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Los carboneros utilizan ‘códigos de barras’ de células cerebrales para recordar dónde escondieron sus bocadillos

Patrones únicos de activación neuronal ayudan a pequeños pájaros a catalogar miles de escondites de alimentos dispersos

Crédito:

Luc Pouliot/Getty Images

gorra negra carboneros no dejes que la comida se desperdicie. Estos pajaritos hinchados, con su cabeza de gran tamaño y ojos oscuros que se parecen a los de un Beanie Baby, siempre están acaparando comida extra como bayas, semillas e insectos. Un solo ave de esta especie almacena su excedente en miles de escondites en todo el bosque para preparar el sustento para tiempos de escasez.

«Cuando [a chickadee] «Esconde una semilla, forma un recuerdo de dónde está la semilla, que luego puede utilizar», dice Selmaan Chettih, investigador postdoctoral que estudia la actividad neuronal de estas aves en la Universidad de Columbia. Y esa memoria es extraordinariamente precisa: los carboneros pueden señalar la ubicación de sus escondites de comida dispersos con precisión de centímetros y recuerdan qué artículo escondieron en qué lugar.

Entonces, ¿cómo almacenan y utilizan estos pájaros tantos recuerdos? En un nuevo artículo publicado el viernes en CelúlaChettih y su equipo se sorprendieron al descubrir que los carboneros de cabeza negra activan patrones similares a códigos de barras en su cerebro cuando esconden y recuperan un alimento. Estos «códigos de barras» neuronales, que aún no se han observado en ninguna otra especie, pueden permitir a las aves almacenar y recuperar muchos recuerdos similares sin confundirlos.


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Al igual que los mamíferos, los carboneros y otras aves forman recuerdos en su hipocampo. Esta estructura cerebral, que es relativamente grande en las aves que almacenan comida, almacena instantáneas de lugares o eventos pasados. Se puede acceder a estos fragmentos aislados, conocidos como recuerdos episódicos, más adelante para recordar ciertas experiencias.

Se sabe menos sobre cómo los carboneros acceden a recuerdos episódicos para encontrar un escondite específico. Chettih y su equipo habían pensado inicialmente que este proceso estaría relacionado con un subconjunto de neuronas en el hipocampo llamado células de lugar, que codifican un animal‘s ubicación en un momento determinado y formar un mapa cognitivo. Por ejemplo, cuando un carbonero forma un nuevo recuerdo mientras deposita una semilla en un lugar determinado, se podría activar una mayor concentración de células de lugar en el hipocampo para ese lugar específico.

Para probar esto, Chettih y su equipo colocaron un grupo de carboneros en una arena con 128 sitios potenciales para esconder alimentos cubiertos por solapas. Proporcionaron a los carboneros semillas de girasol a través de comederos motorizados que solo estaban abiertos durante intervalos cortos, alentando a las aves a guardar semillas para más tarde. Los investigadores equiparon a cada carbonero con un casco extremadamente liviano que medía la actividad neuronal en el hipocampo, y usaron varias cámaras de alta resolución para registrar la actividad de cada ave desde múltiples puntos estratégicos mientras ocultaba cada semilla.

El equipo esperaba encontrar diferentes activaciones de las células de lugar de los carboneros mientras almacenaban semillas en varios lugares. Pero la actividad celular en el lugar en realidad se mantuvo relativamente estable. En cambio, los científicos encontraron patrones neuronales dispersos que se activaban en aproximadamente el 7 por ciento de las neuronas en el hipocampo de los carboneros cada vez que las aves almacenaban una semilla debajo de una solapa. Cuando el carbonero regresó a ese escondite de semillas específico, se reactivó el mismo patrón neuronal.

El equipo comparó estos patrones con códigos de barras porque cada uno era único y parecía almacenar información relacionada con una memoria episódica específica. «Si piensas en un código de barras en un supermercado, puedes almacenar mucha información con esa etiqueta sobre el alimento, como su precio, nombre y dónde se encuentra en la tienda», dice Chettih. Él cree que los códigos de barras neuronales en los carboneros funcionan de manera similar, almacenando información como cuándo y dónde un pájaro escondió una semilla específica.

Si bien cada uno de los códigos de barras neuronales de un carbonero involucra sólo alrededor del 7 por ciento de las neuronas de su hipocampo, el subconjunto particular de neuronas activadas cambia. Por ejemplo, incluso cuando un carbonero esconde un alimento justo al lado de otro escondite, se activa un código de barras diferente que involucra un conjunto diferente de neuronas en el hipocampo del ave.

Los investigadores postulan que estos códigos de barras únicos brindan a las aves una forma clara y rápida de almacenar recuerdos que no interfieran sobre dónde se esconden cosas específicas. Si solo estuvieran usando celdas de lugar para codificar todas estas ubicaciones, las cosas podrían volverse confusas, dice Chettih. Sin el código de barras, diferenciar los cachés cercanos podría volverse tan difícil como distinguir entre objetos similares pero sin etiqueta uno al lado del otro en el pasillo del supermercado.

Scott MacDougall-Shackleton, psicólogo y biólogo de la Western University de Ontario que estudia la cognición y el comportamiento de los pájaros cantores, dice que los resultados son «muy novedosos y emocionantes». Y se sorprendería si otras aves que almacenan alimentos en caché no utilizaran códigos de barras neuronales similares para recordar dónde escondieron una semilla específica. «Parece probable el uso de estos códigos de barras como representación de otros tipos de eventos importantes en una variedad de especies de aves, y tal vez de otros animales», dice.

Chettih especula que pueden ocurrir procesos neuronales del hipocampo similares en los mamíferos, incluidos los humanos. Sin embargo, observar estos breves patrones de códigos de barras puede resultar difícil en otros animales. El comportamiento de los carboneros para esconder sus semillas hizo que fuera relativamente sencillo determinar cuándo las aves estaban formando activamente nuevos recuerdos basados ​​en el lugar. En otros animales, puede ser más difícil determinar cuándo sucede esto. «Sería difícil ver el código de barras si no se supiera exactamente cuándo y dónde buscarlo», dice Chettih. «Es posible que exista en otros organismos, pero aún no se ha detectado».