Un estudio conjunto del Royal Veterinary College (RVC), la Universidad de California (UCLA) y la Universidad de Columbia Británica (UBC), analizó el sentido del tacto del colibrí y cómo éste influye en sus movimientos.

Estudios anteriores que investigaban el procesamiento del tacto en el cerebro se habían realizado principalmente en mamíferos, pero la organización del cerebro de las aves difiere de la de los mamíferos. Además, en las aves se observan especializaciones neuronales relacionadas con demandas de comportamiento únicas.

Este nuevo estudio, publicado en Current Biology, revela cómo los colibríes crean un mapa 3D de su cuerpo cuando las neuronas en dos partes del cerebro anterior se activan en respuesta a la intensidad de la presión del aire y al tacto ligero. Esto está influenciado por factores, como la proximidad a un objeto, y es detectado por las células nerviosas en la base de las plumas y la piel de las patas. Estas señales se transmiten al cerebro, que luego permite a los colibríes ajustar su cuerpo en relación con un objeto. También cuenta con el apoyo de receptores en el pico, la cara y la cabeza que probablemente desempeñan un papel en el control sensorial de la alimentación.

Foto: RVC

Al realizar este estudio, el equipo de investigadores, dirigido por la Dra. Andrea Gaede, profesora de Biomecánica Locomotora del RVC, y el Dr. Duncan Leitch, profesor asistente de Biología y Fisiología Integrativa de la UCLA, observó que las neuronas se activaban en tiempo real al equipar a colibríes y pinzones cebra con electrodos. Luego los tocaron suavemente con hisopos de algodón o bocanadas de aire, mientras una computadora amplificaba las señales de los electrodos y las convertía en sonido para su análisis.

El análisis encontró que el tacto para la cabeza y el cuerpo está mapeado en diferentes regiones del cerebro anterior y, por primera vez, estableció que la presión del aire activa grandes grupos específicos de neuronas en estas regiones. Un examen más detenido de las alas también reveló una red de células nerviosas que probablemente envía una señal al cerebro cuando se activa con las bocanadas de aire en las plumas, lo que permite a las aves ajustar el vuelo de una manera matizada.

Los hallazgos adicionales incluyen:

• Las patas de los colibríes y los pinzones cebra son muy sensibles al tacto y este tacto tiene una gran representación en el cerebro, lo que puede ayudar a posarse.
• En los colibríes, los campos receptivos al tacto en el pico, la cara y la cabeza eran muy pequeños, lo que significa que podían sentir el toque más ligero.
• Los pinzones cebra tenían los mismos campos receptivos, pero eran de mayor tamaño, lo que sugiere que estas regiones en los pinzones no son tan sensibles y, por lo tanto, dependen menos de la mecánica del vuelo y el movimiento en comparación con los colibríes.

Además de apoyar el bienestar animal, los conocimientos que se obtengan de estos hallazgos ayudarán a diseñar sistemas de ingeniería para vehículos autónomos y aviones no inhibidos (drones), al proporcionar la base para nuevos sensores bioinspirados para mejorar el control de vuelo. También puede ayudar al desarrollo de dispositivos protésicos y otras aplicaciones robóticas que utilizan sensores táctiles para guiar el movimiento o realizar tareas.

La Dra. Andrea Gaede, autora principal del artículo y profesora de Biomecánica Locomotora en el RVC, dijo: “Al comparar las respuestas neuronales al tacto de los colibríes y los pinzones cebra, identificamos regiones del cuerpo que son altamente sensibles a la información táctil, lo que puede ser importante para la impresionante dinámica de vuelo de los colibríes u otros comportamientos ecológicamente relevantes en ambas especies.

"Comprender cómo los animales utilizan el tacto para percibir su entorno puede ayudar a influir en los diseños de sistemas autónomos que dependen de la detección de flujo o del tacto y también puede ayudarnos a prevenir perturbaciones y estrés causados ​​por los humanos a la vida silvestre", enfatizó Gaede.

Por su parte, el Dr. Duncan Leitch, profesor asistente de Biología y Fisiología Integrativa en UCLA y contacto principal del artículo, dijo: “En los mamíferos sabemos que el tacto se procesa en la superficie exterior del cerebro anterior en la corteza. Pero las aves tienen un cerebro sin una estructura de corteza en capas, por lo que era una pregunta abierta cómo se representa el tacto en sus cerebros.

"Mostramos exactamente dónde los diferentes tipos de tacto activan neuronas específicas en estas regiones, y cómo se organiza el tacto en sus cerebros anteriores, y los colibríes a menudo reaccionan al más mínimo umbral que podemos darles", enfatizó Leitch.

Referencia

Gaede et al., Variaciones en la representación táctil en el prosencéfalo del colibrí y el pinzón cebra, Current Biology (2024), https://doi.org/10.1016/j.cub.2024.04.081 .