MADRID 8 Mar. (EUROPA PRESS) -
Neurocientíficos del MIT (Estados Unidos) han descubierto un circuito que controla la vocalización y garantiza que se priorice la respiración sobre el habla. El circuito recién descubierto controla dos acciones necesarias para la vocalización: el estrechamiento de la laringe y la exhalación de aire de los pulmones. Los investigadores también descubrieron que este circuito de vocalización está bajo el mando de una región del tronco encefálico que regula el ritmo respiratorio, lo que garantiza que la respiración siga siendo dominante sobre el habla.
Fan Wang, profesor de ciencias cerebrales y cognitivas del MIT, miembro del Instituto McGovern para la Investigación del Cerebro del MIT y autor principal del estudio explica sobre el trabajo, publicado en 'Science' que en el mismo descubrieron que las neuronas que controlan la vocalización reciben información inhibidora directa del generador del ritmo respiratorio.
Situadas en la laringe, las cuerdas vocales son dos bandas musculares que pueden abrirse y cerrarse. Cuando están mayoritariamente cerrados o en aducción, el aire exhalado por los pulmones genera sonido a medida que pasa a través de las cuerdas.
El equipo del MIT se propuso estudiar cómo el cerebro controla este proceso de vocalización, utilizando un modelo de ratón. Los ratones se comunican entre sí mediante sonidos conocidos como vocalizaciones ultrasónicas (USV), que producen mediante el exclusivo mecanismo de silbido de exhalar aire a través de un pequeño orificio entre las cuerdas vocales casi cerradas.
"Queríamos entender cuáles son las neuronas que controlan la aducción de las cuerdas vocales y, luego, ¿cómo interactúan esas neuronas con el circuito respiratorio?" plantea Wang. Para resolver esta incógnita, los investigadores utilizaron una técnica que les permite mapear las conexiones sinápticas entre neuronas. Sabían que la aducción de las cuerdas vocales está controlada por las neuronas motoras laríngeas, por lo que comenzaron a rastrear hacia atrás para encontrar las neuronas que inervan esas neuronas motoras.
Esto reveló que una fuente importante de información es un grupo de neuronas premotoras que se encuentran en la región del rombencéfalo llamado núcleo retroambiguo (RAm). Estudios anteriores han demostrado que esta área está involucrada en la vocalización, pero no se sabía exactamente qué parte del RAm era necesaria o cómo permitía la producción de sonido.
Los investigadores descubrieron que estas neuronas RAm marcadas con rastreo sináptico se activaban fuertemente durante las USV. Esta observación llevó al equipo a utilizar un método dependiente de la actividad para apuntar a estas neuronas RAm específicas de la vocalización, denominadas RAm VOC . Utilizaron la quimiogenética y la optogenética para explorar qué pasaría si silenciaran o estimularan su actividad. Cuando los investigadores bloquearon las neuronas RAm VOC , los ratones ya no pudieron producir USV ni ningún otro tipo de vocalización. Sus cuerdas vocales no se cerraron y sus músculos abdominales no se contrajeron, como lo hacen normalmente durante la exhalación para vocalizar. Por el contrario, cuando se activaron las neuronas RAm VOC , las cuerdas vocales se cerraron, los ratones exhalaron y se produjeron USV. Sin embargo, si la estimulación durara dos segundos o más, estas USV serían interrumpidas por inhalaciones, lo que sugiere que el proceso está bajo el control de la misma parte del cerebro que regula la respiración.
"Respirar es una necesidad de supervivencia", insiste Wang. "Aunque estas neuronas son suficientes para provocar la vocalización, están bajo el control de la respiración, lo que puede anular nuestra estimulación optogenética".
Un mapeo sináptico adicional reveló que las neuronas en una parte del tronco encefálico llamada complejo pre-Btzinger, que actúa como generador de ritmo para la inhalación, proporcionan información inhibidora directa a las neuronas RAm VOC .
"El complejo pre-Btzinger genera ritmos de inhalación de forma automática y continua, y las neuronas inhibidoras de esa región se proyectan a estas neuronas premotoras de vocalización y esencialmente pueden apagarlas", dice Wang. Esto asegura que la respiración siga siendo dominante sobre la producción del habla y que tengamos que hacer una pausa para respirar mientras hablamos.
Los investigadores creen que, aunque la producción del habla humana es más compleja que la vocalización del ratón, el circuito que identificaron en ratones desempeña el papel conservado en la producción del habla y la respiración en los humanos. Los investigadores ahora esperan estudiar cómo otras funciones, como toser y tragar alimentos, pueden verse afectadas por los circuitos cerebrales que controlan la respiración y la vocalización.
