¿POR QUÉ EL CEREBRO HUMANO ES ESPECIAL? SUZANA HERCULANO-HOUZEL

Gracias a la cocción de la comida, unos primates acumularon una enorme densidad de neuronas en su corteza. Este sería el origen de la unicidad del cerebro humano, según explica la neurocientífica Suzana Herculano-Houzel.

SUZANA HERCULANO-HOUZEL / EL PERIÓDICO

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La neurocientífica Suzana Herculano-Houzel, autora de La ventaja humana.
Extracto de La ventaja humana. Una nueva interpretación del carácter extraordinario del cerebro humano, de Suzana Herculano-Houzel (Biblioteca Buridán, 2018)

Selección a cargo de Michele Catanzaro

Es obvio que somos especiales, ¿no?

Los humanos somos formidables. Nuestro cerebro es siete veces más grande de lo que tendría que ser respecto al tamaño de nuestro cuerpo, y tarda un tiempo extraordinariamente largo en desarrollarse. Nuestra corteza cerebral es la más grande en relación al tamaño total del cerebro, y la sección prefrontal de la misma es también la más grande. El cerebro humano consume una cantidad tremenda de energía: el 25 por ciento de las calorías que necesita diariamente todo el cuerpo para funcionar. En un periodo de tiempo evolutivamente breve ha crecido enormemente y ha dejado rezagados a nuestros primos hermanos, los grandes simios, el tamaño de cuyo cerebro apenas es una tercera parte del nuestro. Así que el cerebro humano es realmente especial, ¿no?

Pues no, si hemos de dar crédito a las nuevas pruebas surgidas de mi laboratorio y que el lector está a punto de descubrir en los capítulos que vienen a continuación. Nuestro cerebro es notable, sí, pero no es especial en el sentido de que sea una excepción respecto a las reglas de la evolución, o que sea destacable por tener unas propiedades únicas y exclusivas. Y sin embargo, estamos convencidos de tener el cerebro más capaz de la Tierra, el único capaz de explorar otros cerebros en vez de ser explorado por ellos. Si nuestro cerebro no es un caso especial en la evolución, ¿dónde reside la ventaja humana?

“Nuestro cerebro es notable, sí, pero no es especial en el sentido de que sea una excepción respecto a las reglas de la evolución, o que sea destacable por tener unas propiedades únicas y exclusivas. […] Si nuestro cerebro no es un caso especial en la evolución, ¿dónde reside la ventaja humana?”

Suzana Herculano-Houzel / La ventaja humana

nos como extraordinarios y a juzgar al cerebro humano a la luz de la evolución y de las nuevas pruebas que sugieren una explicación diferente del carácter único de nuestras habilidades cognitivas: la de que nuestro cerebro supera al de los demás animales no porque seamos una excepción en la evolución, sino porque, por razones estrictamente evolutivas, somos la especie que tiene más neuronas en la corteza cerebral, más de las que puede llegar a tener cualquier otra especie. Argumentaré que la ventaja humana se debe, en primer lugar, al hecho de que somos primates y a que, como tales, poseemos un cerebro construido de acuerdo con unas reglas de escala que hacen posible encajar un gran número de neuronas en un volumen relativamente pequeño, en comparación con otros animales. En segundo lugar, somos la especie de primates que se ha beneficiado del hecho de que, hace millón y medio de años, nuestros ancestros descubrieron un truco que permitió a sus descendientes tener un número cada vez mayor, hasta llegar a ser enorme, de neuronas corticales como no ha sido capaz de generarlas ninguna otra especie: la cocción de los alimentos. En tercer y último lugar, gracias a la rápida expansión cerebral que hicieron posible las calorías extras obtenidas por gentileza de la cocina, somos la especie que tiene más neuronas en la corteza cerebral, la parte del cerebro responsable de detectar patrones, razonar lógicamente, anticipar lo peor y prepararse para hacerle frente, desarrollar tecnologías y transmitirlas culturalmente.

Comparar el cerebro humano con el cerebro de docenas de otras especies animales, grandes y pequeñas, ha sido una verdadera lección de humildad, lo que nos recuerda que no hay motivos para suponer que hayamos sido especialmente señalados en la historia evolutiva ni que hayamos sido “elegidos” de algún modo. Confío en que esta nueva interpretación del cerebro humano nos ayudará a apreciar mejor cuál es el lugar de nuestra especie en la Tierra, una especie que, sin tener nada de especial o de extraordinario (dado que sigue las mismas reglas de escala evolutivas que siguen los demás primates) es de hecho notable por sus habilidades cognitivas y, gracias a la excepcional cantidad de neuronas que posee, tiene el potencial de cambiar su propio futuro, para bien o para mal.

Los humanos son los que dominan

Así que somos especiales, o al menos eso es lo que dicen la mayoría de libros de neurociencia. Nuestro cerebro, al parecer, tiene una cantidad impresionante de neuronas, unos 100.000 millones de ellas, y diez veces más de células gliales; tiene una corteza cerebral ampliada, y ha triplicado su tamaño en apenas millón y medio de años –un abrir y cerrar de ojos, evolutivamente hablando–, mientras que el cerebro de los grandes simios ha conservado el mismo tamaño, la tercera parte del nuestro, durante al menos cuatro veces más de tiempo. Los humanos de la especie sapiens coexistieron con los neandertales e incluso se mezclaron con ellos hasta cierto punto, pero finalmente nuestra especie fue la única que prevaleció. Hemos llegado a dominar el mundo de muchas maneras, no solo por el hecho de dominar a los demás animales; los humanos modernos son la única especie que puede ir al lugar que le apetezca del planeta, e incluso a algunos lugares fuera del mismo. 

Tras estas proezas está lo que yo llamo la “ventaja humana.” Que yo sepa, y aunque parezca pretencioso, es un hecho que somos la única especie que se estudia a sí misma y a las demás especies, y que genera un conocimiento que va más allá de aquello que puede observarse de primera mano; que se modifica a sí misma, paliando imperfecciones con cosas como gafas, implantes y operaciones quirúrgicas, alterando de este modo las probabilidades de la selección natural; que modifica su entorno de un modo exhaustivo (para bien o para mal), ampliando su hábitat y llevándolo a los lugares más impensables. Somos la única especie que utiliza herramientas para crear otras herramientas, y tecnologías que amplían la gama de problemas que le es posible abordar; que mejora sus capacidades buscando más y más problemas que resolver, inventando cómo registrar los conocimientos que obtiene y buscando formas de instruir a generaciones futuras que vayan más allá de la enseñanza por demostración directa. Si bien todo esto puede conseguirse sin la posesión de ninguna habilidad cognitiva particular exclusiva de nuestra especie (me extenderé sobre ello más adelante), hemos llevado ciertamente estas habilidades a un nivel de complejidad y flexibilidad que ninguna otra especie es capaz de igualar.

Durante décadas, la ventaja humana pareció residir en una serie de características que hacían de nuestro cerebro una aparente rareza, una excepción a las reglas. Los gorilas son unas dos o tres veces más grandes que nosotros, pero tienen un cerebro con una masa equivalente a una tercera parte del nuestro, lo que hace que el cerebro humano sea siete veces demasiado grande para la masa corporal que tenemos. Este cerebro humano ampliado también consume diariamente más energía de la que parece razonable: una tercera parte del total de energía que necesitamos para hacer funcionar al resto del cuerpo, músculos incluidos, aunque representa apenas un 2 por ciento de nuestra masa corporal. Las reglas que se aplican a otros animales no son de aplicación en nuestro caso. Así pues, considerando que nuestros logros nos distinguen de todos los demás seres vivos, parece perfectamente adecuado que nuestras extraordinarias capacidades cognitivas requieran un cerebro igual de extraordinario.

Dado lo que es capaz de conseguir, el cerebro humano es ciertamente notable. Pero ¿es algo realmente fuera de lo común? Esta es la cuestión central explorada en La ventaja humana. ¿Está nuestro cerebro hecho de cien mil millones de neuronas y diez veces más de células gliales, como vienen diciendo desde hace ya mucho tiempo autores muy respetados? (No, de hecho no lo está). ¿Es realmente siete veces demasiado grande para el tamaño de nuestro cuerpo? (Lo es, pero solo si comparamos a los humanos con los grandes simios, que resultan ser ellos la excepción en este sentido, y no nosotros). ¿Consume realmente una cantidad extraordinaria de energía? (No si tenemos en cuenta el número de neuronas de que consta). Pues si resulta que el cerebro humano no es extraordinario, ¿cómo consigue llevar a cabo proezas tan notables?

¿Y cómo ha llegado la especie humana, y no ninguna otra, a poseer unas habilidades cognitivas tan notables? ¿Qué sucedió en la evolución que llevó a nuestra especie a dominar a todas las demás? ¿Cómo es que fueron los humanos, y no los grandes simios, los que llegaron a tener un cerebro tan grande en un tiempo tan corto? ¿Puede considerarse la evolución una progresión de formas de vida que termina con la aparición de los humanos, que serían su auténtica culminación?

Los humanos arriba de todo: la evolución como progreso

De manera nada sorprendente, la historia de cómo el cerebro humano llegó a ser considerado especial está entretejida con la historia de la propia evolución, y durante mucho tiempo, ambas historias fueron interpretaciones basadas en un número demasiado escaso de hechos.

La vida ha ido cambiando a lo largo del tiempo geológico y lo ha hecho desde el momento mismo de su aparición hace 3.700 millones de años. Esto es un hecho, pues no depende de ninguna interpretación, del mismo modo que también es un hecho que en el registro fósil no se encuentran seres humanoides de más de cuatro millones de años: somos una “invención” muy reciente. Estos cambios de la vida a lo largo del tiempo, que se conocen con el nombre de “evolución”, hace menos de doscientos años que se reconocen. Desde entonces, el propio concepto de evolución ha ido evolucionando, desde una progresión hacia la perfección hasta un simple cambio a lo largo del tiempo, que es el punto de vista moderno, como quedará claro en este mismo capítulo. El no reconocimiento de la evolución, de todos modos, no impidió nunca a los humanos estudiar al menos algunos de sus hechos: la maravillosa diversidad de formas de vida creadas por ella.

Enfrentado a la diversidad, nuestro cerebro crea automáticamente categorías que asigna incluso a las formas más indómitas de diversidad. Del mismo modo que los utensilios que se utilizan para escribir se clasifican como “plumas” o “lápices”, y los vehículos con ruedas como “coches”, “camiones” o “bicicletas”, las formas de vida visibles a simple vista han sido categorizadas, al menos desde los tiempos de Aristóteles, hace unos 2.300 años, como “plantas” o “animales.” Pero Aristóteles fue más allá y concibió una “Gran Cadena del Ser” –una scala naturae o escala natural– que disponía todas las cosas de la naturaleza en una escala jerárquica fija de categorías en orden descendente, con el Primer Motor en la parte más alta, los minerales en la más baja, y los animales en un lugar intermedio, ordenados por “el grado de perfección de sus almas.” En la escala jerárquica de la naturaleza tal como fue aceptada durante siglos, los humanos ocupaban el segundo lugar, y antes que ellos solo estaba Dios.

Hasta la aparición de la evolución como cambio en el tiempo, esta jerarquía era fija: las formas de vida en todas sus categorías habían sido y serían siempre las mismas, y los naturalistas enmarcaban sus ideas y sus observaciones sobre la diversidad de la vida de acuerdo con esta escala natural inalterable. Durante los siglos XVIII y XIX, sin embargo, el descubrimiento de un número cada vez mayor de fósiles particulares en capas geológicas de una determinada edad llevó inexorablemente al nuevo concepto de la mutabilidad a lo largo del tiempo de la colección entera de seres vivos, y en 1859 Charles Darwin conceptualizó la evolución para las generaciones futuras. A la luz de la evolución, a la escala de la naturaleza se le añadió un eje temporal, y para muchos se convirtió en una escala evolutiva por la que ascendían supuestamente los organismos a medida que iban evolucionando, con el tiempo, desde simples a complejos. En vez de ser considerada como fija, la gran escala de la naturaleza empezó a ser vista como una escala que se desplegaba con el paso del tiempo, extendiéndose hacia arriba, hacia los humanos. Era por tanto lógico que los humanos solo apareciesen en fecha reciente en el registro fósil.

“Argumentaré que la ventaja humana se debe, en primer lugar, al hecho de que somos primates […] En segundo lugar, somos la especie de primates que se ha beneficiado de[…] la cocción de los alimentos. En tercer y último lugar, gracias a la rápida expansión cerebral que hicieron posible las calorías extras obtenidas por gentileza de la cocina, somos la especie que tiene más neuronas en la corteza cerebral.”

Suzana Herculano-Houzel / La ventaja humana

Así era como razonaba, por ejemplo, el neurólogo alemán Ludwig Edinger, considerado por muchos como el padre de la neuroanatomía comparativa. A finales del siglo XIX, Edinger consideraba la evolución del cerebro (de manera acorde con Darwin) como progresiva y unilineal (conforme a la versión ‘telescópica’ de la escala aristotélica desplegándose a lo largo del tiempo evolutivo): desde los peces a los anfibios, de estos a los reptiles, las aves y los mamíferos, y culminando, naturalmente, en el cerebro humano, en un ascenso desde la inteligencia “inferior” a la “superior”, según lo que supuestamente era el orden en el que habían aparecido en la Tierra los diferentes grupos de vertebrados. Durante el proceso de ascender por la escala, razonaba Edinger, los cerebros de los vertebrados existentes habrían retenido estructuras de los que les precedieron. Por consiguiente, a la luz de la evolución progresiva, la comparación de la anatomía cerebral de las especies existentes debería revelar el origen de las estructuras más recientes a partir de las más antiguas. Las supuestas pruebas de “vidas pasadas” en las estructuras cerebrales modernas concordaban con la ley de la recapitulación que había sido formulada por el embriólogo alemán Ernst Haeckel en 1886 con el aforismo “la ontogenia recapitula la filogenia” (es decir, el desarrollo embrionario recapitula la evolución): Haeckel sostenía que el desarrollo de las especies más recientes (más “avanzadas”) pasaba por diferentes fases representadas por las formas adultas de especies más antiguas (más “primitivas”). Edinger proyectó sobre los cerebros adultos de diferentes especies lo que Haeckel creyó ver en sus embriones.

Y así fue como, a comienzos del siglo XX y en consonancia con la idea de la evolución progresiva desde los peces a los anfibios, de estos a los reptiles, a las aves y a los humanos, en particular mediante incrementos graduales en complejidad y tamaño, Edinger sugirió que cada nuevo grupo de vertebrados en la evolución adquiría una subdivisión cerebral más avanzada, de modo parecido a como, a lo largo del tiempo, las capas geológicas de la Tierra se iban formando unas encima de otras (figura 1.2). La estratificación de estas subdivisiones recordaba las principales divisiones del sistema nervioso central humano (médula espinal, bulbo raquídeo, pons, cerebelo, diencéfalo, mesencéfalo y telencéfalo), reconocibles en todos los vertebrados. Convenientemente, el telencéfalo –la capa superior y, en consecuencia, supuestamente la más reciente– es la que más difiere en tamaño entre las especies, y destaca claramente en el cerebro humano, donde representa casi el 85 por ciento de la masa cerebral total.

En 1908 Edinger propuso que la preeminencia del telencéfalo en los mamíferos, y particularmente en los humanos entre todos los mamíferos, era un indicio de que el estatus evolutivo de los humanos era el “más alto” de todos los animales. Sostenía que el propio telencéfalo también había evolucionado progresivamente mediante la adición de capas: una parte ancestral del telencéfalo (el núcleo estriado) controlaba la conducta instintiva, y había sido seguida por la adición de un cerebro más nuevo (el pallium o córtex), que controlaba el aprendizaje y la conducta inteligente, y esta parte era la más desarrollada en los humanos. ) Se comprobó que el telencéfalo primordial de los peces tenía un córtex pequeño y un núcleo estriado más grande, a los que en los reptiles se había sobrepuesto un nuevo nivel cortical y estriado. En las aves habría evolucionado un núcleo estriado hipertrofiado, pero no nuevas regiones corticales; en los mamíferos, en cambio, se pensaba que había evolucionado el último y más decisivo estrato, encima de las regiones corticales primitivas: el neocórtex. Este punto de vista ha llegado a ser el dominante en neurociencia y fue codificado en un importante texto de neuroanatomía comparativa en 1936.

La idea (errónea) según la cual el neocórtex era un invento reciente de los mamíferos superpuesto como una capa encima de estructuras más antiguas consiguió la aceptación suficiente para llegar al siglo XXI cuando el neuroanatomista Paul McLean propuso en 1964 su punto de vista sobre un “cerebro triuno” consistente en un complejo reptiliano (desde el bulbo raquídeo a los ganglios basales) al que se habría sobrepuesto un “complejo paleomamífero” (el sistema límbico) y posteriormente un “complejo neomamífero” (el neocórtex). La equiparación, intuitiva pero incorrecta, entre evolución y progreso, junto con el atractivo concepto de un cerebro reptiliano primitivo supuestamente incapaz de hacer algo tan complejo como el neocórtex mamífero, atrajo la atención de los medios de comunicación cuando fue presentada por Carl Sagan en 1977 en su popular libro Los dragones del Edén.

Pero el cerebro triuno o triúnico es solo una fantasía. A medida que se fueron descubriendo más y más fósiles de saurópsidos (el nombre correcto de los dinosaurios), algunos de ellos con plumas, se fue haciendo evidente que los modernos lagartos, cocodrilos y aves eran parientes próximos, todos ellos considerados reptiles (aves incluidas), mientras que los modernos mamíferos habrían surgido de forma separada, y muy pronto, a partir de un grupo cercano en los comienzos de la vida amniota. Los mamíferos, por consiguiente, nunca habrían sido reptiles o aves en el pasado evolutivo; el cerebro de los mamíferos es al menos tan antiguo como el cerebro de las aves y de otros reptiles, si no más antiguo, simplemente siguió un camino evolutivo diferente. De hecho, los estudios neuroanatómicos modernos han mostrado que el “cuerpo estriado” de las aves tiene la misma organización y funciones que el córtex de los mamíferos: son simplemente dos diseños diferentes de una estructura que funciona de manera muy parecida. Y si los mamíferos no descendían de unos seres reptilianos, no podían tener un cerebro que hubiese sido construido añadiendo nuevas capas encima de un cerebro de tipo reptiliano. Comparar el cerebro de un mamífero con el de un reptil y suponer que uno se ha formado añadiendo nuevas estructuras a modo de capas encima del otro es tan absurdo como observar el parecido entre dos primos hermanos humanos y concluir que uno de ellos ha nacido del otro. De todos modos, ha resultado muy difícil deshacerse de la noción de un cerebro “reptiliano” ancestral, y hasta hace muy poco muchos neurocientíficos carentes de una buena formación en biología evolutiva han comparado cerebros de mamífero con cerebros de reptil o de ave como si estuvieran contemplando el pasado evolutivo.

La escala cerebral ascendente de Edinger está en contradicción con otro hecho evolutivo: las especies no siempre “progresan” hacia formas de vida más complejas a medida que evolucionan. Ciertamente, los seres más complejos que encontramos en cualquier momento del curso evolutivo se han ido haciendo más complejos a medida que la vida ha ido evolucionando; pero unas formas de vida unicelulares mucho más simples siguen dominando la biomasa de la Tierra, y hay ejemplos abundantes de especies que se han vuelto más pequeñas y menos complejas a lo largo del curso evolutivo, como los micromurciélagos y varios parásitos intracelulares. Evolución no es progreso, sino simplemente cambio en el tiempo.

La noción de que la evolución sigue los pasos del desarrollo de especies anteriores y que crea nuevas especies añadiendo nuevos niveles a los programas de desarrollo preexistentes –otro de los pilares del punto de vista de Edinger– fue también refutada por las pruebas recogidas en los estudios del desarrollo embrionario realizados en el siglo XX. La biología del desarrollo evolutiva moderna considera que las diferencias entre especies animales adultas surgen debido a modificaciones evolutivas en su programa de desarrollo, es decir, que la filogenia tiene lugar mediantes cambios en la ontogenia, exactamente lo contrario de lo que había dicho Haeckel. Cuando el programa de desarrollo cambia surgen nuevas formas de vida, ni más ni menos “avanzadas” que las anteriores: simplemente diferentes.

De todos modos, basándose en la versión “evolutiva” de la escala de la naturaleza, Edinger estableció las bases de una nomenclatura que ha sido utilizada durante un siglo para definir las subdivisiones cerebrales de todos los vertebrados, una nomenclatura que, mediante el popular modelo triuno de McLean, ha influido hasta hoy mismo en los conceptos populares de la evolución cerebral. Y lo que es aún más importante: Edinger inició una escuela de pensamiento que equiparaba “evolución cerebral” con “progreso” y que iba a dar cobertura a uno de los relatos dominantes sobre lo que da a los humanos una ventaja cognitiva sobre otros animales: la idea de que el cerebro humano –o el córtex cerebral, o el córtex prefrontal, o la cantidad de tiempo que tarda en madurar, o la cantidad de energía que consume– es “más grande de lo debido.”

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