Filtrado de estímulos

El filtrado de estímulos ocurre cuando el sistema nervioso de un animal no responde a estímulos que de otra manera causarían una reacción. ^[1] El sistema nervioso ha desarrollado la capacidad de percibir y distinguir entre pequeñas diferencias en los estímulos, lo que permite al animal reaccionar solo ante impulsos significativos. ^[2] Esto permite al animal conservar energía ya que no responde a señales sin importancia.

Las causas inmediatas del filtrado de estímulos pueden ser muchas cosas dentro y alrededor del entorno de un animal, pero la causa última de esta respuesta puede ser la ventaja evolutiva que ofrece el filtrado de estímulos. Un animal que ahorra energía al no responder a estímulos innecesarios puede tener una mayor aptitud , lo que significa que podría producir más descendencia, mientras que un animal que no filtra estímulos puede tener una aptitud reducida debido al agotamiento de las reservas de energía. ^[3] Un animal que practica el filtrado de estímulos también puede tener más probabilidades de responder adecuadamente a amenazas graves que un animal que se distrae con estímulos sin importancia.

Cuando el animal recibe determinadas señales, las neuronas de rango superior determinan qué señales son lo suficientemente importantes como para preservarlas y cuáles son insignificantes y pueden ignorarse. ^[2] Este proceso funciona esencialmente como un filtro, ya que las sinapsis de la red neuronal potencian ciertas señales y reprimen otras, de modo que los estímulos simples reciben atención de las neuronas de nivel inferior y los estímulos más complicados reciben atención de las neuronas de nivel superior. ^[2]

El filtrado de estímulos también se observa en los seres humanos en el día a día. El efecto cóctel se refiere a la situación en la que las personas en una sala llena tienden a ignorar otras conversaciones y solo se concentran en la conversación en la que están participando. Este efecto también funciona en el sentido de que cuando una persona escucha su nombre en la conversación de otra persona, se concentra inmediatamente en esa conversación.

La evolución del sistema auditivo de una polilla les ha ayudado a escapar de la ecolocalización de un murciélago . Físicamente, una polilla tiene dos orejas a cada lado del tórax donde reciben indicadores ultrasónicos para escuchar las vocalizaciones distintivas que luego vibran las membranas de las orejas de la polilla en uno de los dos receptores auditivos: A1 o A2. ^[4] Estos están unidos al tímpano en el oído. Las ondas de presión sonora intensas barren el cuerpo de la polilla haciendo que el tímpano vibre y deforme estas células receptoras. Esto abre canales sensibles al estiramiento en la membrana celular y proporciona los estímulos efectivos para un receptor auditivo de polilla. Estos receptores funcionan de la misma manera que la mayoría de las neuronas , respondiendo a la energía contenida en estímulos seleccionados y cambiando la permeabilidad de sus membranas celulares a iones cargados positivamente. Aunque los receptores A1 y A2 funcionan de manera similar, existen diferencias significativas entre ellos. El receptor A1 es el principal detector de murciélagos y, a medida que aumenta la velocidad de disparo, la polilla se aleja del murciélago para reducir el eco del sonar. En otras palabras, el receptor A1 es sensible a las frecuencias bajas. Para determinar la posición relativa del murciélago, las velocidades de disparo diferenciales de las células A1 se activarán a ambos lados de la cabeza de la polilla y, si el murciélago está más lejos, las células recibirán una señal más débil y se activarán a un ritmo más lento. El receptor A2 es el sistema de respaldo de emergencia que inicia movimientos de vuelo erráticos como un último esfuerzo para evadir la captura. ^[3] Esta sensibilidad diferencial de las neuronas sensoriales A1 y A2 conduce al filtrado de estímulos de las vocalizaciones del murciélago. Las tácticas de evasión de larga distancia se activan cuando el murciélago está lejos y, por lo tanto, las neuronas sensoriales A1 se activan. Cuando el murciélago está en un rango extremadamente cercano, se activan tácticas de evasión de corta distancia con el uso de neuronas sensoriales A2. ^[4] El valor adaptativo de los mecanismos fisiológicos de dos receptores distintos ayuda a evadir la captura por parte de los murciélagos.

Las moscas hembras del género Ormia ochracea poseen órganos en sus cuerpos que pueden detectar frecuencias de sonidos de grillos a metros de distancia. Este proceso es importante para la supervivencia de su especie porque las hembras depositan sus larvas de primer estadio en el cuerpo del grillo, donde se alimentan y mudan durante aproximadamente siete días. Después de este período, las larvas se convierten en moscas y el grillo generalmente muere.

Los investigadores se preguntaban cómo una capacidad auditiva tan precisa podía surgir de una estructura auditiva tan pequeña. Los animales normales detectan y localizan los sonidos utilizando la diferencia de tiempo interaural (ITD) y la diferencia de nivel interaural (ILD). ^[5] La ITD es la diferencia en el tiempo que tarda el sonido en llegar al oído. La ILD es la diferencia en la medida de la intensidad del sonido entre ambos oídos. Como máximo, la ITD solo alcanzaría unos 1,5 microsegundos y la ILD sería inferior a un decibelio. ^[5] Estos pequeños valores dificultan la percepción de las diferencias. Para resolver estos problemas, los investigadores estudiaron los aspectos mecánicos de las orejas de las moscas. Descubrieron que tienen una estructura preesternal que une ambas membranas timpánicas y que es fundamental para detectar el sonido y la localización. La estructura actúa como una palanca al transferir y amplificar la energía vibratoria entre las membranas. ^[5] Después de que el sonido golpea las membranas a diferentes amplitudes, el preesternal establece modos de vibración simétricos a través de la flexión y el balanceo. ^[5] Este efecto ayuda al sistema nervioso a distinguir de qué lado proviene el sonido. Debido a que el presternón actúa como un puente intertímpano, la ITD aumenta de 1,5 us a 55 us y la ILD aumenta de menos de un decibel a más de 10 decibeles. ^[5]

Al observar los sistemas nerviosos de las moscas, los investigadores encontraron tres aferentes auditivos. El tipo uno dispara solo una punta al inicio del estímulo, tiene baja fluctuación (variabilidad en el tiempo a lo largo de las presentaciones del estímulo), no tiene actividad espontánea y es el tipo más común. ^[6] El tipo dos dispara de dos a cuatro puntas al inicio del estímulo, tiene mayor fluctuación con las puntas posteriores y tiene baja actividad espontánea. ^[6] Finalmente, el tipo tres tiene una punta tónica al estímulo presentado, tiene baja fluctuación solo con las primeras puntas, tiene baja actividad espontánea y es el tipo menos común. Los investigadores descubrieron que las neuronas respondían más fuerte a frecuencias de sonido entre 4 y 9 kHz, que incluyen las frecuencias presentes en los cantos de los grillos. ^[5] Además, se encontró que las neuronas respondían más fuerte a 4,5 kHz, que es la frecuencia del canto de Gryllus. ^[5] A pesar del tipo de aferente auditivo, todas las neuronas observadas revelaron una relación inversa/latencia. Cuanto más fuerte es el estímulo, más corto es el tiempo hasta que la neurona comienza a responder. La diferencia en el número de aferentes por encima del umbral en un lado del animal se denomina código de población y puede utilizarse para explicar la localización del sonido. ^[6]

Las hembras de pez guardiamarina pasan por un filtrado de estímulos cuando llega el momento de aparearse con un macho. Los peces guardiamarina utilizan el filtrado de estímulos cuando escuchan sonidos producidos por especies submarinas. ^[7] Las señales dominantes bajo el agua varían entre 60 y 120 Hz, que es normalmente la más sensible al receptor auditivo del pez. ^[3] Sin embargo, el sistema auditivo de las hembras cambia estacionalmente a los estímulos acústicos en los cantos de los peces guardiamarina machos. En el verano, cuando las hembras de pez guardiamarina se están reproduciendo, escuchan un canto zumbador del macho que puede producir un nivel de frecuencia de 400 Hz. ^[3] El verano es la temporada de reproducción para las hembras, por lo que su audición es más sensible a la alta frecuencia del zumbido del macho.

• Mosca parásita sobre grillo [Fotografía]. (30 de julio de 2009).
• Entonces, estás abrumado, ¿eh? [Fotografía]. (2013).
• Universidad Wake Forest. (30 de mayo de 2007). Imagen de un murciélago y una polilla tomada con una cámara infrarroja de alta velocidad [Fotografía].