Un reciente estudio realizado por investigadores del Woods Hole Oceanographic Institution, New College of Florida, la Universidad de California en Berkeley y la Universidad de Oxford, publicado en la revista PLOS One, ofrece nuevos conocimientos sobre cómo los delfines han evolucionado sus cerebros para soportar la ecolocalización. Este fenómeno, que permite a los cetáceos como los delfines orientarse, detectar objetos y cazar peces a través de la emisión de sonidos, es raro en el reino animal.
Los investigadores aplicaron técnicas innovadoras para mapear las redes neuronales en los cerebros de cetáceos varados y muertos, comparando las vías auditivas entre los delfines, que utilizan la ecolocalización, y una ballena de barbas conocida como ballena sei, que no lo hace. Este trabajo se enmarca en una colaboración con la International Fund for Animal Welfare (IFAW), fundamental para avanzar en la investigación.
La evolución del cerebro de los cetáceos
A pesar de que las ballenas de barbas y los delfines comparten un ancestro común y dependen de una comunicación vocal compleja en un entorno submarino oscuro, solo los delfines han desarrollado la habilidad de ecolocalización. Este estudio representa la primera comparación de las redes neuronales en los cerebros de delfines y ballenas de barbas y proporciona una nueva comprensión sobre cómo han evolucionado para facilitar esta adaptación única.
Según Sophie Flem, autora principal y estudiante del programa de Maestría en Mamíferos Marinos de New College of Florida, «nuestro objetivo era entender cómo las vías para la información auditiva diferían entre las ballenas que ecolocalizan y las que no». A pesar de que en humanos y otros mamíferos se han establecido mapas claros de las áreas cerebrales relacionadas con el procesamiento auditivo, aún no se cuenta con datos similares en los cerebros de los delfines, que son notablemente distintos a los de los animales terrestres.
Para superar este desafío, los investigadores rastrearon las vías que salen de una parte del cerebro medio llamada colículo inferior, una estructura bilateral que funciona como estación de paso para la información auditiva. En los delfines, se ha demostrado que esta región es considerablemente más grande en relación con el tamaño total del cerebro comparado con muchas especies terrestres. Al aprovechar este «cuello de botella» neural, los autores pudieron seguir con confianza la trayectoria de la información auditiva en el cerebro del delfín, incluso hasta la corteza cerebral, en gran parte inexplorada.
Los resultados fueron sorprendentes. Aunque se podría esperar que los delfines, al ecolocalizar, tuvieran proyecciones auditivas más fuertes, los hallazgos indicaron que, si bien mostraban más sitios de proyección cortical que las ballenas sei, estas proyecciones no eran necesariamente más intensas. Las conexiones más fuertes se encontraron en las vías descendentes que van del colículo inferior al cerebelo, sugiriendo una pista sobre cómo los delfines utilizan la ecolocalización.
Peter Tyack, investigador emérito en biología en WHOI y coautor del estudio, comentó que «aunque los neurocientíficos solían pensar en el cerebelo como un centro para el equilibrio y el control motor, evidencia más reciente sugiere que también actúa como un centro de integración de información sensorial y motora, y, crucialmente, un centro de predicción rápida».
Para explorar su entorno a través de la ecolocalización, los animales deben orientar su cabeza hacia el objeto de interés y emitir un clic de ecolocalización de haz estrecho. Tyack explica que «los delfines utilizan la ecolocalización para interactuar con su mundo, y, a diferencia de la audición y la visión, ellos deben producir la energía que luego vuelve a sus receptores sensoriales. La ecolocalización es parte audición y parte vocalización».
Los investigadores enfrentaron importantes obstáculos técnicos al obtener imágenes de estos cerebros. Aunque se sabe que la imagenología por difusión funciona en cerebros muertos, produce imágenes de menor calidad. Además, el tamaño de los cerebros de las ballenas, como el de la ballena sei utilizado en este estudio, representa un desafío adicional, dado que es casi tres veces más grande que el cerebro humano.
Estos obstáculos fueron superados por Karla Miller, de Oxford, quien ha desarrollado nuevas secuencias de imagen que mejoran significativamente la relación señal-ruido en la imagenología cerebral, y Ben Inglis, de UC Berkeley, quien optimizó los protocolos de recolección de datos.
El autor senior del estudio, Peter Cook, profesor asociado de Ciencia de Mamíferos Marinos en New College of Florida, afirmó que «los neurobiológos comparativos han querido examinar los patrones de conexiones dentro de los cerebros de delfines y ballenas durante años, creyendo que la historia evolutiva única de estas especies ofrecerá nuevas perspectivas sobre cómo evolucionan los cerebros».
Con el objetivo de continuar su investigación, el equipo planea añadir más cerebros a su estudio, incluidos nuevos cerebros de ballenas de barbas, y espera examinar las vías relacionadas con la producción vocal. Cook concluyó que «se cree que el control neural de la producción vocal ha cambiado drásticamente en los delfines a medida que evolucionaron su aparato vocal nasal único».
