Los titíes con percepción de tono proporcionan un nuevo modelo para la audición humana
El laboratorio de Xiaoqin Wang, neurocientífico de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, está lleno de lo que parece un cóctel de alto nivel. Pero los primates que hacían el ruido eran docenas de titíes, monos del tamaño de una ardilla con pelaje estampado y pelaje blanco a los lados de la cabeza. Los animales charlaban entre ellos, deteniéndose para inclinar la cabeza y mirando a sus visitantes con expresiones curiosas.
A diferencia de los macacos, que se utilizan más comúnmente como modelos de primates, el tití común (Callithrix jacchus) es social y comunicativo en cautiverio. En enero, Wang y sus colegas revelaron que los titíes también son los únicos animales no humanos que pueden escuchar diferentes tonos, como los de la música y los idiomas tonales como el chino, al igual que los humanos. Eso hace que los titíes sean los investigadores más cercanos a un sustituto del cerebro humano en términos de audición y habla, dice Quianjie Fu, investigador de audio en UCLA. Fu Quianjie Fu no participó en la investigación del artículo.
Hasta hace poco, los investigadores dependían de los pájaros cantores para este tipo de trabajo, pero los cerebros de los pájaros son muy diferentes de los cerebros humanos, por lo que los conocimientos que ofrecen son limitados. Wang espera que los titíes mejoren la comprensión de los investigadores sobre la evolución de la comunicación y les ayuden a mejorar dispositivos como los implantes cocleares para sordos.
En un artículo publicado en la edición del 7 de diciembre del Journal of Neuroscience, Wang y sus colegas describen los resultados de los estudios de estimulación eléctrica en monos tití, que interactuaban libremente entre sí como de costumbre. El equipo de investigación ha demostrado por primera vez que la estimulación eléctrica, como la que proporciona un implante coclear, no activa la parte auditiva del cerebro de la misma manera que lo hace el sonido.
El nuevo mapa brinda a los investigadores un punto de partida para responder a la pregunta de por qué los implantes cocleares no distinguen bien el tono, un problema de larga data con el dispositivo. Advanced Bionics, con sede en Valencia, California, uno de los fabricantes de implantes cocleares más grandes del mundo, está comenzando a probar su dispositivo de próxima generación en monos tití. Los primates son invaluables para tales mejoras, dijo Abhijit Kulkarni, director de investigación y desarrollo de la compañía, que no participó en el estudio actual.
A través del ruido
Los implantes cocleares a menudo se consideran una historia de éxito médico, a pesar de sus problemas de entonación, incluida la incapacidad para captar tonos altos o distinguir los sonidos del ruido de fondo.
Pero mejorarlos es difícil. Los investigadores solo pueden saber si una configuración experimental está funcionando en función de los comentarios de las personas. Vincular la retroalimentación con lo que sucede en el cerebro mostrará exactamente qué patrones de circuito son responsables de las características distintivas del sonido, como el tono y el tono, dijo Fu. Pero observar la actividad de las neuronas individuales en humanos es imposible.
En su último artículo, Wang y sus colegas describen cómo observaron la actividad de las neuronas en la corteza auditiva (el centro auditivo del cerebro) de cuatro monos tití adultos que eran sordos de un oído mientras eran estimulados tanto eléctrica como acústicamente. Los electrodos implantados en la región registraron las respuestas de más de 1400 neuronas a los sonidos reproducidos en el oído normal, así como sus respuestas a la estimulación eléctrica similar a las corrientes eléctricas producidas por los implantes cocleares en los oídos sordos.
Los investigadores encontraron que la estimulación eléctrica no logró activar muchas neuronas que responden al sonido, incluidas algunas involucradas en la percepción del tono. La explicación más probable, dicen, es que una corriente eléctrica viaja a través del cerebro, activando las neuronas que se supone que permanecen inactivas durante el procesamiento del sonido. Esto interrumpe los patrones de activación y desactivación de los circuitos cerebrales que mantienen la audición normal.
«El problema realmente fascinante de este artículo es que el implante coclear no transmite información al cerebro», dice James Phillips, neurofisiólogo de la Universidad de Washington en Seattle, que no participó en el estudio. «Realmente lo creo [the study] Muy valioso, no solo para comprender cómo funciona, sino también por qué funciona. «
esperar
Si los dispositivos pueden estimular selectivamente las neuronas que no responden a los impulsos eléctricos, los hallazgos podrían conducir a mejores implantes cocleares, dice Julie Bierer, neurocientífica de la Universidad de Washington en Seattle. Ella no participó en el periódico.
Pero dijo que algunas de las diferencias entre la estimulación auditiva y la eléctrica podrían deberse al hecho de que los dispositivos no se encendían de forma tan constante como en las personas con implantes cocleares. Esto puede evitar que el sistema auditivo se recablee con el tiempo para adaptarse a nuevas señales.
Wang dijo que su equipo planea continuar con este trabajo y probar si los patrones son diferentes en los monos jóvenes, cuyos cerebros son más plásticos. También construyeron una cámara insonorizada en la que múltiples titíes equipados con dispositivos de estimulación eléctrica podían correr e interactuar entre sí. Esto permitirá a los investigadores vincular grabaciones cerebrales transmitidas de forma inalámbrica con grabaciones de sonidos realizados por animales para determinar cómo el cerebro procesa la comunicación durante comportamientos como pelear o comer.
Este artículo se reproduce con autorización y se publicó por primera vez el 15 de diciembre de 2022.
