Art.47.- Los Grandes Cerebro

 (entrevista a Ann B.Butler)

Que nuestro cerebro, sede de la mente que piensa y siente, es un producto de la evolución, no debería ofrecer dudas. No, al menos, a quien haya visto con sus propios ojos o tenga constancia por el informe veraz de otros de cómo son los cerebros y sistemas nerviosos de los distintos organismos que actualmente pueblan la tierra. Los ladrillos biológicos de los que está hechos nuestra consciencia, nuestra capacidad simbólica y nuestro yo se encuentran sin dificultad en todos los animales. No sólo somos polvo de estrellas, nosotros y los demás seres vivos, como dijera Sagan, sino también, a partir de cierto estadio en la evolución hacia sistemas más complejos, una constelación de neuronas de geometría variable.

Nuestro cerebro, simplemente, ha surgido por una agregación y combinación novedosa de circuitos y redes neurales. En él encontramos capas, como en una cebolla. Según vamos quitando estas nos adentramos en el pasado evolutivo y descubrimos mayores similitudes con organismos con un comportamiento aparentemente más simple. Dicha simplicidad se explica, en la medida en que es un hecho, por diferentes demandas de la sucesión de medios a los que se han visto expuestos a lo largo del tiempo. En cuanto es aparente se explica por parecidas razones. El sistema olfativo de un perro está mucho más desarrollado que el nuestro, pongamos por caso.

El estudio de la evolución del cerebro y los sistemas nerviosos de los que “va a la cabeza” ha dado origen a todo un campo científico, la neurociencia evolucionista. En él destacan las aportaciones de Ann B. Butler, Profesora en la George Manson University, cuyo trabajo ha estado centrado en los vertebrados.

 1) ¿Cuáles, en su opinión, son los principales hitos en la evolución del sistema nervioso?
Mi perspectiva abarca todos los vertebrados, no sólo los mamíferos, y en ese espectro y más allá puede identificarse cierto número de hitos importantes. El primero fue el que los organismos unicelulares adquiriesen canales iónicos que podían reaccionar a estímulos extracelulares y la capacidad de sintetizar sustancias neuroactivas así como los mecanismos para su almacenamiento y liberación al medio extracelular. El segundo ocurriría en animales multicelulares con el desarrollo de la neurona misma, una célula con procesos citoplasmáticos elongados que permitía una comunicación rápida entre partes distantes del organismo. El origen de la simetría bilateral fue otro hito importante, pues produjo una polaridad del organismo con un extremo frontal dedicado a la ingestión de alimento, promoviendo así la ventaja de tener las neuronas foto y quimiosensibles en esa misma región, lo que llevó al agrandamiento del extremo rostral del tubo neural, esto es, a la formación de un cerebro. Desde aquella temprana fecha el cerebro se ha agrandado y elaborado independientemente en varias diferentes radiaciones de animales, tanto invertebrados como vertebrados. En estos últimos han evolucionado cerebros grandes (en relación con el tamaño corporal), en gran medida como resultado de la proliferación y migración de neuronas durante el desarrollo embrionario, en muchos de los peces cartilaginosos, algunos peces óseos y, entre los amniotas, en algunos reptiles y particularmente en las aves, además de en los mamíferos.

2) ¿Qué estamos aprendiendo de los estudios comparativos de otros cerebros de mamíferos?

Uno de los hallazgos más sorprendentes es que muchos rasgos cerebrales tienden a ser altamente consistentes entre todos los mamíferos. El número de áreas corticales varía entre los distintos órdenes de mamíferos, reflejando una divergencia evolutiva muy temprana entre ellos. Los córtex sensoriales de asociación múltiple, especialmente en el sistema visual, se adquirieron independientemente en los distintos órdenes; los primates exhiben el máximo número de tales regiones. En contraste, la organización básica de las vías de los varios sistemas sensoriales y motores es compartida no sólo entre los mamíferos, sino también con la mayoría de los otros grupos de vertebrados. Uno de los hallazgos más importantes de las últimas décadas de investigación comparativa es que las aves tienen, como los mamíferos, un gran componente palial en sus prosencéfalos. En los mamíferos la mayor parte del palio es neocórtex, que realiza nuestras funciones cognitivas y sensoriales de alto nivel, pero la arquitectura celular del palio de las aves es diferente de este córtex en algunos aspectos. Sin embargo, recientes estudios conductuales en aves han revelado capacidades cognitivas de muy alto nivel, así que comparar la estructura neural del palio de aves y mamíferos puede ayudarnos a entender la base neural de estas funciones.
3) ¿Qué diferencias anatómicas y fisiológicas se han encontrado entre los cerebros de distintos primates (incluído el nuestro, por supuesto)?

Quienes han estudiado primates han hallado diferencias en los tamaños relativos de varias regiones corticales, según las especializaciones de los sistemas motores y sensoriales en los diferentes linajes. Sin embargo las diferencias tienden a ser cuantitativas más que cualitativas. De hecho, no se ha encontrado ningún rasgo neural verdaderamente único en los seres humanos, aunque algunos, como el tamaño relativo del cerebelo y algunos tipos de células, parecen típicos del clado de los humanos y los grandes antropoides.

4) ¿Qué nivel de intencionalidad, consciencia y autoconsciencia atribuiría usted a nuestros parientes primates?

Pienso que los niveles de consciencia, no sólo en nuestros parientes primates sino en los mamíferos en general y en otros grupos animales, se han subestimado, en algunos casos enormemente. Los recientes estudios conductuales en aves que revelan capacidades cognitivas de alto nivel en algunas especies —comprensión de palabras, capacidades numéricas, sentido del tiempo, teoría de la mente, constancia de los objetos, manufactura de útiles, inferencia transitiva, etcétera— muestran que estudios diseñados para permitir a una especie usar su repertorio natural de conductas para responder a las cuestiones experimentales, lo que yo llamo estudios sensibles a la especie, pueden revelar capacidades mucho mayores que las que antes se suponían. Mi hipótesis de trabajo es que todos o la mayor parte de los animales con cerebro son capaces al menos de consciencia sensoria, y pienso que los aspectos de alto nivel de la consciencia son elaboraciones de este fenómeno, no algo cualitativamente diferente. Los niveles de consciencia más elaborados probablemente ocurren en los animales con las mayores razones cerebro/cuerpo y con las capacidades conductuales más elaboradas, pero no podemos descartar la consciencia en los otros casos. No me impresiona el fenómeno de la "autoconsciencia", ya que pienso que la palabra "yo" es meramente una de las muchas palabras que usamos los humanos dotados de lenguaje, y que caen en la misma categoría que cualquier otro nombre. Pienso que es probable que la mayor parte de los animales se distingan a sí mismos de los objetos de su entorno y de este modo tengan un sentido del yo.

5) ¿Qué presiones evolutivas llevaron a nuestro gran cerebro, con sus extensas áreas de asociación? ¿Cómo evolucionó?

Tener un cerebro grande y elaborado es una estrategia evolutiva que ha tenido éxito en algunos animales, incluídos nosotros los humanos. También tienen éxito otras estrategias, como tener un cerebro relativamente simple, como en algunos —pero de ninguna manera todos— otros grupos de vertebrados. Viven hoy multitud de ejemplos de ambas, que son pues de igual éxito según criterios evolutivos. En la línea de primates que lleva a los seres humanos, mi impresión es que la adquisición del lenguaje, hecha posible por cambios neurales relativamente menores en la región motora cortical del habla, y el desarrollo de conducta social fueron fuertes influencias en las presiones selectivas que favorecieron un cerebro de mayor tamaño.

6) ¿Podría indicar señales inequívocas de evolución en el cerebro?

Hay abrumadora evidencia de evolución cerebral. Las similaridades de estructura, organización y función cerebrales entre todos los vertebrados son legión, tanto a nivel celular como de sistemas, y la única explicación parsimoniosa de esas similaridades es que evolucionaran de un antepasado común. Además, cuanto más próxima es la relación filogenética entre dos especies mayor es la similaridad de sus cerebros. La guinda del pastel es el reciente descubrimiento de los genes involucrados en el modelado del cuerpo, incluído el cerebro. No sólo las similaridades estructurales son profundas, sino que los genes que las especifican son los mismos. Este hallazgo no sólo se aplica a todos los vertebrados sino que, al menos para las partes principales del cerebro —los ojos y el cerebro anterior, el cerebro posterior y el cordón espinal—, los genes son los mismos en los invertebrados que tienen cerebro, como la mosca de la fruta Drosophila. Esta comunidad indica que estos genes de modelado evolucionaron en los más tempranos de los animales con simetría bilateral —uno de esos hitos principales en la evolución del sistema nervioso— y han sido heredados a través de los eones por sus descendientes tanto invertebrados como vertebrados.

7) ¿Cuál cree que es la razón evolutiva para el sueño? ¿Y el soñar? ¿Qué función cree que cumplen? ¿Cuál es la relación entre los ensueños y los cerebros mayores?

Las funciones y las ventajas adaptativas del sueño y los ensueños no se entienden aún. La actividad electroencefalográfica y el estado conductual quiescente asociados al soñar en humanos ocurren también en otros mamíferos y además en aves, así que parecen estar relacionados con razones cerebro/cuerpo relativamente altas y, aunque tal vez sea sólo coincidencia, también con otros rasgos compartidos, como el bipedismo y la homeotermia.

8) ¿Cómo cree usted que evolucionaron el dolor y el sufrimiento?

El dolor es un sentido que tiene la mayor parte de los vertebrados, tal vez todos, y podría ser que lo perciban también algunos invertebrados, particularmente los de cerebros relativamente grandes. La percepción de dolor es una ventaja adaptativa en términos de aprender a evitar estímulos nocivos en el entorno. Pienso que el sufrimiento incluye un componente emocional, pero esto también puede ser mucho más universal de lo que se pensaba, al menos hasta cierto punto. Todos los vertebrados tienen una región palial homóloga del sistema límbico de los mamíferos, que funciona produciendo y experimentando emociones además de en tareas de aprendizaje y memoria. Varía en su grado de desarrollo, pero aun los peces, cuando anticipan un estímulo doloroso, exhiben signos fisiológicos de sufrimiento —aumento de la frecuencia respiratoria y del latido cardíaco— que en mamíferos se asocian con la sensación subjetiva de miedo.
9) Hay una clase específica de neurona, la célula en huso, en el cerebro de humanos y grandes antropoides, pero no de otras especies de primates. ¿Se han hallado neuronas en huso en otras especies? ¿En qué estructuras cerebrales se encuentran? ¿Qué rasgos anatómicos y funcionales las distinguen de otras neuronas? ¿Tienen alguna relación con las neuronas espejo?

Las células en huso, o células de Von Economo, son grandes neuronas con cuerpos celulares en forma de huso presentes en la capa V del córtex cingulado y frontoinsular de grandes antropoides anfricanos y seres humanos, y son más numerosas en el cerebro humano que en el de los antropoides. Se pensaba que eran exclusivas de estos primates, pero se hallaron después en áreas corticales similares en el elefante y también en varias especies de ballenas y en la marsopa común. Se formuló entonces la hipótesis de que aparecen en cerebros excepcionalmente grandes. Más recientemente, sin embargo, se han identificado células de Von Economo en los cerebros de varios cetáceos más pequeños, incluídos los delfines de nariz de botella. Hasta ahora, su distribución filogenética está aún por explorar completamente y su función o funciones en el córtex aún por iluminar. Las células de Von Economo son claramente distintas de las neuronas espejo, que se hallan en un área cortical premotora en monos en la misma posición que el área de Broca, el área motriz del habla, en los seres humanos, y también en el lóbulo parietal inferior. Estas neuronas están activas cuando el mono hace un movimiento que tiene un fin específico, como asir un objeto, y también cuando el mono observa (o sabe de algún otro modo) que otro mono o un humano ejecutan un acto motor similar.

10) ¿En qué trabaja ahora? ¿Cuál es su máximo reto intelectual? ¿Cuál el misterio que soñaría con desvelar?

Me fascina el misterio de cómo producen las neuronas la consciencia, de percepciones sensoriales simples a cognición compleja, de alto nivel; en esencia todo lo que uno experimenta. Sabemos que las neuronas la producen, pero el misterio es cómo. Por supuesto yo no podré resolver este problema enormemente difícil, pero me gustaría al menos contribuir al proceso. Estoy trabajando en comparar, con tanto detalle como sea posible, las estructuras y conexiones neurales del neocórtex de los mamíferos con las áreas paliales homólogas en aves y en otros grupos de vertebrados también. Rasgos neurales que tengamos en común pueden dar pistas sobre qué rasgos nuestros son esenciales para estas funciones, y hacer posible así la construcción de un modelo que pueda informarnos de cómo sucede. Sí creo que alguien hará un avance decisivo en la próxima década o así, y cuando ocurra será espectacular.

Ref: http://ilevolucionista.blogspot.com