Ciência + Tecnologia
Um novo estudo mostra que eles criam um mapa corporal em 3D quando rajadas de ar tocam suas asas
Principais conclusões
- A mecânica de voo dos beija-flores foi bem estudada, mas muito menos se sabe sobre como seu sentido do tato os ajuda a saborear o néctar de uma flor sem esbarrar nela.
- A maior parte do que os cientistas sabem sobre como o toque é processado no cérebro vem de estudos em mamíferos, mas os cérebros das aves são muito diferentes dos cérebros dos mamíferos.
- Uma nova pesquisa mostra que o toque e a pressão do ar nas asas e nas pernas ativam grupos específicos de neurônios em duas regiões do prosencéfalo para criar um mapa de seu corpo, o que pode ajudar os beija-flores a fazer ajustes diferenciados no voo.
Os beija-flores parecem uma maravilha da natureza e da engenharia: uma criatura viva que pode pairar perto de uma flor com precisão cirúrgica. Como eles fazem isso?
Embora a mecânica de voo dos beija-flores tenha sido bem estudada, sabe-se muito menos sobre como o sentido do tato ajuda esses pássaros minúsculos e enérgicos a beber o néctar de uma flor sem esbarrar nela. A maior parte do que os cientistas sabem sobre como o toque é processado no cérebro vem de estudos em mamíferos, mas os cérebros das aves são muito diferentes dos cérebros dos mamíferos.
Uma pesquisa liderada pela UCLA publicada na Current Biology mostra que os beija-flores criam um mapa 3D de seu corpo quando neurônios em dois pontos específicos do prosencéfalo disparam – quando rajadas de ar tocam as penas na borda frontal de suas asas e na pele de suas pernas. Os receptores no bico, no rosto e na cabeça também funcionam para esse fim. A intensidade da pressão do ar, influenciada por fatores como a proximidade de um objeto, é captada pelas células nervosas na base das penas e na pele das pernas e transmitida ao cérebro, que mede a orientação do corpo em relação a um objeto.
Os tentilhões-zebra, também estudados pelos pesquisadores, têm a mesma organização geral, com um pouco menos de sensibilidade em algumas áreas do que os beija-flores, sugerindo que essas áreas ajudam na dinâmica de voo altamente especializada dos beija-flores. O trabalho contribui para o conhecimento de como os animais percebem e navegam em seus mundos e pode ajudar a identificar maneiras de tratá-los de forma mais humana.
Os humanos produzem um mapa tátil do corpo que progride dos dedos dos pés, no centro do cérebro, até as pernas, costas e uma área muito maior que representa o toque no rosto e nas mãos. Essas áreas, usadas para tarefas de toque e toque, são ampliadas no cérebro humano.
“Nos mamíferos, sabemos que o toque é processado através da superfície externa do prosencéfalo no córtex”, disse Duncan Leitch, autor correspondente e professor de biologia integrativa na UCLA. “Mas os pássaros têm um cérebro sem uma estrutura de córtex em camadas, então era uma questão aberta como o toque é representado em seus cérebros. Mostramos exatamente onde diferentes tipos de toque ativam neurônios específicos nessas regiões e como o toque é organizado em seus prosencéfalos. .”
Estudos anteriores em que aves foram injetadas com corante mostraram que seus cérebros têm uma região no prosencéfalo para processar o toque no rosto e na cabeça, e outra para tocar em qualquer outra parte do corpo. Nas corujas, por exemplo, os centros de toque que normalmente correspondem ao toque facial são dedicados exclusivamente às garras. Mas como os beija-flores vivem vidas muito diferentes das corujas, não parecia provável que isso fosse verdade para eles.
Leitch e coautores do Royal Veterinary College e da Universidade da Colúmbia Britânica conseguiram observar neurônios disparando em tempo real, colocando eletrodos em beija-flores e tentilhões e tocando-os suavemente com cotonetes ou baforadas de ar. Um computador amplificou os sinais dos eletrodos e os converteu em som para facilitar a análise.
Os experimentos confirmaram que o toque na cabeça e no corpo é mapeado em diferentes regiões do prosencéfalo e mostraram pela primeira vez que a pressão do ar ativa grupos específicos de neurônios nessas regiões. O exame das asas mostrou uma rede de células nervosas que provavelmente enviava um sinal ao cérebro quando ativada por lufadas de ar nas penas.
Os investigadores encontraram aglomerados particularmente grandes de células cerebrais que reagiram à estimulação das bordas das asas, o que, segundo eles, ajudam as aves a ajustar o voo de uma forma diferenciada. Eles também descobriram que os pés são extremamente sensíveis ao toque e que esse toque tinha uma grande representação no cérebro, provavelmente para ajudar no empoleiramento. Os pesquisadores especulam que essas áreas podem ser ainda maiores em papagaios e outras aves que usam os pés para agarrar e mover objetos.
Em seu estudo, os pesquisadores identificaram campos receptivos nas aves, nos quais um toque desencadearia o disparo de um neurônio. Nos beija-flores, alguns desses campos – especialmente no bico, rosto e cabeça – eram muito pequenos, o que significa que eles podiam sentir o mais leve toque. Os tentilhões-zebra tinham campos receptivos iguais, mas maiores, sugerindo que essas regiões nos tentilhões não são tão sensíveis e provavelmente de maior relevância para os beija-flores que dependem de um vôo constante e preciso.
“Os beija-flores frequentemente reagiam aos menores limites que podíamos lhes dar”, disse Leitch.
Aprender mais sobre como diversos animais mapeiam o toque em todo o seu corpo pode levar a avanços em tecnologias que utilizam sensores para se movimentar ou realizar uma tarefa, como próteses de membros ou dispositivos autônomos. Mas as melhorias no bem-estar animal são talvez um resultado mais imediato da investigação.
“Se pudermos compreender como os animais percebem o sentido do tato, poderemos desenvolver práticas que sejam menos perturbadoras para eles”, disse Leitch.