Cerebros de murciélagos revelan código vocal

El significado de las vocalizaciones es fundamental para regular nuestro comportamiento. Por ejemplo, oír el llanto de un bebé provoca una reacción muy diferente a escuchar la risa de un amigo. El lenguaje mismo depende de nuestra capacidad para reconocer y categorizar sonidos similares y contextualizarlos. La capacidad para distinguir sonidos muy parecidos —como “porque” y “por qué”— ejemplifica la complejidad de la computación neuronal que realiza el cerebro.

Los murciélagos, pueden ser considerados como los maestros del sonido, no solo utilizan la ecolocalización para ubicarse y trasladarse en completa oscuridad, además se comunican a través de vocalizaciones. Recientemente, un equipo de neurocientíficos descubrió cómo una región específica del cerebro categoriza estas vocalizaciones. Usando microscopía de dos fotones, visualizaron la actividad de neuronal, para después analizarla de manera individual y poblacional. Determinando como el núcleo cerebral estudiado, identifica y discrimina entre diferentes tipos de sonidos. Este estudio demuestra que un proceso de discriminación ocurre en una estructura anterior a la corteza auditiva, lo que acelera la categorización auditiva.

Visualización de la actividad neuronal en el cerebro del murciélago.

Los investigadores se enfocaron en la corteza dorsal del colículo inferior (DCIC, por sus siglas en inglés), una parte del mesencéfalo conocida por procesar características del sonido. Esta sub-núcleo es interesante por su posible papel en la categorización de vocalizaciones. 

Para estudiar la actividad neuronal, se inyectó un virus en el DCIC para expresar un indicador de calcio en las neuronas. Esto permitió visualizar la actividad neuronal en respuesta a estímulos sonoros con alta resolución espacial en los murciélagos, usando microscopía de doble fotón. 

Tonotopía: Mapeo de frecuencias sonoras 

Cuando los murciélagos fueron expuestos a diversas vocalizaciones, la actividad de las neuronas aumentó de acuerdo con su sensibilidad a ciertas frecuencias. La precisión de la microscopía de dos fotones permitió reconstruir en 3D la posición de las neuronas, revelando un mapa tonotópico. Las neuronas estaban organizadas en un patrón rostro-lateral (ejes X-Y), pero no a lo largo de la profundidad (eje Z), de acuerdo a la frecuencia con la cual aumentaban su actividad. Esta organización tonotópica refleja un mapeo de frecuencias sonoras en la superficie cerebral, donde neuronas vecinas responden a frecuencias similares, formando un mapa auditivo funcional. 

Codificación neuronal  

Los murciélagos usan vocalizaciones tanto para la navegación espacial como para la interacción social. Como muchos de estos sonidos son acústicamente similares, era importante entender cómo el DCIC los categoriza. 

Los investigadores entrenaron un decodificador computacional con una parte de los datos correspondientes a las respuestas neuronales a estímulos específicos y lo probaron con los datos restantes. El decodificador demostró que el DCIC codifica con mayor precisión las vocalizaciones sociales en comparación con las de navegación. 

Categorización vs. diferenciación por frecuencia 

En este sentido, era importante determinar que información del sonido categorizaba para información social o de localización en el DCIC de los murciélagos. Sorprendentemente, las neuronas activas para vocalizaciones sociales o de navegación, no mostraron diferencias significativas en su afinidad por frecuencia. Esto sugiere que el DCIC categoriza las vocalizaciones basándose en características acústicas (como el ritmo) o contextuales más complejas, y no solo en la frecuencia. 

Poblaciones neuronales actúan como interruptores categorizando el significado del sonido 

Para investigar esto más a fondo, los investigadores crearon vocalizaciones híbridas que pasaban gradualmente de sonidos con información social a de navegación. Encontraron que las neuronas respondían típicamente de forma "todo o nada", cada neurona prefería una categoría u otra, en lugar de mostrar un cambio gradual en su actividad. 

Además, las neuronas selectivas para cada tipo de sonido formaban agrupamientos espaciales dentro del DCIC. Estos agrupamientos estaban alineados con el eje tonotópico, pero no estaban determinados exclusivamente por la frecuencia. En cambio, reflejaban una organización más abstracta, basada en el significado conductual de los sonidos. 

Conclusión 

Los murciélagos son verdaderamente los maestros del sonido. Emiten sonidos para percibir su entorno —ecolocalizando objetos y otros animales a través de los ecos que regresan— pero también dependen de las vocalizaciones para la comunicación social. El cerebro puede categorizar diferentes tipos de información para guiar el comportamiento. El hecho de que el DCIC categorice los estímulos sonoros de manera binaria entre contextos espaciales y sociales permite al murciélago procesar sonidos rápidamente y responder adecuadamente a su entorno. Esto cuestiona el paradigma de que la corteza auditiva es la única responsable de categorizar y determinar el tipo de información que proviene del oído.  Sería interesante estudiar cómo se procesa la información visual y sensorial en el cerebro, enfatizando el valor de estudiar especies con habilidades especializadas en el procesamiento de distintos tipos de información. Comprender su computación neuronal podría inspirar innovaciones tecnológicas y aplicaciones en salud. 

¡Escucha las vocalizaciones de los murciélagos aquí!

Si tienes curiosidad, puedes escuchar ejemplos de vocalizaciones de murciélago aquí: https://www.nps.gov/subjects/bats/echolocation.htm Aunque nosotros solo percibamos las diferencias de frecuencia, el cerebro del murciélago va más allá: las categoriza según su significado social o de navegación.

Escucha aquí

Conceptos clave

• Indicador de calcio: Molécula fluorescente usada para detectar cambios en los niveles de calcio, que reflejan la actividad neuronal.

• Percepciones categóricas: Capacidad del cerebro para percibir estímulos y agruparlos en categorías, según el tipo de información que contienen.

• Ecolocalización: Habilidad biológica usada por murciélagos para orientarse emitiendo sonidos e interpretando los ecos que regresan.

• Decodificador (en neurociencia): Modelo computacional entrenado para predecir estímulos a partir de patrones de actividad neuronal.

• Tonotopía: Organización espacial de neuronas en el cerebro según la frecuencia del sonido que procesan.

• Microscopía de dos fotones: Técnica avanzada de imagen que permite visualizar tejido cerebral vivo con alta resolución y profundidad.

Referencia.

Lawlor, J., Wohlgemuth, M.J., Moss, C.F. et al. Spatially clustered neurons in the bat midbrain encode vocalization categories. Nat Neurosci (2025). https://doi.org/10.1038/s41593-025-01932-3