Cómo Steph Curry es como un murciélago

Anoche, Stephen Curry de los Golden State Warriors terminó la temporada regular de baloncesto con 402 triples, eclipsando a los demás. También es uno de los mejores en la NBA en asistencias, incluyendo pases sin apariencia.

En el Congreso Internacional de Neuroética hace dos semanas en Montevideo, Uruguay, David Omer del Instituto de Ciencia Weizmann en Israel abrió su presentación con un video clip en el que Steph Curry, galopando hacia la canasta, hace un pase preciso a un compañero de equipo a varios pies directamente detrás de él. ¿Cómo hace Curry esto?

Puede que no seamos capaces de descubrir qué está pasando en el cerebro de Curry, pero resulta que los murciélagos hacen algo similar.

Los murciélagos no juegan baloncesto. Pero muchos murciélagos viven y vuelan en grupos y hacen un seguimiento de otros murciélagos, incluso cuando no pueden verlos. (Y sí, los murciélagos pueden ver, aunque muchas especies son mejores para escuchar.) Omer, junto con Nachum Ulanovsky y Liora Las, entrenó a los murciélagos egipcios para que permanecieran quietos mientras realizaban el seguimiento de la trayectoria de vuelo de otro murciélago, incluso cuando el otro murciélago se mueve fuera de su campo de visión. Cuando los murciélagos hacen esto, las células nerviosas (neuronas) en su cerebro pueden monitorearse a través de pequeños electrodos que transmiten las señales de la neurona de forma inalámbrica.

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Murciélagos egipcios

Fuente: Yossi Yovel, usado con permiso

Usando esta configuración, encontraron que hay células nerviosas en una parte del cerebro del murciélago (el hipocampo) que señalan (disparando potenciales de acción, o picos) cada vez que el otro murciélago se encuentra en una ubicación particular. Diferentes neuronas disparan para diferentes ubicaciones en el espacio, por lo que colectivamente, este grupo de neuronas realiza un seguimiento de dónde está el otro murciélago.

En otra charla del laboratorio de Ulanovsky en la misma reunión, Arseny Finkelstein describió cómo los murciélagos también hacen un seguimiento de su propia ubicación en el espacio y la dirección en la que se mueven. Las neuronas individuales en el hipocampo disparan rápidamente cuando el murciélago se encuentra en una ubicación particular en una habitación (una ubicación diferente para cada neurona). En otra parte del cerebro del murciélago, las neuronas en su lugar disparan rápidamente cuando el murciélago se mueve en una dirección particular. Todas estas neuronas colectivamente hacen un seguimiento del lugar y el rumbo del murciélago en el mundo.

Neuronas como estas habían sido descritas previamente en roedores, lo que le valió a John O'Keefe, May-Britt Moser y Edvard Moser el Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2014. Pero la investigación sobre murciélagos va más allá de la investigación sobre roedores al mostrar que estas neuronas registran el espacio y la dirección en 3 dimensiones .

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Por supuesto, los murciélagos no son conocidos por su visión. Son más conocidos por usar la ecolocación, la versión animal del sonar, para navegar y atrapar insectos en la oscuridad. Muchos murciélagos emiten sonidos de muy alta frecuencia (ultrasonido, demasiado agudo para que lo oigan los humanos) y escuchan con atención el tiempo y la frecuencia de los ecos. Los murciélagos que hacen esto son las especies más pequeñas que cazan insectos, no los grandes murciélagos que comen fruta y néctar.

(Haga clic aquí para descargar una animación de una persecución real entre un murciélago y dos insectos, de Cynthia Moss y Annemarie Surlykke). Los murciélagos pueden ser increíblemente precisos al usar la ecolocalización, como lo demostró James Simmons de Brown University; por ejemplo, pueden discriminar un cambio ¡en una distancia tan pequeña como el diámetro de una celda!

¿Cómo lo hacen? Esencialmente, sus cerebros hacen matemáticas, como lo demuestra la investigación en gran parte en el laboratorio de Nobuo Suga en la Universidad de Washington en St. Louis, centrándose en los murciélagos con bigote.

El tiempo que tarda el sonido que emiten en volver a sus oídos (dividido por 2, porque el sonido debe alcanzar al insecto y luego regresar al murciélago) multiplicado por la velocidad del sonido es igual a la distancia del insecto. Las neuronas individuales en sus cerebros (primero en el cerebro medio y luego en la corteza cerebral) disparan picos rápidamente solo para una distancia de objeto particular, respondiendo selectivamente a la combinación de un sonido de pulso seguido de un eco, con un retraso particular entre ellos. Las neuronas vecinas del cerebro disparan más por retrasos similares en el pulso-eco, formando un mapa de las distancias entre objetos en el cerebro.

En una parte diferente del cerebro, las neuronas disparan picos más rápido para las diferencias particulares en la frecuencia entre el pulso y el eco. La frecuencia del eco es más alta cuando un murciélago vuela hacia un insecto, debido al efecto Doppler.

El efecto Doppler es lo que sucede con el sonido de la sirena de una ambulancia o el silbido de un tren: cuando se mueve hacia ti, la frecuencia o el tono aumenta (porque las ondas sonoras se comprimen) y a medida que se aleja, la frecuencia disminuye ( porque las ondas sonoras se estiran). Las neuronas que comparan frecuencias permiten que el murciélago sepa cuán rápido se está acercando al insecto (su velocidad relativa).

Juntos, las neuronas ajustadas a la distancia y ajustadas a la velocidad en el cerebro del murciélago permiten que el murciélago rastree y atrape cientos o miles de insectos en la oscuridad todas las noches, una hazaña tal vez a la par de las habilidades de baloncesto de Steph Curry.