Las canciones de amor son muy populares en el reino animal y también lo son en la radio. La importancia del canto musical de tu verdadero amor es lo que alejó la trama de la trama doce noches a trompeta de cisne a Pies felices.
La última exploración de la música en el mundo natural se está llevando a cabo en el laboratorio de Mala Murthy en el Instituto de Neurociencia de Princeton, donde Murthy y su grupo de investigación han utilizado… Neuroimagen, optogenéticay captura de movimiento, modelado e inteligencia artificial para determinar dónde y cómo el cerebro de la mosca de la fruta cambia entre su solo estándar y su canción de apareamiento. ellos Estudios muestran En el número actual de Nature.
«Para mí, es muy gratificante que, en un equipo de científicos excepcionales provenientes de diferentes orígenes, hayamos unido fuerzas y metodologías para descubrir las propiedades clave del circuito neuronal que pueden explicar un comportamiento complejo: el patrón del canto de cortejo». él dijo. Fredrik Romscheid, primer autor de este artículo y ex becario postdoctoral en el laboratorio de Murthy. Ahora es líder de grupo en el Instituto Europeo de Neurociencia en Göttingen, Alemania.
«Puede resultar sorprendente descubrir que las moscas de la fruta que zumban alrededor de los plátanos pueden cantar, pero es más que sólo música, es comunicación», dijo Murthy, profesora Carol and Marnie Marcin ’96 y directora del Instituto de Neurociencia de Princeton. «Es una conversación, de ida y vuelta. Él canta, ella disminuye el ritmo, gira y luego él canta un poco más. Él evalúa constantemente su comportamiento para decidir exactamente cómo cantar. Intercambian información de esa manera».Como un pájaro cantor, emitiendo su canto desde su lugar, es Ajusta todo según lo que haces. “Es un diálogo”.
Al estudiar cómo funcionan estos diminutos cerebros, los investigadores esperan desarrollar conocimientos que sean útiles en cerebros que son millones de veces más grandes, más complejos y más difíciles de estudiar. En particular, el equipo de Murthy está tratando de determinar cómo el cerebro determina qué comportamiento es apropiado y en qué contexto.
«Una de las capacidades más impresionantes del cerebro es su capacidad para generar patrones de comportamiento que son apropiados en determinados contextos», afirma Max Aragon, estudiante de posgrado de quinto año en el laboratorio de Murthy. «Por ejemplo, la forma en que hablas con un grupo de amigos cercanos en un café probablemente sea muy diferente de la forma en que hablas con tus familiares durante la cena. ¿Qué sucede en el cerebro que nos permite generar esta flexibilidad conductual?»
Murthy y sus colegas han mapeado la primera red neuronal completa del cerebro: el conjunto total de neuronas y sus conexiones en Mosca de la fruta de vientre negro (Drosophila) cerebro.
El cortejo de la mosca de la fruta en una canción
es parecido a cucarachas Y Saltamontesmoscas de la fruta También usan sus alas para cantar, pero extienden y baten un ala a la vez. a Mosca de la fruta de vientre negroJusto Los machos de las moscas de la fruta cantan. Las hembras responden alejándose o disminuyendo la velocidad para permitir que el macho se acerque. Los machos de las moscas de la fruta no pueden aparearse por la fuerza; Tiene que atraerla.
“Él la persigue y le canta, y ella elige si reducir la velocidad o no”, dijo Murthy. «Harán este baile durante aproximadamente 20 minutos, hasta que disminuyan la velocidad lo suficiente para aparearse. Le cantarán cientos de ‘canciones de combate’ durante el cortejo.
Los episodios de canciones más simples duran sólo una fracción de segundo, y los episodios complejos pueden durar varios segundos.
En un clip de audio del canto de una mosca de la fruta, amplificado miles de veces, se puede escuchar una serie de pulsos mezclados con más notas musicales.
«Esta es la verdadera canción. No se ralentiza ni se acelera», dijo Murthy. «Es tan silenciosa que incluso si una mosca de la fruta se posara en tu oído, no la escucharías. Hay que inflarlo, porque las moscas de la fruta tienen alas muy pequeñas, pero eso es todo. En realidad, eso es lo que le canta.«
Los ‘pulsos’ son los sonidos que hace el macho cuando está lejos, para atraer la atención de la hembra, y el canto más armonioso que hace de cerca es el canto de ‘bolsillo’. Hay un tercer modo, «Complejo», que alterna entre canciones pulsadas y sinusoidales.
Mientras ella lo persigue y evade o alienta su acercamiento, la canción va y viene entre canciones pulsantes simples y canciones pulsantes y sinusoidales complejas. A ella también parece gustarle el patrón alterno. En el lenguaje clínico académico, el artículo dice: “La complejidad del canto puede ser deseable para la hembra, ya que la mayoría de las convulsiones que preceden inmediatamente a la cópula son complejas.
Princeton hace apuestas audaces en la investigación impulsada por la curiosidad
Muchas fuentes de Princeton han contribuido a responder la pregunta del cómo. El cerebro de la mosca de la fruta señala la canción adecuada para el contexto adecuado. usa el equipo un paso (Estimaciones LEAP de postura animal) y la próxima generación dormir (Estimaciones de salto social de las posiciones de los animales), tanto Las herramientas de captura de movimiento basadas en aprendizaje profundo desarrolladas a través de una colaboración previa en la Universidad de Princeton identificaron cómo se movían las moscas y su ubicación entre sí. Además, se realizaron neuroimágenes de moscas en El Centro Bezos para la Dinámica de Circuitos Neurales está financiado por la fundación.
«Princeton es un lugar especial que fomenta la colaboración entre científicos con experiencia diversa, desde la neurociencia computacional hasta la física y más», dijo Aragon. Él dijo. «El PNI en particular es un instituto relativamente pequeño, por lo que es muy probable que conozcas a alguien que tenga una gran idea que resuelva exactamente un problema al que te has enfrentado en tu trabajo».
“Trabajar en Princeton con Mala Murthy creó una atmósfera de mucho apoyo, donde siempre se fomentaban nuevas ideas y el camino desde la idea hasta el experimento estaba libre de obstáculos burocráticos”, coincide Romscheid.
Utilizando SLEAP, los investigadores demostraron que la razón principal para cambiar entre el modo solitario y el modo de canto es la proximidad, es decir, qué tan cerca están los machos y las hembras de las moscas de la fruta entre sí.
«Nuestro trabajo ha descubierto un interruptor en su cerebro», dijo Murthy. «Cuando se gira el interruptor, puede cantar una hermosa y larga canción, y luego, inmediatamente, cuando se apaga un poco, el interruptor se apaga y solo canta una canción simple. Hemos demostrado que este circuito neuronal funciona. «En dos sistemas a través del interruptor. No necesita un circuito». Separe para generar una canción diferente. Esto nunca se ha mostrado antes.
Y continuó: «Me gusta la idea de un círculo que se mueve entre sistemas». «Es muy simple. No es necesario seguir creando nuevos circuitos para cada nuevo comportamiento. Es una solución agradable y elegante».
«Mecanismos de circuitos flexibles para secuenciación de canciones dependiente del contexto.de Frederic A. Romscheid, Diego A. Pacheco, Max J. Aragon, Elise C. Ireland, Xinping Li, Kyle Theringer, Rich Pang y Mala Murthy, aparece en la edición del 11 de octubre de Nature (doi: 10.1038/s41586-023-06632-1) y contó con el apoyo del Centro Bezos para la Dinámica de Circuitos Neurales del Instituto de Neurociencia de Princeton, la Fundación Alemana de Investigación (DFG Forschungsstipendium RO 5787/1-1 y RO 5787/2-1 para FAR) y la Fundación Sloan-Swartz para RP , Instituto Médico Howard Hughes (Premio Científico a MM), Iniciativa NIH BRAIN (NS104899 a MM) y Premio del Programa de Investigación NIH NINDS R35 a MM
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