Focas e leões-marinhos revelam conexões cerebrais para controle vocal

A fala humana está entre as capacidades mais sofisticadas do reino animal. Nós conseguimos adquirir palavras novas, modular a voz e articular uma grande variedade de sons.

A maioria dos animais não tem esse nível de domínio. Há décadas, cientistas tentam esclarecer o que explica essa diferença.

Um estudo recente traz uma pista relevante. Pesquisadores identificaram que focas e leões-marinhos possuem conexões específicas no cérebro que oferecem mais controle sobre sons vocais.

Segundo a hipótese do trabalho, essas ligações neurais podem ter surgido, no início, para ajudar esses animais a administrar a respiração durante mergulhos.

A pesquisa foi liderada pela Emory University e pelo New College of Florida e publicada na revista Science, ampliando as evidências sobre como a fala pode ter evoluído.

Controle vocal em animais

Para investigar a flexibilidade vocal, os cientistas compararam cérebros de diferentes espécies. A equipe analisou leões-marinhos, focas-do-porto, focas-elefante e coiotes.

Focas e leões-marinhos fazem parte dos mamíferos marinhos conhecidos como pinnípedes, grupo que também inclui as morsas. Do ponto de vista evolutivo, eles compartilham origens distantes com cães e outros carnívoros.

O time recorreu a um método de varredura chamado ressonância magnética por difusão (diffusion MRI).

Essa abordagem permite mapear como regiões cerebrais se conectam entre si. Nas imagens, aparecem “caminhos” que ligam diferentes áreas do cérebro.

Os cérebros avaliados vieram de animais que morreram por causas naturais ou foram submetidos à eutanásia após ferimentos, em centros de reabilitação.

Com a comparação entre espécies, foi possível observar de que forma o controle da vocalização muda de um animal para outro.

Uma via cerebral para sons vocais

Os resultados apontaram uma distinção marcante entre mamíferos marinhos e coiotes. Nos coiotes, os sons vocais dependem principalmente de sistemas cerebrais automáticos - os mesmos que coordenam comportamentos como respirar e engolir.

Já em focas e leões-marinhos, a equipe encontrou outro arranjo: uma via direta liga o córtex motor vocal a uma região do tronco encefálico chamada núcleo ambíguo, responsável por controlar músculos da laringe que geram o som.

Com essa conexão direta, focas e leões-marinhos tendem a ter mais controle voluntário sobre a musculatura vocal e maior flexibilidade para produzir diferentes sons.

Para os cientistas, é provável que essa via tenha evoluído como adaptação para controlar a respiração enquanto o animal mergulha.

Algumas focas imitam sons vocais

Dentro dos pinnípedes, a foca-do-porto aparece como o caso de maior flexibilidade vocal. Alguns indivíduos conseguem reproduzir sons que não fazem parte do repertório natural de chamados. Em situações raras, há registros de focas-do-porto que chegaram a imitar a fala humana.

A explicação, segundo os pesquisadores, pode estar em conexões cerebrais especializadas. Nas focas-do-porto, há ligações especialmente fortes entre regiões ligadas à audição e áreas que comandam movimentos vocais.

Essas conexões podem ajudar o cérebro a alinhar o que o animal escuta com o que ele consegue produzir.

As focas-do-porto também exibem conexões robustas envolvendo o tálamo, região que atua como um “retransmissor” de sinais entre áreas cerebrais. Humanos e papagaios apresentam conexões neurais semelhantes associadas ao aprendizado vocal.

Esse conjunto de circuitos neurais coloca a foca-do-porto no extremo mais flexível do espectro de aprendizado vocal entre os pinnípedes.

O papel do controle da respiração

Mamíferos marinhos precisam regular a respiração com precisão durante mergulhos. Focas e leões-marinhos costumam permanecer submersos por longos períodos.

Controlar a respiração com exatidão é essencial para caçar e sobreviver no ambiente oceânico. Com o tempo, os circuitos cerebrais que comandam a respiração podem ter se tornado mais maleáveis.

Depois que os animais passaram a controlar melhor os músculos respiratórios, esses mesmos circuitos podem ter favorecido um domínio maior também sobre os músculos da vocalização.

“Descobrimos uma receita ecológica de como um mamífero pode evoluir um cérebro vocalmente flexível”, diz Cook, atualmente professor associado de ciência de mamíferos marinhos no New College of Florida.

O que as focas podem nos ensinar sobre linguagem

Gregory Berns, professor de psicologia na Emory University, avalia que os achados podem contribuir para explicar as origens da fala humana.

Ao colocar lado a lado espécies com diferentes capacidades vocais, os cientistas conseguem rastrear como sistemas de comunicação foram se transformando ao longo da evolução.

“Ao ampliar o escopo e usar essas técnicas de neuroimagem para comparar mais espécies de mamíferos conectadas para ter flexibilidade vocal com aquelas que não são, talvez consigamos construir uma árvore evolutiva da linguagem”, disse Berns.

Peter Cook estuda focas e leões-marinhos há muitos anos. Para ele, esses animais demonstram capacidades bem maiores do que muita gente imagina.

“Muitas pessoas têm a impressão de que focas e leões-marinhos são apenas lesmas gordas e peludas, deitadas na praia e latindo”, disse Cook.

“Eu realmente gosto de ensiná-los tarefas de audição e memória. Eles têm uma enorme vontade de aprender coisas novas e pegam novos comportamentos rapidamente.”

O mistério do aprendizado vocal

Apesar dos avanços, o aprendizado vocal ainda levanta muitas dúvidas. Muitos animais se comunicam por sons; ainda assim, apenas poucas espécies conseguem aprender a controlar e alterar seus chamados.

Agora, os pesquisadores pretendem analisar baleias, golfinhos e botos, que também exibem habilidades vocais complexas.

“Todos os animais conseguem aprender”, disse Cook. “E quase todas as aves e mamíferos se comunicam com a voz. O paradoxo de por que tão poucos animais conseguem aprender a controlar seus chamados é um mistério científico irresistível.”