Evolución del cerebro humano. ¿Cómo llegamos hasta aquí? ¿Qué nos hace diferentes?

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La evolución ha recorrido un largo camino durante millones de años para producir al cerebro de los seres humanos. Este trayecto parece haber comenzado con la aparición de los primeros sistemas nerviosos en los celentéreos (medusas, anémonas y corales) hace mil millones de años, durante el período precámbrico.

Estos primitivos sistemas nerviosos distaban mucho de parecerse a los encontrados en los mamíferos superiores actuales. En este sentido, la aparición de la neocorteza cerebral se considera el mayor logro evolutivo del sistema nervioso y el sustrato biológico de la mente humana.

La corteza cerebral apareció por primera vez en los pequeños mamíferos del período Jurásico, a partir de este momento, el relojero ciego de la evolución la ha modificado de maneras sorprendentes. Cabría preguntarnos ¿cuál es la fuerza biológica que impulsa a la evolución del cerebro? La respuesta, probablemente, sea la habilidad del organismo para procesar la información.

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Mamífero del Jurásico

 

Cada mutación génica en células clave del neurodesarrollo que favoreciera una corteza más grande y con mejores conexiones nerviosas fue conservada por medio de la selección natural. El proceso no ha sido lineal y ha tenido distintos saltos. Un gran incremento en el tamaño del cerebro de nuestros ancestros ocurrió hace aproximadamente 7 millones de años. El Australopithecus poseía un cerebro aproximadamente del tamaño del de un chimpancé moderno. El cambio se aceleró durante los últimos 2 millones de años y con la aparición del género Homo (humano) se triplico el tamaño del cerebro.

Muchos factores genéticos, ecológicos, sociales e históricos han propiciado el desarrollo excepcional del cerebro humano, un órgano que, según cálculos conservadores, tiene una capacidad de almacenamiento de alrededor de 1150 gigabytes. A continuación, mencionaremos algunos de los factores evolutivos que hacen del cerebro humano un órgano excepcional para procesar información confiriéndonos así nuestro estatus como especie.

 

Mayor corteza, mayor procesamiento.

La necesidad de procesar más información provocó un aumento en las unidades de procesamiento de la corteza cerebral. Las neuronas en la corteza cerebral se organizan en múltiples columnas que funcionan como microcircuitos de procesamiento. Se asume que las columnas surgieron con la finalidad de mantener la mayor cantidad de neuronas conectadas con la menor cantidad de axones posibles.

La adición de columnas provocó un aumento en la superficie cortical; sin embargo, como es necesario que las columnas tengan una comunicación eficiente entre ellas la corteza cerebral no se podía extender indefinidamente. El cerebro de los mamíferos inferiores es liso, no tiene pliegues (circunvoluciones), la necesidad de aumentar la superficie cortical conservando la menor distancia posible entre distintas regiones corticales provocó que el cerebro de los mamíferos superiores se plegara (formara circunvoluciones).

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Más allá del tamaño.

Las diferencias corticales entre los otros mamíferos y los seres humanos no se limitan a la cantidad de superficie total. El cerebro de los seres humanos tiene una proporción mayor de corteza cerebral en zonas que se consideran de asociación de alto orden, entre ellas las que nos permiten la planeación, abstracción y comunicación. Lo que sugiere que una porción mayor de la corteza humana está dedicada al procesamiento conceptual, en oposición de solo el perceptual.

No solo a nivel macroscópico existen diferencias. A nivel microscópico se ha observado en el cerebro humano que algunas regiones corticales, especialmente importantes para las actividades propiamente humanas, presentan diferencias micro-arquitectónicas cuando se comparan con las de otros primates. Esto se explica debido a que durante el desarrollo prenatal los seres humanos presentamos algunos nichos generadores de neuronas únicos en el reino animal.

 

Conectividad rápida y sin demora, el papel de la sustancia blanca.

Dos componentes principales del sistema nervioso central se engloban como sustancia gris y sustancia blanca. La primera está formada por los cuerpos de las neuronas, mientras que la segunda corresponde a las fibras nerviosas (axones recubiertos de mielina) que conectan a las neuronas entre sí.

Mientras que en los primates el volumen de la sustancia gris ha aumentado proporcionalmente al tamaño del cerebro, el volumen de sustancia blanca es desproporcionadamente mayor en los seres humanos. Simplemente el ser humano es el animal con mayor volumen proporcional de sustancia blanca, comparación que se hace drástica cuando nos comparamos con los mamíferos inferiores. Por ejemplo, la sustancia blanca del erizo únicamente ocupa el 6% del volumen cortical, en contraste en el ser humano representa más del 40%.

Los análisis comparativos demuestran que la evolución ha favorecido la progresiva expansión de la sustancia blanca con la finalidad de permitir una comunicación global más eficiente y rápida entre las distintas áreas del cerebro.

 

El cerebro humano no tiene límites. ¿o sí?

Distintos investigadores consideran que, en general, el cerebro humano prácticamente ha alcanzado los límites del procesamiento de información dictados por su diseño biológico (20-30% por debajo del óptimo posible). El aumento desmedido de la masa cerebral no es conveniente pues se perdería capacidad de procesamiento de información. Esto quiere decir que existe un rango de tamaño en el cual el cerebro puede actuar de forma óptima; por arriba o debajo de los valores críticos se reduce el potencial de procesar información. Sin embargo, distintas limitantes de la evolución natural podrían hipotéticamente ser superadas con la intervención genética artificial, por lo que es difícil asegurar un estancamiento absoluto de las habilidades cerebrales humanas. De cualquier forma seguimos logrando cosas extraordinarias como especie portando nuestros humildes 1300 gramos (en promedio) de tejido cerebral.

Sinapsis MX

Fuentes:

  • Hofman MA. Evolution of the human brain: when bigger is better. Front Neuroanat. 2014 Mar 27;8:15.
  • Rakic P. Evolution of the neocortex: Perspective from developmental biology. Nat Rev Neurosci. 2009 Oct; 10(10): 724–735.
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