La investigación, liderada por la Universidad de California (UCLA) y publicada este miércoles en la revista Current Biology, explica que cuando las ráfagas de aire tocan las plumas del borde anterior de las alas y la piel de las patas, las neuronas de dos puntos concretos del cerebro anterior de estos animales se activan y crean un mapa tridimensional de su cuerpo.
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Los receptores del pico, la cara y la cabeza también ayudan: Las células nerviosas de la base de las plumas y de la piel de las patas captan la intensidad de la presión del aire -que cambia según la proximidad a un objeto-, y la transmiten al cerebro, que mide la orientación del cuerpo con respecto a un objeto.
Los pinzones cebra, que también han sido estudiados en esta investigación, tienen la misma organización general con una sensibilidad ligeramente menor en algunas zonas que los colibríes, lo que sugiere que estas zonas ayudan a la dinámica de vuelo altamente especializada de los colibríes.
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El estudio no solo puede ayudar a mejorar la conservación de estos animales, sino que también puede impulsar avances en las tecnologías que usan sensores para desplazarse o realizar una tarea, como prótesis o dispositivos autónomos.
Cerebro: el centro de mando del tacto
Los humanos elaboramos en el centro del cerebro un mapa táctil del cuerpo que recoge la información de los dedos de los pies, las piernas, y la espalda, y otra zona mucho más amplia, que representa el tacto de la cara y las manos. Estas áreas, que usamos para tocar y realizar tareas táctiles, están agrandadas en el cerebro humano.
“En los mamíferos, sabemos que el tacto se procesa en la superficie externa del cerebro anterior, en el córtex”, explica Duncan Leitch, autor correspondiente y profesor de Biología Integrativa en la UCLA.
Pero las aves tienen un cerebro sin una estructura de corteza estratificada, así que no se sabía cómo se representa el tacto en sus cerebros. “En este estudio hemos demostrado exactamente dónde los distintos tipos de tacto activan neuronas específicas en estas regiones y cómo se organiza el tacto en sus cerebros anteriores”, destaca Leitch.
Estudios anteriores habían demostrado que los cerebros de las aves tienen una región en el cerebro anterior para procesar el tacto en la cara y la cabeza, y otra para el tacto en cualquier otra parte del cuerpo.
El tacto de la cabeza y el cuerpo se localiza en distintas regiones del cerebro
En los búhos, por ejemplo, los centros táctiles que suelen corresponder al tacto facial se dedican exclusivamente a las garras. Pero como los colibríes llevan una vida muy distinta a la de los búhos, no parecía probable que esto fuera cierto para ellos.
Para averiguarlo, Leitch y su equipo observaron el funcionamiento de las neuronas en tiempo real colocando electrodos en colibríes y pinzones y tocándolos suavemente con bastoncillos de algodón o bocanadas de aire. Después, un ordenador amplificó las señales de los electrodos y las convirtió en sonido para facilitar su análisis.
Los experimentos confirmaron que el tacto de la cabeza y el cuerpo se localiza en distintas regiones del cerebro anterior y demostraron por primera vez que la presión del aire activa grupos específicos de neuronas en estas regiones.
El examen de las alas mostró una red de células nerviosas que probablemente enviaban una señal al cerebro al ser activadas por bocanadas de aire en las plumas.
Patas sensibles al tacto
El equipo encontró grupos especialmente grandes de células cerebrales que reaccionaban a la estimulación de los bordes de las alas, lo que creen que ayuda a las aves a ajustar el vuelo de forma matizada.
También descubrieron que las patas son muy sensibles al tacto y que este tacto tiene una gran representación en el cerebro, presumiblemente para ayudar a posarse. Los investigadores creen que estas áreas pueden ser aún mayores en loros y otras aves que utilizan las patas para agarrar y mover objetos.
Además, identificaron campos receptivos en las aves, en los que un toque desencadenaría el disparo de una neurona. En los colibríes, algunos de estos campos -especialmente en el pico, la cara y la cabeza- eran muy pequeños, lo que significaba que podían percibir el tacto más leve.