Movimientos oculares y corporales observados en las arañas mientras
duermen
(Figura 5, Geiger et
al 2026)
Las arañas saltarinas (Portia fimbriata) parecen
experimentar algo similar al sueño REM (movimiento ocular rápido) durante el
sueño, e incluso podrían soñar. Los investigadores descubrieron que P.
fimbriata atraviesa periodos de inactividad nocturna y que tarda más en
responder a los ruidos durante ese tiempo. Los ojos de estos arácnidos también
se mueven rápidamente y sus patas se contraen en diferentes momentos de la
noche, lo que apunta a un sueño similar al
REM . Los hallazgos sugieren
que el cerebro de estas arañas es lo suficientemente sofisticado como para
requerir un estado de sueño, afirman los investigadores. (revista PNAS)
Significado
El sueño es
uno de los comportamientos más extendidos en el reino animal, pero sus orígenes
y funciones aún se desconocen en gran medida, ya que la evidencia experimental
proviene casi exclusivamente de vertebrados y de unas pocas especies modelo de
laboratorio. Presentamos una demostración conductual del sueño en dos etapas en
una araña, un animal con una arquitectura neuronal y una ecología sensorial
considerablemente diferentes, mostrando que una araña saltarina entra en un
estado de sueño regulado con episodios recurrentes similares al sueño REM. Al
demostrar el sueño en un linaje de arácnidos utilizando múltiples criterios
independientes, nuestro estudio amplía el alcance taxonómico de la
investigación del sueño.
Abstracto
El sueño es
un estado conductual fundamental presente en todo el reino animal; sin embargo,
la mayor parte de nuestro conocimiento sobre el sueño se centra en gran medida
en los vertebrados. Los estudios son escasos o inexistentes en casi todos los
linajes de invertebrados. Un estudio reciente sobre un comportamiento similar
al sueño REM en una araña saltarina ha revelado paralelismos inesperados con la
expresión del sueño en vertebrados. Hasta ahora, no existía evidencia
experimental de que estos indicadores conductuales representaran realmente el
sueño en las arañas. En este trabajo, presentamos una investigación exhaustiva
sobre el comportamiento del sueño en la araña Portia fimbriata
(Salticidae). Demostramos actividad diurna, un ritmo circadiano libre, una
arquitectura del sueño robusta, comportamientos similares al sueño REM que
ocurren regularmente, umbrales de excitación elevados durante esos estados
similares al sueño REM, así como efectos de rebote tras la interrupción del
sueño. Concluimos que el comportamiento que observamos en las arañas es sueño
conductual, lo que proporciona evidencia de un subestado de sueño similar al
sueño REM en un invertebrado terrestre. Estos resultados contribuyen a
responder preguntas fundamentales sobre la evolución y la función del sueño en
los animales.
Geiger, N et al (2026) Behavioral
evidence for two-stage sleep in spiders, Proc. Natl. Acad.
Sci. U.S.A. 123 (45) e2618030123, https://doi.org/10.1073/pnas.2618030123
Película S1.
Vídeo de ejemplo que muestra
marcadores de comportamiento relacionados con el sueño y la fase REM en Portia
fimbriata .
Película S2.
Vídeo de ejemplo que muestra los
estados de comportamiento y las respuestas durante el experimento del umbral de
excitación en Portia fimbriata .
Película S3.
Vídeo de ejemplo que muestra la
secuencia experimental y la presentación de estímulos en el experimento de
homeostasis del sueño.
Material adicional:
DC Rößler et al., Los episodios regulares de movimientos
retinianos sugieren un estado similar al sueño REM en las arañas saltarinas. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 119
, e2204754119 (2022).
Como muchos de ustedes saben, conservo una particular curiosidad por los procesos de Memoria, tanto en animales como en humanos, donde la calidad y el tipo de sueño resulta crucial para la consolidación de los datos aprendidos.
Comparto entonces a continuación los avances de un científico argentino que viene estudiando este tema en las aves, y de quien sigo atenta a su trayectoria desde hace años.
En principio, comparto el enlace de su conferencia sobre el sueño y el aprendizaje en las aves ofrecida en tiempos de Pandemia.
Luego comparto su entrevista realizada para la revista Physics acompañadas con varios videos sobre su último hallazgo referido a que las aves pueden aprender viejas canciones que han desaparecido del repertorio cotidiano, imitando a robots cuidadosamente instalados en el parque donde Gabriel Mindlin sale a correr todos los días en la Provincia de Buenos Aires.
Academia
Nacional de Ciencias
Ciclo Descubriendo la Ciencia: “Escuchando los sueños de un ave”
Entrevista
de Martin de Ambrosio a Gabriel Mindlin para la revista Physics
Ciencia de Vanguardia y misión
detectivesca
Gabriel Mindlin ha dedicado su vida a
desarrollar experimentos que demuestren cómo se transmiten los cantos de las
aves entre individuos.
Gabriel Mindlin ha pasado más de 30 años estudiando
los cantos y sueños de las aves, es decir, los complejos patrones de actividad
cerebral que experimentan cuando duermen. Mindlin tiene un doctorado en física
por la Universidad Drexel en Pensilvania y actualmente es profesor de física en
la Universidad de Buenos Aires en Argentina.
Sus modelos y experimentos de campo inspirados en
la física le han permitido demostrar que los cantos de los pájaros se
transmiten aprendiéndolos dentro de ciertos grupos de aves. Uno de sus
proyectos más recientes situó gorriones robots en un parque suburbano para
enseñar a los gorriones juveniles canciones que no se habían escuchado allí en
décadas.
Mindlin contó a Physics Magazine sobre su
relación con los biólogos y la biología, y cómo comprender la base física de la
vida presenta una vía hacia la conservación.
¿Cuáles son
algunas de las preguntas abiertas sobre el canto de los pájaros?
Biólogos y neurocientíficos quieren saber qué
significan las canciones y cómo han evolucionado. Por ejemplo, las canciones
suelen tratar sobre defensa territorial o cortejo. Es interesante saber por qué
ciertos temas se han establecido y por qué algunos se cantan más que otros. Hay
muchas hipótesis. Uno es un juego de números. Muchas personas la cantan, por lo
que el tema sobrevive con el tiempo. Pero también está la cuestión de si hay
algo en la arquitectura neuralde una especie que haga que ciertas
combinaciones o gestos motores sean preferibles. El enfoque tradicional
para estudiar preguntas como estas es examinando la actividad cerebral
durante el aprendizaje.
¿Cómo puede
ayudar un físico?
Como físico, le doy la vuelta y estudio el
problema del canto de los pájaros no desde el cerebro hacia abajo, sino desde
abajo hacia arriba. Hace muchos años me hice una pregunta: ¿Podrían las
propiedades acústicas y tímbricas del canto de un pájaro surgir en gran medida
de las interacciones entre un conjunto de instrucciones genéticamente
codificadas y un mecanismo físico sofisticado? Esto me llevó a formular los
primeros modelos de producción vocal, que tienen en cuenta el movimiento de las
membranas que modulan el flujo de aire en el sistema respiratorio de un ave.
¿Cuáles son
los principales retos para un físico?
Durante años, estudié cómo diferentes especies
animales generan timbres distintivos a través de propiedades biomecánicas y la
interacción de dichas propiedades con el sistema nervioso. Por ejemplo,
diferentes especies de aves producen sonidos de baja frecuencia similares al
activar distintos conjuntos musculares. Mis compañeros y yo medimos la
actividad de esos pequeños músculos y la presión de los sacos de aire. Fue
bastante complicado porque teníamos que tomar medidas cuando el animal mostraba
comportamientos que indicaban diferentes "patrones de pensamiento":
un buen humor intentando encontrar pareja, o un estado de ánimo defensivo
intentando proteger su territorio. Eso requiere implantar electrodos
quirúrgicamente, lo que requiere mucha habilidad.
¿Qué puedes
hacer con esta información?
Podemos aprender sobre canciones que los
antepasados recientes de un ave podrían haber cantado, aunque esas canciones ya
no existan en el repertorio de ese pajarito en particular. Por ejemplo, en un
experimento que surgió durante la pandemia cuando no pudimos ir al laboratorio,
queríamos "restaurar" la canción de una especie. Es decir, ¿podríamos
enseñarle canciones que habían sido cantadas por sus predecesores décadas atrás
o en diferentes partes del mundo? El experimento tuvo lugar en el Parque
Pereyra Iraola, a 60 km de Buenos Aires. Estuvimos investigando las especies
presentes en el parque y descubrimos que el gorrión andino (Zonotrichia
capensis) era el más ubicuo.
¿Cómo
restaurasteis su canción?
Grabamos y catalogamos las diferentes canciones del
gorrión y las comparamos con espectrogramas de un artículo publicado en los
años 60—un registro abreviado de las llamadas y sus significados. Había éxitos
de los años 60 que seguían cantándose y otros que no. Nuestra idea era colocar
robots acústicos en una zona frecuentada por jóvenes que se juntaban, como
adolescentes en un parque, para popularizar una canción olvidada.
¿Funcionó?
¡Sí! Los robots estaban programados para emitir la
canción desde tres lugares diferentes en momentos determinados, como si tres
adultos estuvieran cantando. Hacia finales del verano, también usamos estos
electrónicos programables para grabar respuestas. Descubrimos que un menor
había captado la canción emitida. La primavera siguiente, cuando ese individuo
era adulto, las grabaciones indicaban que había aprendido la canción de los
robots y la había hecho suya.
¿Cómo
supiste que era la misma canción?
Tenía una característica distintiva: la segunda
sílaba tiene una modulación de frecuencia decreciente, que es muy fácil de
identificar para nosotros y que antes no existía.
¿Cómo
interactúas con los biólogos para validar tus modelos de canto de pájaros?
Trabajo extensamente con ornitólogos de Argentina y
de todo el mundo. Aporto mi conocimiento sobre cómo un ave genera las
propiedades de su canto. Vemos miles de especies con estrategias únicas e
inusuales, y nos encontramos con fenómenos físicos no triviales todo el tiempo.
Por ejemplo, mis colegas biólogos y yo nos topamos con una paloma que tenía un
timbre inesperadamente áspero. Predijimos que tenía asimetría en la siringe, un
órgano vocal aviar que divide el aire en la base de la tráquea. Las inspecciones
postmortem del aparato vocal del ave revelaron labios asimétricos, una
validación anatómica de lo que propusimos en el modelo.
¿Qué hace
que un rasgo sea "cultural" en lugar de genes o impulsos puros?
Cuando piensas en biodiversidad y conservación,
piensas en genética. Pero el canto de los pájaros se aprende y se enseña,
y por eso podemos hablar de cultura. El desarrollo urbano ha reducido el
número de aves en el Parque Pereyra Iraola durante los últimos 50 años. Junto
con esa población menguante, ha habido un empobrecimiento cultural. El
comportamiento que existía ha desaparecido. Nuestro trabajo ayuda a concienciar
sobre que la biodiversidad es más que genes. Es cultura: conocimiento que se ha
transmitido y ha tenido éxito para sobrevivir. ¡Eso es lo que me encanta!
Mindlin, Gabriel
(2026) Cómo la física puede reponer los cancioneros ancestrales de las aves.
Entrevista de Martin de Ambrosio. Physics 19:106https://physics.aps.org/articles/v19/106
