La brújula del petirrojo parece depender de una zona visual del cerebro; el sensor, sin probar

En el petirrojo, dañar una zona visual del cerebro anuló la brújula magnética y cortar el nervio del pico no, según un solo equipo. El sensor sería una proteína de la retina, pero en los estudios leídos solo reaccionó a un campo magnético en tubo de ensayo.

Un petirrojo en época de migración, metido en una jaula dentro de una caseta de madera, salta una y otra vez hacia el mismo lado. Si se gira el campo magnético a su alrededor, cambia la dirección que elige, aunque no siempre en la medida esperada.

Hay indicios, de un solo equipo, de que en el petirrojo esa brújula depende de una zona visual del cerebro. Que la señal llegue desde el ojo se deduce de la anatomía de otra especie y no se ha probado en aves vivas. El sensor sería una proteína del fondo del ojo que reacciona a la luz. Solo se la vio responder a un campo magnético en tubo de ensayo, no dentro del animal.

Los experimentos se parecen a buscar en el cuadro eléctrico de casa qué interruptor apaga la luz del pasillo. Se baja uno, se mira y se vuelve a subir. Aquí los interruptores han sido una zona del cerebro, un nervio y el ruido de radio. La comparación solo describe el método: indica qué pieza hace falta, no cómo funciona.

Ficha de la revisión

Pregunta
¿Con qué notan las aves migratorias el campo magnético de la Tierra?
Qué se ha leído
12 estudios: 6 completos y 6 por su resumen
Organismos
Petirrojo europeo, curruca mosquitera y carricero común (pájaros migratorios); paloma y gallina (no migratorias); aves vivas, retinas, cerebros y proteínas purificadas
Periodo
del año 2004 al año 2021
Cómo se eligieron
Búsqueda en Europe PMC por título y resumen; estudios con datos propios, sin revisiones.
Tipo
Revisión narrativa. No es sistemática: no agota lo publicado ni combina resultados.

Lo que se puede afirmar hoy

  • Indicios

    1. En el petirrojo, la brújula magnética se pierde al dañar una zona visual del cerebro, no al cortar el nervio del pico.

    Un solo equipo y una sola especie; el estudio de anatomía en currucas no midió orientación. Estudios 5

  • Indicios

    2. Un ruido de radio débil y de muchas frecuencias desorienta a petirrojos en jaula.

    Un solo equipo y una sola especie, siempre en jaula. Estudios 8, 9

  • Abierto

    3. Si hay una frecuencia concreta que desoriente la brújula del petirrojo.

    Los dos trabajos no coinciden y probaron frecuencias distintas. Estudios 1, 9

  • Indicios

    4. Los criptocromos de aves forman pares de radicales con luz azul, y el del petirrojo reacciona a un campo magnético, en tubo de ensayo.

    Dos equipos independientes y un tercer trabajo con autores compartidos; la respuesta al campo consta en un solo estudio y sin animal vivo. Estudios 4, 11, 12

  • Abierto

    5. Qué variante de criptocromo y qué célula de la retina harían de sensor.

    Cada estudio mira una variante o una especie distinta y ninguno mide función magnética en el animal. Estudios 6, 10, 11

  • Indicios

    6. En carriceros desplazados, el nervio del pico hace falta para corregir el rumbo según la posición.

    Un solo estudio de campo, que no demuestra que la señal del nervio sea magnética. Estudios 7

Sólido: lo miden al menos tres equipos independientes, con al menos dos estudios leídos completos, y ningún estudio leído lo contradice. Indicios: lo sostienen uno o dos equipos, o se vio en un solo organismo, tarea o lugar, o los autores reconocen un reparo de método. Abierto: los estudios leídos no coinciden, o ninguno lo ha puesto a prueba.

Un estudio en petirrojos liga la brújula a una zona visual, no al nervio del pico

Hay dos vías posibles: el ojo, y el pico con su nervio, el trigémino.

Según un solo equipo, la brújula del petirrojo parece depender de una zona visual del cerebro y no del nervio del pico5.

La zona se llama Cluster N y está en la parte delantera del cerebro. En currucas mosquiteras, unos tintes que recorren las neuronas mostraron fibras del ojo junto a neuronas que llegan a Cluster N3. De noche, cuando estas aves migran, tenía activas más de la mitad de sus neuronas; de día, cerca de una de cada cinco3.

Ese mapa muestra fibras vecinas, no contactos comprobados, y no midió la orientación de las aves3.

En petirrojos enjaulados, un ruido de radio débil desorientó la brújula

El ruido de radio débil y repartido entre muchas frecuencias quitó el rumbo a petirrojos enjaulados, en montajes distintos89.

En cámaras aisladas del ruido exterior, el grupo con ruido añadido dejó de orientarse. Con campos más intensos de una sola frecuencia mantuvo el rumbo9. Al girar el campo magnético, el rumbo cambió, pero no en la medida esperada, y los autores no lo explican9.

Los autores no saben explicar cómo un ruido tan débil interfiere con la brújula9.

En la retina hay dos candidatas a sensor, vistas al microscopio y en tubo de ensayo

Las candidatas a sensor son los criptocromos, proteínas que absorben luz azul. Las aves tienen varias variantes; aquí cuentan la 1a y la 4. Según la propuesta, la luz crea en ellas un par de radicales: dos moléculas con un electrón desparejado cada una4. El campo magnético influiría en lo que ese par hace después.

Parte de la cadena se midió fuera del animal, con proteína purificada. La variante 1a de la curruca formó con luz azul radicales de vida larga, miles de veces sobre el mínimo calculado4. La variante 4 de la paloma también formó pares de radicales, medidos con otra técnica11.

En tubo de ensayo, el criptocromo 4 del petirrojo reacciona a un campo magnético12. Solo consta en un trabajo.

El fondo del ojo, la retina, tiene células que captan el color, los conos. En petirrojos y gallinas, la variante 1a aparece solo en los conos sensibles al ultravioleta6. Con muy pocos petirrojos, no varió con la hora ni con la estación6. La variante 4 también se encuentra en la retina1011.

Un estudio en carriceros liga el nervio del pico a la posición, no a la brújula

Una brújula dice hacia dónde queda el norte; no dice dónde está uno. El nervio del pico parece servir a lo segundo72.

Carriceros comunes con el nervio cortado, llevados mil kilómetros al este, mantuvieron el rumbo que tenían antes de operar7. Los operados sin cortarlo lo cambiaron, del nordeste a casi el norte7. No se midió el rumbo en origen tras operar, y una de cada tres pruebas se descartó por desorientación7.

Los autores proponen que ese nervio lleva información de posición, quizá magnética, y admiten que no lo han demostrado: tampoco descartan los olores7.

Comparación

Ojo y pico, frente a frente

AspectoVía visual (Cluster N)Nervio del pico
Al cortar el nervio, en carriceros desplazadosNo se probóMantienen el rumbo de origen
Sensor propuestoUn criptocromo de la retinaSin identificar
Tarea que se le atribuyeDirecciónPosición
Las dos últimas filas recogen propuestas de los autores, no medidas. Cada casilla de resultados procede de un solo estudio. Datos: los de las fuentes citadas en esta página.

Buena parte de lo que apunta al ojo es de un mismo equipo; el sensor sigue abierto

Al ojo apuntan un mapa anatómico en currucas y la química de proteínas aisladas. En petirrojos hay indicios de una zona visual del cerebro5. Pero siete de los doce estudios los firma el mismo equipo34578910, y otro comparte autores con él12.

La frecuencia es una pregunta abierta. Hay indicios de que una frecuencia concreta desoriente a las aves1. Otro equipo, con otras frecuencias, no vio ese efecto, y admite que otras podrían ser sensibles9.

En las proteínas, especies y métodos difieren. La variante 1a de la paloma no retenía el pigmento que absorbe la luz11. La de la curruca sí4. Su señal se parecía a la del pigmento solo, pero los controles hacen muy improbable que viniera de él4.

Tampoco coincide el lugar. En la paloma, la variante 4 estaba por toda la retina, más en las capas donde las células se conectan11. Los autores atribuyen la diferencia con el petirrojo a la especie, la estación o el método11.

Ningún estudio leído ha visto la proteína trabajar dentro de un ave

Los estudios con proteínas no midieron conducta611, y los de conducta no identificaron el sensor9. Ninguno de los leídos une las dos cosas.

No se ha mostrado que un campo tan débil como el terrestre altere la variante 1a4. Las aves se orientan también con luz verde, que esa proteína apenas absorbe, y podría existir un segundo receptor4. Tampoco se sabe cómo separaría el ojo la señal magnética de la imagen6.

El equipo que estudió la paloma no descarta sensores que funcionen sin luz. Contempla que los radicales sean un efecto casual de una proteína dedicada al ultravioleta11. En los carriceros, el sensor que alimentaría el nervio del pico sigue sin identificar7.

Los estudios

Qué hizo y qué vio cada estudio

N.ºEstudioAnimalesQué hicieronQué vieronLeído
1Ritz y otros, 2004
Nature
Animalespetirrojo europeoQué hicieronProbaron campos de radio vibrantes sobre aves en jaula.Qué vieronApoya la conclusión 3.resumen
2Mora y otros, 2004
Nature
Animalespaloma mensajera (Columba livia), pico superiorQué hicieronAlteraron el pico y sus nervios en palomas entrenadas.Qué vieronCitado como apoyo en el texto.resumen
3Heyers y otros, 2007
PLoS ONE
Animalescurruca mosquitera (Sylvia borin), ojo y cerebroQué hicieronInyectaron tintes que viajan por las neuronas en Cluster N y en el ojo opuesto.Qué vieronFibras de la retina junto a neuronas que envían a Cluster N (cercanía, no sinapsis demostrada). Activas: ~56 % de noche, ~22 % de día. 21 aves.completo
4Liedvogel y otros, 2007
PLoS ONE
Animalescurruca mosquitera, criptocromo 1a fabricado en células de insectoQué hicieronIluminaron la proteína purificada con luz azul y con pulsos de láser.Qué vieronCon luz azul, radicales de 4 y 14 ms, miles de veces el mínimo de ~1 µs. Con pigmento suelto, señales 10 a 100 veces más débiles.completo
5Zapka y otros, 2009
Nature
Animalespetirrojo europeoQué hicieronLesionaron una zona del cerebro o cortaron un nervio.Qué vieronEs el único apoyo de la conclusión 1.resumen
6Niessner y otros, 2011
PLoS ONE
Animalespetirrojo europeo (Erithacus rubecula) y gallina, retinaQué hicieronBuscaron el criptocromo 1a con sondas que se le pegan, al microscopio óptico y electrónico.Qué vieronCriptocromo 1a solo en conos de ultravioleta (todos lo llevan), en la parte que capta luz. Igual a cualquier hora y estación. 5 petirrojos, 10 gallinas.completo
7Kishkinev y otros, 2013
PLoS ONE
Animalescarricero común (Acrocephalus scirpaceus), en campo, RusiaQué hicieronCortaron el trigémino o simularon la cirugía y llevaron las aves 1.000 km al este.Qué vieronTras el traslado, cirugía simulada: 354° (25 aves, antes 43°). Trigémino cortado: 40° (22 aves), como antes de operar (45°). Total, 57 aves.completo
8Engels y otros, 2014
Nature
Animalespetirrojo europeo (Erithacus rubecula)Qué hicieronMidieron la orientación en casetas con y sin pantalla.Qué vieronApoya la conclusión 2.resumen
9Schwarze y otros, 2016
Frontiers in Behavioral Neuroscience
Animalespetirrojo europeo (Erithacus rubecula)Qué hicieronEn cámaras apantalladas, añadieron ruido de muchas frecuencias o campos fuertes de una sola.Qué vieronRuido débil de 2 kHz a 9 MHz: rumbo común 0,17 frente a 0,54 sin él (16 aves; escala de 0 a 1). Campos fuertes de una frecuencia: rumbo conservado.completo
10Günther y otros, 2018
Current Biology
Animalespetirrojo europeo y gallina, retinaQué hicieronEstudiaron un gen de la retina en distintas estaciones.Qué vieronApoya la conclusión 5.resumen
11Hochstoeger y otros, 2020
Science Advances
Animalespaloma doméstica (Columba livia), proteínas purificadas y retinaQué hicieronMidieron la química del criptocromo 4 con luz azul y lo localizaron en la retina.Qué vieronPares de radicales de ~10 µs. Proteína por toda la retina, más en las capas de conexión entre células. Las variantes 1a y 2a no retenían el pigmento.completo
12Xu y otros, 2021
Nature
Animalespetirrojo europeo, con gallina y paloma; proteína purificadaQué hicieronCompararon la reacción de la proteína en tres aves.Qué vieronApoya la conclusión 4.resumen

«Completo»: se leyó el artículo entero, publicado en abierto. «Resumen»: el artículo es de pago y solo se leyó su resumen; de esos estudios no se cuenta el resultado, se indica a qué conclusión sirven de apoyo.

Términos

RetinaCapa del fondo del ojo donde están las células que captan la luz.
ConoCélula de la retina que capta el color.
CriptocromoProteína que absorbe luz azul; las aves tienen varias variantes, entre ellas la 1a y la 4.
Par de radicalesDos moléculas que, tras recibir luz, quedan con un electrón desparejado cada una.
Nervio trigéminoNervio que lleva al cerebro la sensibilidad de la cara; una de sus ramas recoge la del pico.
Cluster NZona de la parte delantera del cerebro de estas aves, con fibras del ojo cercanas y activa de noche.

Referencias

  1. Ritz T, Thalau P, Phillips JB, Wiltschko R, Wiltschko W. Resonance effects indicate a radical-pair mechanism for avian magnetic compass. Nature. 2004-05-01. doi:10.1038/nature02534 PMID: 15141211
  2. Mora CV, Davison M, Wild JM, Walker MM. Magnetoreception and its trigeminal mediation in the homing pigeon. Nature. 2004-11-01. doi:10.1038/nature03077 PMID: 15565156
  3. Heyers D, Manns M, Luksch H, Güntürkün O, Mouritsen H. A visual pathway links brain structures active during magnetic compass orientation in migratory birds. PloS one. 2007-09-26. doi:10.1371/journal.pone.0000937 PMID: 17895978
  4. Liedvogel M, Maeda K, Henbest K, Schleicher E, Simon T, Timmel CR, et al. Chemical magnetoreception: bird cryptochrome 1a is excited by blue light and forms long-lived radical-pairs. PloS one. 2007-10-31. doi:10.1371/journal.pone.0001106 PMID: 17971869
  5. Zapka M, Heyers D, Hein CM, Engels S, Schneider NL, Hans J, et al. Visual but not trigeminal mediation of magnetic compass information in a migratory bird. Nature. 2009-10-01. doi:10.1038/nature08528 PMID: 19865170
  6. Niessner C, Denzau S, Gross JC, Peichl L, Bischof HJ, Fleissner G, et al. Avian ultraviolet/violet cones identified as probable magnetoreceptors. PloS one. 2011-05-25. doi:10.1371/journal.pone.0020091 PMID: 21647441
  7. Kishkinev D, Chernetsov N, Heyers D, Mouritsen H. Migratory Reed Warblers Need Intact Trigeminal Nerves to Correct for a 1,000 km Eastward Displacement. PloS one. 2013-06-26. doi:10.1371/journal.pone.0065847 PMID: 23840374
  8. Engels S, Schneider NL, Lefeldt N, Hein CM, Zapka M, Michalik A, et al. Anthropogenic electromagnetic noise disrupts magnetic compass orientation in a migratory bird. Nature. 2014-05-07. doi:10.1038/nature13290 PMID: 24805233
  9. Schwarze S, Schneider NL, Reichl T, Dreyer D, Lefeldt N, Engels S, et al. Weak Broadband Electromagnetic Fields are More Disruptive to Magnetic Compass Orientation in a Night-Migratory Songbird (Erithacus rubecula) than Strong Narrow-Band Fields. Frontiers in behavioral neuroscience. 2016-03-22. doi:10.3389/fnbeh.2016.00055 PMID: 27047356
  10. Günther A, Einwich A, Sjulstok E, Feederle R, Bolte P, Koch KW, et al. Double-Cone Localization and Seasonal Expression Pattern Suggest a Role in Magnetoreception for European Robin Cryptochrome 4. Current biology : CB. 2018-01-04. doi:10.1016/j.cub.2017.12.003 PMID: 29307554
  11. Hochstoeger T, Al Said T, Maestre D, Walter F, Vilceanu A, Pedron M, et al. The biophysical, molecular, and anatomical landscape of pigeon CRY4: A candidate light-based quantal magnetosensor. Science advances. 2020-08-12. doi:10.1126/sciadv.abb9110 PMID: 32851187
  12. Xu J, Jarocha LE, Zollitsch T, Konowalczyk M, Henbest KB, Richert S, et al. Magnetic sensitivity of cryptochrome 4 from a migratory songbird. Nature. 2021-06-23. doi:10.1038/s41586-021-03618-9 PMID: 34163056

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