Gating related activity in a syringeal muscle allows the reconstruction of zebra finches songs

Birdsong production involves the simultaneous and precise control of a set of muscles that change the configuration and dynamics of the vocal organ. Although it has been reported that each one of the different muscles is primarily involved in the control of one acoustic feature, recent advances have shown that they act synergistically to achieve the dynamical state necessary for phonation. In this work, we present a set of criteria that allow the extraction of gating-related information from the electromyographic activity of the syringealis ventralis muscle, a muscle that has been shown to be involved in frequency modulation. Using dynamical models of the muscle and syringeal dynamics, we obtain a full reconstruction of the zebra finch song using only the activity of this muscle.Fil: Döppler, Juan Francisco. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; ArgentinaFil: Bush, Alan. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; ArgentinaFil: Amador, Ana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; ArgentinaFil: Goller, Franz. University Of Utah. Department Of Biology; Estados UnidosFil: Mindlin, Bernardo Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; Argentin

Dynamics behind rough sounds in the song of the Pitangus sulphuratus

The complex vocalizations found in different bird species emerge from the interplay between morphological specializations and neuromuscular control mechanisms. In this work we study the dynamical mechanisms used by a nonlearner bird from the Americas, the suboscine Pitangus sulphuratus, in order to achieve a characteristic timbre of some of its vocalizations. By measuring syringeal muscle activity, air sac pressure, and sound as the bird sings, we are able to show that the birds of this species manage to lock the frequency difference between two sound sources. This provides a precise control of sound amplitude modulations, which gives rise to a distinct timbral property.Fil: Döppler, Juan Francisco. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; ArgentinaFil: Amador, Ana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; ArgentinaFil: Goller, Franz. University of Utah; Estados Unidos. Westfälische Wilhelms Universität; AlemaniaFil: Mindlin, Bernardo Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; Argentin

Syringeal EMGs and synthetic stimuli reveal a switch-like activation of the songbird’s vocal motor program

The coordination of complex vocal behaviors like human speech and oscine birdsong requires fine interactions between sensory and motor programs, the details of which are not completely understood. Here, we show that in sleeping male zebra finches (Taeniopygia guttata), the activity of the song system selectively evoked by playbacks of their own song can be detected in the syrinx. Electromyograms (EMGs) of a syringeal muscle show playback-evoked patterns strikingly similar to those recorded during song execution, with preferred activation instants within the song. Using this global and continuous readout, we studied the activation dynamics of the song system elicited by different auditory stimuli. We found that synthetic versions of the bird’s song, rendered by a physical model of the avian phonation apparatus, evoked very similar responses, albeit with lower efficiency. Modifications of autogenous or synthetic songs reduce the response probability, but when present, the elicited activity patterns match execution patterns in shape and timing, indicating an all-or-nothing activation of the vocal motor program.Fil: Bush, Alan. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; ArgentinaFil: Döppler, Juan Francisco. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; ArgentinaFil: Goller, Franz. University of Utah; Estados UnidosFil: Mindlin, Bernardo Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; Argentin

From electromyographic activity to frequency modulation in zebra finch song

Behavior emerges from the interaction between the nervous system and peripheral devices. In the case of birdsong production, a delicate and fast control of several muscles is required to control the configuration of the syrinx (the avian vocal organ) and the respiratory system. In particular, the syringealis ventralis muscle is involved in the control of the tension of the vibrating labia and thus affects the frequency modulation of the sound. Nevertheless, the translation of the instructions (which are electrical in nature) into acoustical features is complex and involves nonlinear, dynamical processes. In this work, we present a model of the dynamics of the syringealis ventralis muscle and the labia, which allows calculating the frequency of the generated sound, using as input the electrical activity recorded in the muscle. In addition, the model provides a framework to interpret inter-syllabic activity and hints at the importance of the biomechanical dynamics in determining behavior.Fil: Döppler, Juan Francisco. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; ArgentinaFil: Bush, Alan. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; ArgentinaFil: Goller, Franz. University of Utah; Estados UnidosFil: Mindlin, Bernardo Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; Argentin

Replay of innate vocal patterns during night sleep in suboscines

Activation of forebrain circuitry during sleep has been variably characterized as 'pre- or replay' and has been linked to memory consolidation. The evolutionary origins of this mechanism, however, are unknown. Sleep activation of the sensorimotor pathways of learned birdsong is a particularly useful model system because the muscles controlling the vocal organ are activated, revealing syringeal activity patterns for direct comparison with those of daytime vocal activity. Here, we show that suboscine birds, which develop their species-typical songs innately without the elaborate forebrain-thalamic circuitry of the vocal learning taxa, also engage in replay during sleep. In two tyrannid species, the characteristic syringeal activation patterns of the song could also be identified during sleep. Similar to song-learning oscines, the burst structure was more variable during sleep than daytime song production. In kiskadees (Pitangus sulphuratus), a second vocalization, which is part of a multi-modal display, was also replayed during sleep along with one component of the visual display. These data show unambiguously that variable 'replay' of stereotyped vocal motor programmes is not restricted to programmes confined within forebrain circuitry. The proposed effects on vocal motor programme maintenance are, therefore, building on a pre-existing neural mechanism that predates the evolution of learned vocal motor behaviour.Fil: Döppler, Juan Francisco. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; ArgentinaFil: Peltier, Manon. University Of Utah. Department Of Biology; Estados UnidosFil: Amador, Ana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; ArgentinaFil: Goller, Franz. University Of Utah. Department Of Biology; Estados Unidos. University of Münster; AlemaniaFil: Mindlin, Bernardo Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; Argentin

Becas de Verano 2015 del Instituto Balseiro – Informes

El programa de Becas de Verano del Instituto Balseiro ofrece a estudiantes universitarios avanzados o recientemente egresados de carreras de grado en Ciencias o Ingenierías la posibilidad de realizar una pasantía durante el mes de febrero. El objetivo de la misma es familiarizarse con técnicas experimentales y colaborar en tareas de investigación en laboratorios del Centro Atómico Bariloche. Anualmente, 15 estudiantes son seleccionados y reciben ayuda económica completa. Cada participante elige un único tema de investigación entre una serie de propuestas y es guiado por un grupo de investigadores del Centro Atómico Bariloche. La pasantía finaliza con la entrega de un informe y la presentación de un póster en el que se detallan los resultados obtenidos a lo largo del mes de trabajo