Oscilaciones no lineales en canto de aves

• Autores: Alonso, Leandro Martín
• Año de publicación: 2012
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Mindlin, Gabriel Bernardo
• Materia: CANTO DE AVES; NEUROCIENCIA; DINAMICA NO LINEAL; SINCRONIZACION; SUBARMONICOS; BIRDSONG; NEUROSCIENCE; NONLINEAR DYNAMICS; SYNCHRONIZATION; SUBHARMONICS
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Las instrucciones motoras en aves son el emergente de la actividad de miles de neuronas. En el cerebro del ave, estas neuronas se encuentran agrupadas en núcleos de miles de unidades, y estos núcleos estan a su vez conectados formando lo que se denominan arquitecturas neuronales. Existen numerosos experimentos que determinan, en alguna medida, las funcionalidades y conexiones de estas arquitecturas. Las aves emiten vocalizaciones complejas y existe evidencia a favor de que este comportamiento es aprendido. La posibilidad de entender como un cerebro se reconfigura para lograr un objetivo determinado, como es imitar el canto del tutor, puede tener relevancia en varias áreas de la ciencia. Para emitir las vocalizaciones, el ave debe controla un delicado aparato vocal, la sirínge. Las instrucciones motoras que controlan la sirínge son el objeto de este trabajo. Actualmente contamos con una teoría bien establecida para control motor en canto de aves. En este trabajo proponemos una teoría alternativa y se expone la manera en la que llegamos a ella por caminos independientes. La primera, se sustenta en observaciones de actividad neuronal al nivel de unidades individuales. Nuestra propuesta por otro lado, se construye a partir de observaciones de carácter macroscópico, como son los gestos motores en el canto de aves. En este trabajo mostramos que la dinámica de un conjunto grande de unidades excitables puede capturarse por ecuaciones dinámicas de baja dimensión. Estas ecuaciones a su vez, tienen algunas características comunes con modelos fenomenológicos propuestos para poblaciones de neuronas y establecen de alguna manera, una conexión entre estas dos escalas. Estas ecuaciones pueden explicar la diversidad, morfología y organización temporal de los gestos motores de canarios con un buen grado de presición. Las características matemáticas de estas ecuaciones están presentes en muchos modelos compatibles con los datos fisiológicos.
The physiological instructions responsible of motor control in song birds are due to the collective behaviour of thousands of neurons. This neurons are spatially clustered in the bird's brain forming neural nucleous. The nucleous are interconnected in complicated ways forming circuitries called neural architectures. There are numerous experiments that determine to some extent the different functionalities of each nucleous involved in the motor pathway. Song birds elicitate complex vocalizations and there is strong evidence supporting the view that this behaviour is learned. The possibility of understanding the mechanisms by which a brain reconfigures to attain a determined objective, like imitating the tutor's song, might have relevance in several fields of science. In order to vocalize, the bird has to control a delicate vocal organ, the syrinx. The neural instructions driving the syrinx are the main objet in this study. There is a well established theory for motor control in songbirds. In this work we put forward an alternative view and we discuss the way we arrived to it by independent means. The first one is supported by single unit observations. Our proposal is built from macroscopic observations, such as the respiratory gestures used during song production. In this work we show that the dynamics of a large set of excitable units can be described by a low dimensional non linear dynamical system. This equations have several mathematical features which are common to various phenomenological models that have been proposed for the description of large populations of neurons, stablishing in this way a connection between different scales of the description. This equations allow a simple explanation of the diversity, morphology and temporal organization of motor gestures in canaries (Serinus Canaria) with good quantitative agreement. The mathematical features of this equations are present in several models that are compatible with the available physiological data.
Fil: Alonso, Leandro Martín. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.