El sistema nervioso humano es producto de una larga historia evolutiva donde múltiples especies, muchas de ellas extintas, han contribuido a la formación del cerebro moderno. La neuroanatomía comparada permite identificar, al observar distintas especies, tanto rasgos conservados como adaptaciones específicas en los diferentes linajes evolutivos. Dirigido por Javier Bernácer (Universidad de Navarra) y Miguel Ángel García Cabezas (Universidad Autónoma de Madrid), un curso propone un espacio de formación interdisciplinar donde convergen la neurociencia, la biología evolutiva, la psicología, la filosofía y la antropología. El curso invita a un recorrido interdisciplinario por la evolución cerebral, abordando su desarrollo biológico y sus implicaciones cognitivas, psicológicas y espirituales. Bruner (paleoneurólogo) es uno de los mayores expertos internacionales en la evolución del cerebro humano, especializado en el análisis de moldes endocraneales fósiles, que permiten reconstruir la forma y características cerebrales de homínidos extintos. Este curso sobre “El cerebro humano y de los demás animales: similitudes y diferencias” ofrece la posibilidad de abordar, desde una perspectiva multidisciplinar y evolutiva, un análisis integral que sin duda invitará al diálogo entre especialistas y asistentes.
Henchidos de orgullo, solemos presumir de considerarnos la especie más inteligente de nuestro planeta. Quizás sea porque el cerebro humano presenta, como sustrato de la inteligencia y desde un punto de vista evolutivo, características muy particulares, más allá de las que le corresponden por la constitución física que nos representa. Curiosamente -o no- el tamaño del cerebro humano (1,5 kilogramos) es mayor de lo esperado para nuestra especie. Sobre todo lo es su tamaño relativo, que es como se denomina a la relación entre el peso del cerebro y el peso total del organismo, y que se mide con el cociente de encefalización. Entre los mamíferos el valor EQ promedio es de uno, con un rango que va desde 6,6 para humanos a 0,3 para la ballena azul. Es decir, nuestra masa cerebral es seis veces mayor que la de la media de los mamíferos. Además, se sabe que el tamaño absoluto del cerebro ayuda a predecir la habilidad mental de los primates no humanos, desde los prosimios a los grandes simios. Con todo y con eso, el tamaño absoluto del cerebro no es el mejor indicador de las habilidades del resto de especies. Basta con pensar en una ballena o en un elefante, en los que el cerebro pesa unos 8 y 5 kilogramos, respectivamente.
Nuestro cerebro es más grande que el de nuestros parientes vivos más cercanos (el chimpancé, el bonobo y el gorila), pero el cerebro humano no sólo es más grande que el de otros primates, sino que además ha acumulado numerosas diferencias a lo largo de su historia evolutiva. El cerebro humano es, por tanto, el órgano primario que identifica a nuestra especie, según explica en un comunicado el Institut de Biologia Evolutiva (IBE) en Barcelona, un centro mixto de la Universitat Pompeu Fabra y del Consejo Superior de Investigaciones Científicas. "Que nuestros cerebros sean tres veces mayores que los de los chimpancés es un hecho muy destacable que se ha conseguido en poco más de un millón de años", explica Tomàs Marquès-Bonet, el director del IBE y uno de los autores del estudio publicado en Science. "Los cerebros humanos tienen muchas más células que los de los otros primates y, además, están más interconectadas, por lo que tienen más capacidad de procesamiento".
En el estudio, liderado por Nenad Sestan de la Escuela de Medicina de Yale, se han analizado 247 muestras de tejido de 16 regiones del cerebro, procedentes de seis humanos, cinco chimpancés y cinco macacos. Las 16 regiones del cerebro, implicadas en el comportamiento y en el proceso cognitivo de alto nivel, son las siguientes: el hipocampo, la amígdala, el estriado, el núcleo dorsomedial del tálamo, la corteza cerebelosa y once áreas del neocórtex. "Los cerebros humanos tienen muchas más células y están más interconectadas", dice Marquès-Bonet.
El análisis ha permitido observar similitudes sorprendentes entre las especies de primates en lo que respecta a la expresión génica de las 16 regiones cerebrales estudiadas e incluso en el córtex prefrontal, la región del cerebro implicada en el aprendizaje de orden superior, que más diferencia a los humanos de los otros simios. En cambio, el estriado es el área del cerebro humano en la que se ha detectado una expresión génica más específica, una región que habitualmente se asocia al movimiento y que podría estar relacionada con la bipedación.
André Sousa y Ying Zhu, coautores del estudio, se han centrado en el gen TH, que está implicado en la producción de dopamina, un neurotransmisor existente tanto en vertebrados como en invertebrados, que es esencial en la función del orden superior y que está ausente en pacientes con la enfermedad de Parkinson. Durante las observaciones, el gen se expresaba mucho en una población rara de neuronas inhibidoras del neocórtex y del estriado humanos, pero no aparecía en el neocórtex del cerebro humano y la explicación, según Sousa, sería que "la expresión de dicho gen en el neocórtex se perdió, muy probablemente en un antepasado común, y reapareció en el linaje humano". En la investigación también se han hallado altos niveles de expresión del gen MET en el córtex prefrontal humano en comparación con los tres primates estudiados.
Cuando nos fijamos con más detalle en el desarrollo del cerebro, observamos que las diferencias van mucho más allá del tamaño. Sobre todo llama la atención su tremenda plasticidad neural, es decir, la capacidad del cerebro para adaptarse y remodelarse en respuesta tanto a cambios internos -la experiencia o el daño cerebral- como externos -el ambiente-. Otro factor a tener muy presente es que el cerebro humano necesita un tiempo “extra”. No solo para crecer y alcanzar su tamaño final sino también para formar suficientes conexiones y alcanzar una alta velocidad de comunicación entre las neuronas. Partimos de una cierta desventaja porque, durante la gestación, el cerebro humano crece más despacio que el de otros primates. Esto se debe a que en los homínidos, al andar erguidos, el canal del parto evolucionó para ser más estrecho, limitando así el tamaño en el nacimiento. Al nacer, el cerebro de los recién nacidos de nuestra especie es cuatro veces más pequeño que en el adulto, mientras que en los chimpancés bebés es tres veces menos, y en los gorilas neonatos llega hasta la mitad de su tamaño final. Esto implica que cuando más crece el cerebro humano es después de nacer, lo que explica la vulnerabilidad y los múltiples cuidados que necesitan los bebés. El lado positivo del asunto es que la exposición del cerebro infantil a todo tipo de factores externos, sociales y ambientales, dispara las conexiones nerviosas. De hecho, en el primer año de vida tienen lugar procesos de plasticidad neural claves para el desarrollo, como el prestar atención o el balbuceo de las primeras palabras. De ahí que vivir durante tantos años siendo dependientes de nuestros progenitores se considere una ventaja.
Neuroplasticidad: Cómo el Cerebro se Adapta y Cambia - Parte I
Aún siendo obvias las diferencias aparentes entre chimpancés y humanos, ambas especies comparten casi el 99% de sus genes. Ahora bien, las sutiles variaciones incluidas en el 1% restante bastan para explicar el enorme salto evolutivo entre ambas. Por citar algún ejemplo, los humanos tenemos cuatro copias del gen SRGAP2, mientras que otros primates sólo tienen una. Las duplicaciones específicas surgieron después de nuestra divergencia evolutiva de los chimpancés, más allá de los siete millones de años. Se ha demostrado que este gen hace más lento el desplazamiento y la ramificación de las neuronas durante el desarrollo del cerebro, y nos humaniza al permitir que se formen más conexiones y que estas dispongan de más tiempo para madurar. Otro gen que nos hace humanos es el FOXP2. Por último, cabe destacar la importancia del estudio de la microcefalia, una alteración con base genética que hace que el tamaño de la cabeza y del cerebro estén por debajo de lo normal. Se ha detectado que aquellos genes que cuando mutan producen microcefalia han sufrido una selección positiva en la evolución, selección a su vez relacionada con el tamaño actual en humanos.
En muchos aspectos es claro que la especie humana se destaca bastante con respecto a otros mamíferos. No obstante, explicar por qué somos más avanzados cognitivamente a nivel neurológico ha sido complicado. ¿Cuál es la diferencia entonces entre el cerebro humano y el de otros mamíferos? Las neuronas del cerebro se comunican entre sí mediante pulsos eléctricos. La nueva hipótesis sugiere que esto ha contribuido a que los cerebros humanos sean más eficientes, permitiéndole desviar recursos a otros procesos que consumen mucha energía y que son necesarios para realizar tareas cognitivas complejas. "Si el cerebro puede ahorrar energía reduciendo la densidad de los canales iónicos, puede gastar esa energía en otros procesos neuronales o de circuito", dice Mark Harnett, profesor asociado de ciencias cerebrales y cognitivas, miembro del Instituto McGovern de Investigación Cerebral del MIT, y autor principal del estudio. Un análisis de la estructura física de los cerebros estudiados reveló que la densidad de los canales iónicos aumenta con el tamaño de las neuronas, con una notable excepción: el cerebro humano. Según el comunicado de prensa de MIT, Harnett y sus colegas analizaron las neuronas de 10 mamíferos diferentes, el estudio electrofisiológico más extenso de este tipo, e identificaron un "plan de construcción" que es válido para todas las especies que examinaron, excepto los humanos. Sin embargo, las neuronas humanas resultaron ser una sorprendente excepción a esta regla. Por ejemplo, según reporta Science Alert, para bombear iones a través de las dendritas -terminales de las neuronas dedicadas principalmente a la recepción de estímulos y a la alimentación celular- se necesita energía.
El cerebro humano es el sistema más complejo que se conoce, por lo que los misterios que engloba, son aún difíciles de descifrar. La idea del cerebro triple de Paul MacLean se fundamenta en la idea de que en el encéfalo humano habitan 3 sistemas cerebrales distintos, con sus propias lógicas de funcionamiento, y que cada uno de ellos ha ido apareciendo en nuestra línea evolutiva de manera secuencial, el uno sobre el otro. El cerebro reptiliano: Cuando hablamos de cerebro reptiliano, nos referimos a la zona más baja del prosencéfalo, donde están los llamados ganglios basales, y también zonas del tronco del encéfalo y el cerebelo, responsables del mantenimiento de las funciones necesarias para la supervivencia inmediata. Esta estructura se limitaría a hacer que aparezcan conductas simples e impulsivas, parecidas a rituales que siempre se repiten del mismo modo, dependiendo de los estados fisiológicos del organismo: miedo, hambre, enfado, etc. Su utilidad tiene que ver con el aprendizaje. El neocórtex es el hito evolutivo más reciente del desarrollo de nuestro cerebro. En esta estructura tan compleja reside la capacidad para aprender todos los matices de la realidad y de trazar los planes y las estrategias más complicadas y originales.
