El pinzón cebra puede ser la personificación del dicho: no se puede enseñar trucos nuevos a un perro viejo. Algunos pinzones cebra no conservan la capacidad de aprender cantos nuevos a medida que envejecen, pero las razones no son las que cabría esperar. Sorprendentemente, los pinzones pierden esta capacidad solo si fueron instruidos en su juventud. Los pinzones a los que no se les enseñaron cantos específicos aún pueden aprender. Esta peculiaridad fue el foco de un estudio reciente, que descubrió que la experiencia puede provocar cambios en la estructura del ADN genómico, lo que en consecuencia afecta la capacidad de aprender.
¿Qué hay en un canto?
El pinzón cebra se encuentra comúnmente en Australia, y solo los machos pueden aprender y memorizar cantos. Aprenden un único canto de un adulto durante el periodo crítico de 30 a 65 días después de la eclosión. Ese canto constituye la base de un canto nuevo y único que crean y utilizan durante el resto de sus vidas. Una vez que los pinzones cebra superan ese periodo crítico temprano, los juveniles instruidos pierden la capacidad de aprender cantos nuevos y los no instruidos, de forma curiosa, conservan sus capacidades de aprendizaje.
Para poner a prueba su hipótesis, un equipo dirigido por Sarah London, profesora adjunta del Departamento de Psicología de la Universidad de Chicago, aisló a un grupo de juveniles machos durante sus periodos críticos. Un segundo grupo de aves recibió instrucción durante el mismo periodo.
Los investigadores observaron cambios epigenéticos distintos en los cerebros de los pinzones instruidos frente a los aislados, lo que dio lugar a modificaciones de las propiedades estructurales de su ADN genómico. Esto indica un vínculo entre el proceso epigenético que permite que la experiencia desencadene la expresión génica y la expresión génica necesaria para la memorización del canto instruido.
Los resultados mostraron que los factores reguladores conocidos por desempeñar un papel en el aprendizaje y la memoria están sobrerrepresentados en los genes de las aves aisladas.
En términos técnicos
Detrás de todos estos procesos complejos está la presencia confirmada de una señal neuronal específica en los cerebros de los pinzones cebra juveniles: la cascada del objetivo mecanístico de la rapamicina, o cascada mTOR. Cuando las aves oyen un canto, se activa la cascada mTOR.
«Teníamos evidencia de otros estudios de laboratorio de que la inhibición de mTOR alteraba eventos de aprendizaje, y también teníamos evidencia de que su activación lo hacía, pero no una buena comparación. Queríamos probar directamente tanto la activación como la inhibición, una al lado de la otra, en el mismo experimento», dijo London.
El equipo analizó los patrones de canto de los tutores adultos y sus alumnos juveniles utilizando un software diseñado para la comparación vocal. Cuando los investigadores potenciaron o inhibieron la activación de mTOR, ambas acciones provocaron una disminución en la capacidad del ave para imitar el canto del adulto. Cuando se modificó la activación de mTOR, las aves juveniles conservaron la capacidad de aprender cantos, pero no pudieron reproducir estructuras completas del canto.
Implicaciones futuras
Los resultados de este estudio pueden ayudarnos a comprender mejor las experiencias tempranas y sus efectos en el comportamiento y las funciones del cerebro. mTOR regula la síntesis de proteínas, un factor importante en la formación de la memoria a largo plazo, y las alteraciones relacionadas con mTOR se asocian con el autismo y otras afecciones relacionadas con la memoria.
«En los últimos 5 a 10 años, parece haber una convergencia en la cascada mTOR como un proceso común alterado en los trastornos del espectro autista. No estamos investigando el autismo en sí, pero lo que nos llamó la atención fue que los pinzones cebra modelan un tipo de situación similar, en la que hay un evento del desarrollo que requiere interacciones sociales, y una conducta de comunicación que es difícil de estudiar en roedores, que normalmente no aprenden vocalizaciones», dijo London.
Otra posible aplicación es utilizar la inhibición del aprendizaje para evitar que los pacientes formen recuerdos a largo plazo del trauma. Los investigadores también esperan que las capacidades de niños desfavorecidos puedan potenciarse si tuviéramos una mejor comprensión de cómo aprenden los niños pequeños.
Desde impulsar las habilidades de los niños hasta desentrañar trastornos neurológicos complejos, los resultados de este estudio abren un amplio abanico de posibilidades y demuestran una vez más que nunca dejamos de aprender.
Christina Phillis es redactora de contenidos en Thermo Fisher Scientific.