El hermoso sonido de los pájaros que emergen de los árboles es un maravilloso ejemplo de lo mucho que la naturaleza aún puede enseñarnos. incluso muchos de sus orígenes son todavía misteriosos para nosotros. Aproximadamente el 40 por ciento de las especies de aves aprenden a vocalizar cuando están expuestas a un tutor, un comportamiento de interés para muchos neurólogos y neurobiólogos. El otro 60 por ciento puede vocalizar instintivamente de forma aislada. La variedad entre especies, y la relación entre el sistema nervioso y la biomecánica hace que la producción del canto de los pájaros sea un proceso complejo de desentrañar y comprender.

El físico Gabriel Mindlin, de la Universidad de Buenos Aires en Argentina, ha estado analizando los fenómenos desde una de las perspectivas más unificadoras y potencialmente esclarecedoras del tema:la física dinámica de los órganos vocales de las aves. En su reciente, revisión en profundidad del tema, publicado esta semana en la revista Caos , explora el papel de las propiedades físicas fundamentales en la complejidad acústica del canto de los pájaros, y la relación que tienen con las instrucciones neuronales para su producción.

"Mi pregunta principal era:¿qué parte de este complejo fenómeno, este comportamiento complejo, se debe a la física y los biomecanismos que [están] involucrados, y cuánto se debe a las estructuras neuronales particulares que lo controlan, "Dijo Mindlin." Mi experiencia es dinámica no lineal; por lo tanto, Estaba dispuesto a aceptar que muchas de las complejidades del comportamiento podrían estar asociadas al hecho de que el dispositivo vocal era un dispositivo no lineal y, por lo tanto, incluso con parámetros simples, se podría describir un comportamiento complejo ".

Basándose en los hallazgos experimentales de observaciones directas, incluido un estudio que utilizó un sistema de transductor en miniatura montado en el lomo de un pájaro para medir los cambios en la presión del saco de aire de sus pulmones, Mindlin analiza los parámetros estructurales clave involucrados en la producción de la canción.

"Los pájaros cantores comparten características principales en la forma en que producen sus canciones, para que pueda construir un modelo unificador y la mayoría de las diferencias acústicas que pueden lograr se deben a la región en el espacio de parámetros donde operan, "Dijo Mindlin." Hay algunas características universales que se conservan en todas las especies ".

A partir de la evidencia directa de la acústica y la biomecánica involucradas, Mindlin y sus colegas construyeron modelos de este espacio de parámetros para describir las propiedades dinámicas no lineales precisas que gobiernan el proceso. Cauteloso del posible escepticismo de la comunidad biológica, También probó los modelos recreando canciones y usándolos para estudiar las reacciones de las aves de manera similar a los estudios anteriores que usaban grabaciones de canciones reales.

Usando cantos de pájaros sintéticos, Mindlin y sus colaboradores pudieron recrear gran parte de la respuesta neuronal en los pinzones cebra que se midió al usar grabaciones de sus canciones reales. Estas firmas neuronales, y cómo se relacionan con la producción de sonido, ofrecen mucha información sobre la neurobiología de la producción del lenguaje, así como, quizás sorprendentemente, a la física más puramente fundamental.

"Lo interesante es que abre muchas preguntas para la comunidad física, cómo pasar de una neurona a las actividades colectivas de las fibras musculares y el control microscópico de la biomecánica. Es una pregunta abierta para la mecánica estadística fuera de equilibrio, "Dijo Mindlin.