Monografia Final De Psicobiologia

I. EVOLUCION DEL ENCEFALO A PARTIR DE LOS PRE-HOMINIDOS

1.1 INTRODUCCION

La naturaleza tiene una historia de 4.600 millones de años, y a lo largo de su evoluci6n ha terminado dando lugar a su más preciado producto: la cognici6n, que básicamente ha tenido su origen y desarrollo con el surgimiento del sistema nervioso en los últimos 500 millones de años. La vida apareci6 de manera discreta hace unos 3,6 millardos de años, con un lento proceso de creaci6n de proteínas y de nucleótidos, el desarrollo del código genético, la aparición de mutaciones y la selección natural. Hace 10 millones de años aparecieron los hominoides, que se dividieron en póngidos y homínidos. La marcha bípeda apareció en los últimos 5 millones de años, y el hombre, supuesto portador de los mayores desarrollos de la inteligencia, sólo tiene una historia de 2 millones de años, siendo su mejor representante el homo Sapiens Sapiens, aparecido en los últimos 100.000 años, a partir del cual se consolidó el lenguaje y la conciencia de sí. Nuestra existencia en tanto que seres conscientes es una oportunidad excepcional y quizá un fenómeno único e irrepetible en la naturaleza y en la evoluci6n. Guardando las proporciones en la escala del tiempo, se podría decir que la cognición acaba de aparecer en el último segundo de la evolución. ¿Que ha hecho posible este regalo de la naturaleza y de la vida? ¿Que hizo posible el surgimiento del sistema nervioso cognoscente? Los siguientes son algunos de los eventos críticos que se comentaran en este espacio, y que se conocen como claves en el origen y desarrollo de la COGNICION.

1. 2 POTENCIAL DE ACCION y MIELINIZACION

El surgimiento del axón, de los canales de sodio y de los potenciales de acción permitió a las células comunicarse a distancia, lo que a su vez posibilitó la evolución de animales grandes y complejos. La mielinización, innovación crucial en los vertebrados, mejoró la velocidad de comunicaci6n, gracias a la conducción saltatoria, y permiti6 una comunicación más eficiente sin necesidad de aumentar el tamano del cerebro.

1. 3. OXIGENO Y EVOLUCION: HEMOGLOBINA Y HOMOCIANINA.

El cambio de homocianina por hemoglobina ha tenido un impacto enorme en la evolución. La sangre de los cefalópodos, que es verde, contiene homocianina, una proteína basada en el cobre, que transporta oxígeno a los tejidos. La homocianina puede llevar sólo el 25% del oxígeno que lleva la hemoglobina de los vertebrados basada en el hierro. Así pues el cerebro (de los vertebrados) dispone de mucho mas oxígeno para realizar sus actividades.

1.4 . ESTABILIDAD Y VARIABILIDAD EN LAS ESTRUCTURAS CEREBRALES

Existen estructuras con enorme estabilidad y otras con gran variabilidad en el curso de la evolución. Se han reportado hasta 14 tipos de receptores de serotonina, algunos de los cuales datan de 800 millones de años atrás, por lo que algunos de esos receptores aparecieron desde antes de que existieran los primeros cerebros. La aparición de diferentes receptores se debió a una serie de duplicaciones genéticas, y los más recientes en la escala evolutiva parecen tener relación con conductas de socialización. Los monos que reciben fármacos que aumentan los niveles de serotonina muestran mayores conductas de acicalamiento con las hembras (Raleigh et al., 1980).

La neocorteza, en contraste con el sistema serotoninérgico, que está en todos los vertebrados, sólo está presente en los mamíferos. Su tamaño es muy variable y está relacionada con la masa corporal. La neocorteza es una capa plegada de tejido neural, de un par de milímetros de grosor, que en el humano equivaldría a un mantel de 200.000 mm2. El surgimiento de la corteza es paralelo al surgimiento de funciones cada vez mas elaboradas y complejas; probablemente evolucionó como parte del conjunto de adaptaciones relacionadas con la homeostasis termica.

Dado que los mamíferos eran pequeños y tenían una capacidad limitada de almacenar energía en forma de grasa, sufrían constantemente la amenaza de morir de inanición. La neocorteza almacena información sobre la estructura del entorno a fin de que el mamífero pueda encontrar fácilmente comida y otros recursos necesarios para sobrevivir.

1.5. INDICE DE ENCEFALIZACION Y ESTRUCTURA CEREBRAL

El tamaño absoluto del encéfalo no es una buena medida de la inteligencia, ya que su volumen depende del tamaño del cuerpo. Los humanos tenemos un peso del cerebro en torno a los 1250-1350 gramos. Pero no somos los mamíferos con el mayor encéfalo, nos superan los grandes mamíferos como elefante africano (alrededor de 5.600 g de encéfalo) o las ballenas (6.800 g). El encéfalo cumple otras misiones, como la coordinación del funcionamiento resto del cuerpo, y por lo tanto debe ser grande en especies de gran tamaño corporal..

Para corregir este fenómeno y conocer el tamaño relativo del encéfalo, podemos elaborar un índice entre el tamaño del cuerpo y el encéfalo. Sin embargo, el resultado de este índice nos da resultados mayores para los mamíferos más pequeños, como los ratones o musarañas.

Esto sucede porque el tamaño del cuerpo y el del cerebro crecen de forma alométrica, es decir que las proporciones entre los órganos cambian al aumentar el tamaño corporal. Así, en los mamíferos el tamaño del encéfalo crece más despacio que el tamaño del cuerpo, y el encéfalo se va haciendo proporcionalmente menor al aumentar el tamaño del cuerpo..

El único método para comparar el encéfalo de especies de tamaños diferentes es la de calcular el peso encefálico que debería tener según su peso corporal (valor esperado) y comparar dicho peso con su peso encefálico real (valor encontrado). El índice entre valor esperado y el valor real se conoce como índice de encefalización. Si el índice es igual a 1, esa especie tiene el tamaño de encéfalo que le corresponde a su tamaño corporal. Si el valor es superior a 1 los encéfalos son mayores de lo esperado. El punto crucial en la elaboración de estos índices de encefalización es la elección del grupo con el que se hayan los valores esperados..

La relación existente entre el peso del encéfalo y el peso corporal, en los mamíferos, puede resumirse en la siguiente función:.

0’667 Peso encefálico = 0'12 x (Peso corporal)

Pero cuando se quieren comparar especies de mamíferos que están muy próximas entre sí, como es el caso de los antropomorfos y los homínidos, es preferible calcular el peso encefálico esperado referido al grupo al que pertenece la especie problema. Robert Martin ha propuesto para los primates haplorrinos (grupo al que pertenecen tanto los antropomorfos como los homínidos) una variación en la fórmula usando el exponente 0'75.

De esta forma los humanos tienen un tamaño del encéfalo superior a 7 veces la de un mamífero de su tamaño, pero respecto a los primates haplorrinos es sólo unas 3,2 veces superior.

El tamaño del encéfalo puede ser calculado en los fósiles midiendo el espacio que aloja la cavidad craneal y que contiene tres órganos: el cerebro, el cerebelo y el bulbo raquídeo. Esta capacidad craneal es casi equivalente al peso del encéfalo (a una capacidad de 1000 cc le corresponde un peso de 971 g).

La estimación del peso corporal en las especies fósiles es más problemática porque no existe ninguna medida esquelética que lo refleje directamente. Debemos estimar el peso a partir de las medidas de algunas partes del esqueleto que estén correlacionadas con él, como son el tamaño de las articulaciones o epífisis por donde se trasmite gran parte del peso del cuerpo (las articulaciones de fémures y tibias, o las vértebras lumbares y sacras en el caso de los bípedos). Utilizando los datos de pesos corporales y el tamaño de las articulaciones en primates vivos podemos hallar la relación matemática entre ellos.

En el caso de los homínidos, dado que todos ellos tienen un tipo de locomoción bípeda, la relación que existe en los humanos actuales es la más apropiada para hallar el peso de los fósiles. Pero en el registro fósil son muy escasos los esqueletos asociados a cráneos, donde se pueda calcular en un mismo individuo el peso corporal y la capacidad craneal. El primero de ellos, como hemos visto, es el esqueleto de un joven de Homo ergaster (KNM WT 15000) con 1,6 millones de antigüedad. En muchos de los casos la asignación taxonómica es dudosa y no estamos seguros de la especie a la que pertenecen algunos fósiles. Así, en los primeros homínidos y primeros Homo tenemos que recurrir a los pesos corporales y tamaños de encéfalo calculados sobre diferentes individuos y utilizando diferentes partes del cuerpo.

Los promedios de pesos encefálicos y los índices de encefalización calculados para las primeras especies de homínidos son:

Podemos observar que Australopithecus y Paranthropus tienen una encefalización mayor que los chimpancés pero inferior a los primeros Homo. Entre Homo habilis y Homo ergaster hubo un aumento importante en el tamaño absoluto del cerebro pero que está compensado por el crecimiento del cuerpo, y resulta un valor de encefalización similar. Es decir, el crecimiento del cerebro está vinculado a los primeros representantes del género Homo, que tienen índices de encefalización un 50% mayores que los chimpancés y que representan casi dos tercios del valor de la humanidad actual . En cambio, entre Homo habilis y Homo ergaster el cambio más importante que se produjo fue el cambio del tamaño y

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