Expansão do repertório vocal em camundongos cantores através da apropriação de um nó de circuito midbrain conservado

Como os circuitos neurais geram comportamentos diversos é uma pergunta fundamental na neurociência. Saídas comportamentais distintas podem surgir de circuitos motores dedicados ou de circuitos compartilhados operando em diferentes estados funcionais. Embora circuitos multifuncionais ofereçam uma solução eficiente para a flexibilidade comportamental e possam impulsionar rápidas adaptações evolutivas, seus mecanismos neurais permanecem pouco compreendidos, especialmente em mamíferos. Aqui, aproveitamos o rico repertório vocal do camundongo cantor (Scotinomys teguina) para investigar a lógica organizacional de circuitos motores multifuncionais. Desenvolvemos um ensaio comportamental (isolamento acústico parcial revela identidade PAIRId) que permite a atribuição precisa de vocalizações durante interações sociais. Este paradigma revelou dois modos vocais distintos: vocalizações ultrassonoras (USVs) suaves, variáveis e ancestrais aos roedores, usadas para comunicação de curto alcance, e canções altas, rítmicas e audíveis para humanos, únicas para a linhagem do camundongo cantor, usadas para comunicação de longo alcance. Apesar de suas substanciais diferenças acústicas e contextuais, descobrimos que USVs e canções não surgem de caminhos paralelos. Em vez disso, eles compartilham o mesmo mecanismo de produção sonora, acoplamento fonatório-respiratório, e controle vocal do núcleo cinza periaquedutal caudolateral (clPAG). Para entender o mecanismo que governa a produção de canções, combinamos modelagem matemática do ritmo da canção com o silenciamento sináptico do clPAG, que reduziu progressivamente a amplitude e a duração da canção. Demonstramos que a duração da canção diminui através de um único parâmetro que controla sua terminação. Notavelmente, esse mecanismo também explica o dimorfismo sexual nas canções, identificando o clPAG como um locus-chave para impulsionar a variabilidade comportamental natural. Nossas descobertas revelam como a afinação paramétrica de um nó de circuito central produz modos vocais distintos, fornecendo uma base mecanicista para a evolução comportamental rápida em mamíferos.