica al habla humana, pero hay paralelismos.
Con raras excepciones, los pájaros cantores no usan vocalizaciones para
comunicar un significado abstracto, como lo hacemos los humanos en la
conversación, en los discursos, en las canciones. En su mayoría usan sus
habilidades avanzadas de emitir sonidos que
atraigan a los compañeros, aunque también tienen ciertas melodías que indican
que un depredador está cerca, incluso comunicando el tamaño del depredador.
Jarvis no es el único investigador que estudia los variados trinos de los
pájaros cantores. Muchos laboratorios usan pinzones cebra como modelo para
nuestros propios trastornos del lenguaje y del habla, pero hasta hace poco, era
difícil establecer paralelismos directos entre la conversación humana y el
chirrido staccato de estas pequeñas criaturas.
Los genes que nos dejan hablar
Melodías de los pájaros cantores:
estos pinzones cebra son del mismo tipo
que Jarvis estudia en su laboratorio Rockefeller.
Hace varios años, Jarvis y sus colegas, publicaron una comparación
histórica del cerebro de los pájaros cantores y los cerebros humanos, mostrando
que tanto los genes como las regiones de los cerebros utilizados para el canto
de los pájaros y para el habla humana son similares. Las aves que no muestran
aprendizaje vocal (observaron los cerebros de las palomas y las codornices) no
tienen las mismas regiones cerebrales ni los genes relacionados con la generación de melodías.
Ni tampoco nuestros parientes primates que no hablan.
Los investigadores saben que el aprendizaje vocal evolucionó de forma independiente en los pájaros cantores y en los humanos, por lo que estos
resultados son un ejemplo de evolución convergente, donde, con el tiempo,
nuestros genes evolucionaron hacia la
misma solución. Lo que eso significa es que probablemente hay formas limitadas
en que los animales pueden adquirir el lenguaje hablado, o tal vez, solo hay
una posibilidad.
"Parece que hay un camino central limitado en el que se establece la
evolución", "En otro medio millón de años a partir de ahora, si otra
especie desarrolla el aprendizaje vocal, se podría predecir cómo será la vía de
expresión génica de esa especie".
Esos hallazgos también significan que los pájaros cantores son, después
de todo, una buena aproximación para que
los científicos estudien el habla humana, especialmente los patrones y
circuitos cerebrales que subyacen en el habla y el lenguaje. Esa es una buena
noticia para los muchos laboratorios que ya estaban usando pinzones cebra para
estudiar el habla.
Pero para Jarvis, uno de los mejores resultados es que ahora pueden investigar una vía completamente nueva de evolución cerebral.
De pájaros a ratones
El equipo de investigación descubrió que los circuitos de aprendizaje
vocal compartidos están integrados en las mismas vías cerebrales que, tanto nosotros
como las aves, utilizamos para aprender a movernos: las vías motoras del
cerebro anterior. Esta parte del cerebro es mucho más antigua, evolutivamente
hablando, que el habla.
Hay un fenómeno en la evolución en el que un gen hace una copia extra de
sí mismo, al azar. Con el tiempo, esa segunda copia, liberada de la presión de
su propósito original, puede cambiar más rápidamente. Ocasionalmente, los genes
copiados evolucionan para asumir un nuevo trabajo.
Jarvis cree que esto sucedió para una vía cerebral completa.
No hay evidencia de que alguna vez se haya duplicado una vía cerebral
completa. Pero la teoría tiene sentido frente a los datos que los
investigadores tienen hasta ahora. Las vocalizaciones son en sí mismas un tipo
de movimiento especializado de la laringe, la caja de la voz, junto con otros
moduladores orales de los sonidos. Uno puede ver paralelismos entre cómo
movemos nuestros cuerpos enteros y cómo movemos esta pequeña estructura que
produce el habla. Jarvis cree que todo puede haber sido impulsado por la
duplicación aleatoria de un solo gen involucrado en el desarrollo del cerebro.
Jarvis y su equipo ahora están estudiando más profundamente los
paralelismos entre los genes de aprendizaje vocal y los genes de aprendizaje
motor en el cerebro. Y están comparando, entre pájaros y mamíferos, los tipos
de células cerebrales, usando el conjunto de genes que cada célula activa o
apaga, para comprender mejor la evolución del cerebro en general. El propio
laboratorio de Jarvis está secuenciando muchas de estas células cerebrales de
aves, y está comparando esos resultados con un conjunto de datos similar de
células cerebrales humanas y de ratón existentes en la Base de Datos del Instituto Allen.
Después de todo, también están recurriendo al ratón de laboratorio para
ver qué sucede si un mamífero sin aprendizaje vocal recibe un impulso de
algunos de esos genes especializados. Quieren diseñar un ratón que incorpore y
active los genes del aprendizaje vocal humano en la vía motora del cerebro,
para ver si pueden forzar el tipo de evolución que suponen que sucedió en humanos
y en los pájaros cantores.
En cuanto al canto de los pájaros, Jarvis no abandonará su investigación en
el corto plazo. Comenzó a estudiar pájaros cantores porque quería entender el
lenguaje humano, pero los pájaros pronto llamaron su atención por derecho
propio.
Pensó que eventualmente se alejaría del aprendizaje vocal en pájaros,
porque encontrarían la equiparación al habla humana, pero siguen aprendiendo
cada vez más y ahora están estudiando ambos en paralelo. Las aves también son
criaturas fascinantes en sí mismas.
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