Estudio de la codificación neural durante la producción vocal en aves oscinas
El canto constituye un comportamiento complejo aprendido en las aves oscinas. Durante el canto, el sistema respiratorio y el órgano vocal son controlados por instrucciones neurales de un conjunto de núcleos dedicados a la producción del canto. Este sistema está establecido como un modelo neuroetológico para comprender una variedad de interrogantes biológicos fundamentales respecto del comportamiento animal, la percepción y el aprendizaje, además de otros fenómenos de relevancia evolutiva y traslacional. El núcleo telencefálico HVC (nombre propio) juega un rol clave en la producción de los comandos motores que rigen los músculos del órgano vocal y los músculos respiratorios. Sin embargo, aún no se han resuelto las precisiones acerca de su involucramiento. Una de las hipótesis más extendidas propone que la actividad en poblaciones de neuronas proyectoras de este núcleo ocurre en ráfagas que forman una secuencia continua durante el canto y representan el tiempo, sin una relación con los elementos acústicos que se producen (Fee et al., 2004; Hahnloser et al., 2002). (Amador et al., 2013) propusieron una alternativa: informados por un modelo biomecánico de la producción, observaron que los disparos de las neuronas proyectoras ocurrían cerca de las transiciones de los gestos fisiológicos necesarios para producir el canto, y propusieron que señalan instancias del canto que son significativas desde un punto de vista motor. Dadas las dificultades en desambiguar entre ambas hipótesis utilizando las sílabas (unidades de canto) cortas y complejas de los diamantes mandarines (Taeniopygia guttata), en las cuales, según nuestro trabajo (Lassa Ortiz et al., 2019), las predicciones de ambas hipótesis resultan indistinguibles, nos valimos de una especie que posee sílabas más adecuadas para este propósito: los canarios (Serinus canaria). En esta especie ya se ha demostrado que un modelo de poblaciones neuronales del sistema del canto puede producir los gestos fisiológicos y el canto sintético a partir de actividad rala discontinua en el núcleo HVC cuando este se encuentra embebido en una red distribuida de núcleos (Alonso et al., 2015, 2016). En este trabajo, nuestro objetivo fue registrar la actividad neuronal en el núcleo HVC de canarios mediante registros extracelulares durante el canto para poner a prueba las hipótesis de codificación neuronal en HVC. Desarrollamos un dispositivo de registro ultraliviano y versátil para poder efectuar registros en animales comportándose libremente durante varias semanas y, por primera vez, registramos exitosamente en estos animales con tetrodos de microcable enrollado. Aislamos unidades únicas en canarios durante el canto y encontramos un conjunto de neuronas disparando de manera sistemática durante diferentes frases del canto, en instancias particulares de cada sílaba y de manera robusta para todas las sílabas a lo largo de las repeticiones. Esta es la primera descripción de la actividad durante el canto en esta especie desde los registros originales de (McCasland, 1987). En el caso de las neuronas de disparos fásicos, consideradas potencialmente proyectoras, agrupamos sílabas de distintas aves siguiendo la caracterización de la acústica existente, que se basa en los gestos respiratorios (Alliende et al., 2010). Esto nos permitió alinear la actividad de las neuronas fásicas con respecto a las características de las sílabas, como una estimación de la actividad poblacional. Encontramos que, en sílabas que son producidas por un gesto largo y sencillo, la actividad neuronal fásica se encontraba concentrada en instancias específicas, antes de los comienzos de las notas de la sílaba y al final de la sílaba, con un gran silencio de actividad entre estas instancias. En cambio, las sílabas cortas, más parecidas a las de los diamantes mandarines, tienen una representación principalmente continua en HVC, aunque con una sobrerrepresentación de algunas instancias significativas, como los comienzos. Demostramos que son compatibles con un modelo neuronal distribuido del sistema del canto. Continuamos el estudio analizando el potencial de campo local (LFP) y la actividad de múltiples unidades (MUA) en el núcleo HVC de canarios durante el canto. Encontramos oscilaciones en el LFP sincronizadas a la tasa de producción de las sílabas, que ocurrían robustamente en todos los tipos y tasas de repetición de las sílabas. Interpretamos esto como una codificación de información comportamental contenida en el LFP de banda ancha del núcleo HVC, a más escalas de las que se han reportado hasta el momento en otra especie (Markowitz et al., 2015) y en acuerdo con (Boari, 2019; Brown et al., 2021). Adicionalmente, encontramos una fuerte correspondencia entre los valles del LFP y los picos de la MUA en algunos tipos de sílabas. Estos eventos se encuentran asociados a instancias relevantes de la sílaba que se está produciendo hacia el comienzo de las notas de la sílaba, y no durante el silbido de las sílabas largas y sencillas. Esto fortalece al LFP como una señal macroscópica relevante, que puede transmitir características de la salida comportamental subyacente y proveer detalles acerca del código neuronal de HVC a mayor escala. Nuestros hallazgos apoyan la hipótesis de transición de gestos, según la cual la actividad rala en HVC ocurre de manera discontinua y se encuentra ligada a instancias motoras significativas, y que posiciona a este núcleo como parte de una red distribuida de codificación del canto. Los registros experimentales de este trabajo permiten avanzar nuestro conocimiento del sistema del canto y enriquecerán futuras iteraciones de los modelos que dan cuenta de su función.
| Main Author: | |
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| Other Authors: | |
| Format: | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis biblioteca |
| Language: | spa |
| Published: |
Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
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| Subjects: | CANTO DE AVES, PRODUCCION VOCAL, CONTROL MOTOR, ELECTROFISIOLOGIA EXTRACELULAR, BIRDDONG, VOCAL PRODUCTION, MOTOR CONTROL, EXTRACELLULAR ELECTROPHYSIOLOGY, |
| Online Access: | https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7015_ThomsettHerbert http://repositoriouba.sisbi.uba.ar/gsdl/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=aextesis&d=tesis_n7015_ThomsettHerbert_oai |
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