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Aves possuem um rico repertório vocal que eles usam para se comunicar com seus colegas, mas ecologista comportamental Mylene Mariette está mais interessado nas chamadas que eles fazem quando estão aparentemente sozinho. Enquanto trabalhava como pesquisadora na Universidade Deakin, na Austrália, Mariette plantou microfones nos ninhos de tentilhões-zebra em cativeiro (Taeniopygia guttata) para estudar como pares homem-mulher coordenam seus esforços parentais. Um dia, em 2014, ela percebeu que “às vezes um dos pais produzia uma chamada muito diferente quando estava incubando por si só”, lembra Mariette, o que a levou a se perguntar “se estava se comunicando com os embriões, porque eles eram o único público lá.”
sabemos muito sobre o que acontece antes dos ovos serem postos e quando eclodem, mas no meio, na verdade não há muito conhecido.
—Fabien Aubret, Centro Nacional de Investigação Científica
O grito ela ouviu—uma forma de vocal ofegante—é aquele que tentilhões produzir quando as temperaturas aumentam, e enquanto novas observações mostraram que eles fazem, às vezes, produzir esse calor chamada quando sozinho ou em torno de outros adultos, é mais freqüentemente feito na presença de ovos, especialmente aqueles quase prontos para eclodir. E os filhotes em desenvolvimento respondem: experimentos de reprodução revelaram que os filhotes que ouviram a chamada antes da eclosão cresceram mais lentamente, possivelmente para reduzir o estresse oxidativo causado por altas temperaturas ou para maximizar a dissipação de calor de seus corpos menores. Além disso, os pássaros expostos ao calor procuravam ninhos mais quentes quando adultos, produziam mais filhotes durante sua primeira temporada de reprodução e eram mais passíveis de experimentar novos alimentos do que os controles que não ouviam a chamada de calor como embriões, mas eram criados nas mesmas condições quentes. Os tentilhões machos, em particular, aprenderam um repertório mais diversificado de chamadas, o que aumentou seu sucesso reprodutivo.
Mariette não tem certeza se o aviária pais estavam fazendo a chamada intencionalmente para se comunicar com seus filhotes ou se os filhotes foram espionagem, e ela observa que é comum para um comportamento existente, tais como vocal: respiração ofegante (que dissipa o calor), para ser aproveitado para outros fins, tais como a comunicação. Independentemente de como evoluiu, a troca de informações provavelmente beneficia a todos, diz ela. Filhotes que foram expostos a chamadas de calor como embriões imploraram menos, embora mais intensamente, do que filhotes de controle quando criados em ninhos quentes, seu grupo encontrou, talvez porque implorar é energeticamente caro. “Se eles corresponderem às capacidades de seus pais, eles não desperdiçam seu próprio esforço, implorando mais do que os pais podem pagar”, diz Mariette.
Ver “Apresentação De Slides: Mariette e seus colegas chamaram o fenômeno de embriões percebendo e respondendo a sons externos ou outras vibrações de “programação acústica do desenvolvimento”, e desde então o descreveram em vários artigos, incluindo uma revisão recente. Quando Mariette começou a procurar outros exemplos, ela os encontrou em espécies de postura de ovos—em pássaros, répteis, anfíbios e insetos-e mais tarde encontrou evidências em humanos também. Enquanto os pesquisadores nesses estudos nem sempre se propuseram a descobrir a comunicação pré-natal, seus resultados apóiam a ideia de que, em vez de ficarem dormentes na segurança do óvulo ou útero, os embriões estão constantemente sintonizando estímulos auditivos que influenciam sua trajetória de desenvolvimento. Esses estímulos vêm na forma de chamadas, outros sons e vibrações físicas. As informações podem se originar de pais, irmãos ou predadores em potencial. Os pesquisadores agora estão descobrindo os mecanismos específicos por trás das mudanças de desenvolvimento resultantes em embriões ligados a óvulos, bem como os benefícios potenciais, enquanto estudos de roedores e humanos estão elucidando como o som influencia o desenvolvimento do cérebro e até mesmo a aquisição da linguagem em embriões de mamíferos gestando em um útero. (Veja “como o som afeta o desenvolvimento na gestação de mamíferos” na parte inferior da página.)
“a capacidade dos embriões de sentir o som e a vibração pode ser ancestral, mas a maneira como é usada evolui em cada espécie independentemente, dependendo de suas vantagens”, diz Mariette, agora na Estação Biológica de Doñana, na Espanha, ao cientista. “Quando juntamos tudo, percebemos que é muito comum.”
Preparação para a vida no exterior
Em alguns dos exemplos mais simples de acústica de desenvolvimento de programação, os embriões podem usar o som para sincronizar a sua eclosão. Tartarugas e crocodilos, que enterram seus ovos em ninhos arenosos abaixo do solo, fazem isso para sobrecarregar os predadores. Os embriões reptilianos se chamarão uns aos outros e, quando o coro atingir um crescendo, começam sua corrida louca para escapar de seus ovos, subir à superfície da areia e correr para a água. Embriões do inseto fedor Halyomorpha halys também ouvem seus pares, mas no caso deles, isso é porque eles próprios são os predadores. A eclosão produz uma rachadura explosiva, que leva todos os jovens a emergir para que os últimos não sejam comidos por seus parentes mais velhos. E as garras do inseto escavador Adomerus rotundus e do inseto Escudo Parastrachia japonensis eclodem em uníssono em resposta às vibrações maternas em parte para se proteger contra o canibalismo irmão. No caso do inseto Escudo, todas as larvas emergem ao mesmo tempo para limitar o canibalismo imediato, enquanto no inseto escavador, o maior risco não é imediatamente após a eclosão, mas após a primeira muda, quando as ninfas mais velhas são macias e mais vulneráveis a serem atacadas por irmãos mais novos e menores. A eclosão simultânea também pode ajudar P. as mães japonensis protegem e alimentam seus filhotes com mais eficiência porque as larvas estão no mesmo estágio de desenvolvimento.
Animal embriões também pode usar o som para responder à variável risco de predação por outras espécies. Os ácaros, por exemplo, atrasam a eclosão por horas quando sentem as vibrações de várias espécies de ácaros predadores andando ou realmente atacando, descobriu o entomologista da Universidade de Kyoto Shuichi Yano e colegas, pois são mais seguros dentro de seus ovos duros do que como larvas vulneráveis. A vibração “fornece um canal direto para a transmissão de informações do meio ambiente”, escreve Yano em um e-mail ao cientista.
sapos de vidro (família Centrolenidae), que colocam seus ovos em cachos na parte inferior das folhas que pendem sobre lagoas nas florestas tropicais neotropicais do Panamá, dê um passo adiante. Eles são capazes de atrasar a eclosão se sentirem um predador próximo—dobrando ou mesmo triplicando seu período embrionário de cerca de 7 para até 21 dias—ou podem eclodir espontaneamente diante de um ataque como uma tentativa de escapar, mesmo antes de estarem totalmente desenvolvidos. Essa plasticidade para incubação é útil, diz o biólogo organismal Jesse Delia, pois tudo, ao que parece, quer comer esses sapos. Durante sua pesquisa de doutorado na Universidade de Boston, ele documentou tentativas de predação em cinco espécies de sapos por cobras, aranhas, gafanhotos e formigas. Embriões parecem diferenciar amigo de inimigo, diz Delia, agora um postdoc no Museu Americano de História Natural, mas ele não tem certeza exatamente como. “Há claramente alguma capacidade de distinguir entre pais e pistas perigosas”, diz ele, acrescentando que talvez os sapos não arrancados se habituem aos sons de seu pai enquanto ele acasala, confronta predadores e cuida dos ovos. Quando um sinal, provavelmente uma vibração, se desvia da norma, coloca os embriões em alerta, Delia especula, e sinais de perigo desencadeiam um ajuste no tempo de eclosão.
tais ajustes podem vir com uma compensação, no entanto. Na pesquisa de Delia, os girinos que eclodiram cedo eram nadadores menos eficientes e propensos a serem colhidos por peixes predadores. Em 2014, Fabien Aubret, um biólogo evolucionista da universidade o Centro Nacional francês para a Pesquisa Científica, encontrou evidências de uma semelhante solução de compromisso entre os recém-chocados viperine cobras d’água (Natrix maura), que muitas vezes surgem a partir de seus ovos de forma síncrona com outros garras de diferentes idades estabelecidas no mesmo tronco oco ou outra cavidade. Usando tecnologia infravermelha emprestada da indústria avícola, Aubret monitorou a freqüência cardíaca de 77 ovos que ele criou em garras artificiais de dois conjuntos de ovos que diferiam em idade por seis dias. Ele descobriu que as cobras podem sentir os batimentos cardíacos de seus vizinhos e mudar os seus próprios de acordo: os embriões de cobras mais jovens tinham batimentos cardíacos mais rápidos do que os controles levantados isoladamente, o que, por sua vez, aumentou seu metabolismo. Além disso, diz Aubret, as cobras mais jovens dormiam à frente, quando as taxas metabólicas normalmente caem, acelerando sua maturação para que pudessem eclodir com os ovos mais velhos. Uma vez que eclodiram, no entanto, as cobras mais jovens eram mais curtas e nadavam com menos eficiência do que os controles.Enquanto Aubret, desde então, passou a estudar diferentes espécies e buscar outras questões, a liberação de mais pesquisas sobre comunicação pré-natal fez com que ele considerasse retornar às cobras. Por enquanto, ele diz ao cientista, ele está animado para ver quais outros exemplos os pesquisadores aparecem e o que eles aprendem sobre como e por que os embriões estão respondendo a pistas externas. “Eu sempre pensei que o período de incubação dentro de qualquer organismo de postura de ovos é uma caixa preta”, diz ele. “Sabemos muito sobre o que acontece antes dos ovos serem postos e quando eclodem, mas no meio, na verdade não há muito conhecido lá.”
mecanismos de rastreamento
para lidar melhor com o” como ” da programação acústica do desenvolvimento, a equipe zebra finch de Mariette ganhou recentemente um novo membro quando Julia George, neurobiologista da Clemson University, juntou-se em 2020 para dar um olhar genético aos achados comportamentais. “Nossa hipótese é que existem duas fases para a reprogramação do desenvolvimento”, diz ela. “Primeiro, haveria a resposta inicial, como as aves respondem ao estímulo da chamada de calor. . . . E então a segunda parte é como você vai dessa resposta aguda a mudanças mais persistentes que afetam o desenvolvimento das aves, para que elas sejam mais tolerantes ao calor à medida que crescem.”Embora o trabalho ainda não tenha sido publicado, George diz que a equipe está atualmente analisando a expressão de RNA e a metilação do DNA no tecido cerebral de pintos não arrancados para avaliar as respostas de desenvolvimento dos embriões à exposição crônica e de curto prazo à chamada de calor. Em seus resultados preliminares, a exposição repetida parece estar desencadeando algo, diz ela. “Eu tenho um sinal, que eu acho que é realmente diferente entre os animais expostos à chamada de calor e os animais expostos a chamadas de controle. Estou animado por haver essa diferença . . . mas eu realmente não posso interpretar o que é ainda.”
Tais respostas não seria sem precedentes. Alguns anos atrás, em gaivotas de pernas amarelas (Larus michahellis)—aves marinhas coloniais de longa duração que depositam garras de três ovos-pesquisadores documentaram o aumento da metilação global do DNA entre filhotes em embreagens artificiais de laboratório que ouviram chamadas de alarme de gaivota adulta como embriões, juntamente com níveis mais altos do hormônio do estresse cortisol e menos mitocôndrias menores (indicadoras de menor produção de energia) em comparação com os controles. Também houve mudanças comportamentais: os filhotes que ouviram as chamadas de dentro de seus ovos atrasaram a eclosão e, enquanto ainda estavam no ovo, vocalizaram menos e vibraram mais, talvez para compartilhar informações silenciosamente. Após a eclosão, esses filhotes também foram mais rápidos em se agachar ao ouvir a chamada de alarme.Importante, essas mudanças de desenvolvimento e comportamento foram compartilhadas por todos os três filhotes, mesmo quando apenas dois ovos foram expostos às chamadas de alarme durante o experimento, provavelmente porque os irmãos estavam se movendo dentro de seus ovos e esfregando as conchas uns contra os outros quando os predadores estavam próximos. Os coautores do estudo, Jose Noguera e Alberto Velando, ambos ecologistas evolucionários da Universidade de Vigo, na Espanha, dizem esperar algum nível de troca de informações entre os ovos. Mas Velando observa em um e-mail para o cientista que “a medida em que os filhotes não expostos mostraram as mesmas respostas que seus irmãos expostos foi bastante surpreendente.Em um comentário sobre Ecologia e evolução da natureza publicado ao lado do estudo gaivota de pernas amarelas, Mariette e sua colega da Universidade Deakin, Katherine Buchanan, escreveram que as descobertas “sugerem um grau de plasticidade do desenvolvimento baseado em pistas sociais pré-natais que até então eram consideradas impossíveis.”Mesmo quando eles pediram mais estudos para acompanhar os efeitos a longo prazo dessas mudanças no desenvolvimento, eles acrescentaram que o trabalho é “fundamental para redefinir embriões aviários de indivíduos passivos isolados do mundo exterior, para jogadores bem informados, respondendo a diversas pistas sociais em seu ambiente externo.”
Como o som afeta o desenvolvimento em gestantes mamíferos
Em 25 semanas de gestação, o auditivo, o desenvolvimento de seres humanos atinge um nível em que os fetos podem começar a responder a estímulos auditivos, o que significa que a maioria dos fetos pode ouvir bem antes de nascer, durante um período crítico do desenvolvimento cerebral quando as conexões neurais são de primeira estabelecidas. De fato, os bebês nascem capazes de reconhecer as vozes de sua mãe, e a exposição ao som ambiente no útero tem sido associada ao desenvolvimento saudável do cérebro. Há até evidências provisórias de que as crianças adotadas internacionalmente nos primeiros cinco meses de vida mantêm os recursos de processamento de fala de sua língua nativa, mesmo que nunca tenham falado por conta própria. Mas, embora seja mais fácil estudar espécies que põem ovos—que podem ser movidos, manipulados e medidos com relativa facilidade-é mais difícil determinar como o som afeta os bebês no útero. A pesquisa com roedores é uma opção. No início dos anos 2000, um estudo mostrou que expor ratos fêmeas ao ruído da máquina por uma hora por dia durante a gravidez causou impedimentos de crescimento, diminuição da neurogênese no hipocampo e aprendizado espacial prejudicado em seus filhotes. Expô-los à música” confortável ” no útero, no entanto, levou ao aumento da neurogênese e das habilidades de aprendizagem espacial, de acordo com o estudo.
outra abordagem é estudar bebês que nascem prematuramente. Embora uma incubadora na unidade de Terapia Intensiva neonatal (UTIN) seja muito diferente de um útero, os pesquisadores podem medir como os bebês respondem aos seus ambientes enquanto ainda estão dentro de 40 semanas de desenvolvimento. Amir Lahav, anteriormente neurocientista pediátrico da Harvard Medical School, chegou a essa conclusão em 2007, quando sua então esposa deu à luz gêmeos prematuramente às 25 semanas. “Eu fui como pai pela primeira vez, e fui bombardeado, basicamente chocado, pela quantidade de ruído, por . . . os alarmes e monitores e Fios e latas de lixo e dispensadores de papel”, diz ele ao cientista. Ele se aproximou do chefe de cuidados neonatais e sugeriu um estudo não oficial—Lahav queria gravar a voz de sua esposa, transformar o áudio para imitar como poderia soar no útero e tocá-lo para seus gêmeos. Enquanto os resultados foram preliminar e não incluem controlos, “a equipe médica era admirado como meus filhos ignorado todas as complicações possíveis que seria de prever para os recém-nascidos que, no início,” incluindo problemas respiratórios, sépsis, hemorragia cerebral, e a morte.
com Base nesse resultado, Lahav e seus colegas criaram uma outra experiência, dessa vez com 40 bebês prematuros. Quatro vezes por dia durante um mês, os recém-nascidos ouviram gravações abafadas e “wombificadas” das vozes e batimentos cardíacos de suas mães ou o som ambiente de uma UTIN movimentada. Depois, a equipe fotografou o cérebro dos bebês usando Ultrassonografia craniana durante um exame de saúde de rotina. Em comparação com os controles, os bebês que ouviram sons maternos tiveram cortexes auditivos significativamente maiores, uma área do cérebro envolvida no desenvolvimento da audição e da linguagem. Os resultados “mostrar os benefícios da materna sons no cérebro, pelo menos estruturalmente,” diz Lahav, que finalmente saiu da academia para trabalhar como consultor independente, e ajudou a Samsung a desenvolver um aplicativo para que as mães fluxo de gravações de suas vozes para bebês em UTI neonatal.A neurocientista de desenvolvimento da Universidade de Genebra, Petra Hüppi, está investigando como os sons no início do desenvolvimento afetam o cérebro infantil—especificamente, ela está olhando para as conexões entre regiões como a amígdala, o hipocampo e o córtex orbito-frontal. Para isso, ela usa música, que ativa várias regiões envolvidas com o processamento auditivo, sensorial e emocional. “A música tem um efeito particular sobre os seres humanos . . . isso é distinto da resposta à linguagem e às vozes”, diz ela ao cientista. “Ainda não está totalmente compreendido o que é, mas certamente é potente em evocar emoções.”
em 2020, Hüppi fez parceria com o premiado compositor Andreas Vollenweider para criar música para bebês, escolhida por bebês. Vollenweider trouxe uma verdadeira orquestra para a UTIN e tocou cada instrumento para os bebês quando eles estavam acordando, adormecendo ou ativos em suas incubadoras. Com base em observações visuais de Hüppi e seus colegas e medições dos batimentos cardíacos e movimentos oculares dos bebês, a equipe criou paisagens sonoras do que os bebês mais gostaram—principalmente harpa, flauta de cobra e sinos.Hüppi e seus colaboradores dividiram uma coorte de 30 bebês prematuros de UTIN em dois grupos, metade dos quais ouviu as paisagens sonoras cinco vezes por semana e metade dos quais recebeu o padrão de atendimento e usou ressonância magnética (MRI) para comparar seu desenvolvimento cerebral a 15 bebês a termo. No final do experimento, os cérebros dos bebês de UTI neonatal, que ouviram a música que mais combinam com os de recém-nascidos a termo, do que os cérebros dos prematuros controles: a música bebês expostos’ a matéria branca foi mais plenamente desenvolvidos, suas amygdalas eram maiores, e as conexões entre as regiões do cérebro que processam acústico e estímulos emocionais foram mais fortes.O ambiente da UTIN, ambos Lahav e hüppi concordam, garante um estudo mais aprofundado porque o som poderia explicar em parte por que as crianças que nasceram prematuramente têm uma maior incidência de problemas comportamentais ou relacionados à atenção, como TDAH, autismo, agressão ou ansiedade. Para os bebês da UTIN que passam semanas a fio em uma incubadora,” a estimulação primária é o ruído”, diz Lahav. Como resultado, ele acrescenta, “o cérebro aprende que o ruído é a coisa mais importante na vida”, possivelmente, tornando mais difícil para sintonizar o ruído de fundo e se concentrar na tarefa em mãos.