Historias para contar junto al fuego (I)

脡sta es una recopilaci贸n de algunos de los trabajos de mis alumnos del curso Evoluci贸n Cognitiva Humana impartido a trav茅s de INEURO. Espero que los disfrut茅is y que os entusiasme la calidad de los mismos, como me pas贸 a m铆.


BIOAC脷STICA EVOLUTIVA: EXPLORANDO LOS OR脥GENES DEL HABLA

Por Amara Quir贸s S谩nchez

Introducci贸n

El lenguaje hablado es una capacidad comunicativa 煤nicamente presente en la especie humana. No solo permite que nos comuniquemos entre nosotros, sino que tambi茅n es clave para la transmisi贸n del conocimiento adquirido de generaci贸n en generaci贸n. Por lo tanto, la aparici贸n del habla es de suma importancia para el desarrollo evolutivo y tecnol贸gico de la especie.

Gracias al registro f贸sil, conocemos la anatom铆a 贸sea de las especies humanas del pasado y podemos relacionarlas con sus funciones correspondientes. En un primer paso, es necesario elegir con exactitud las estructuras biol贸gicas espec铆ficas para la funci贸n nos interesa estudiar. Por esta raz贸n, podemos preguntarnos 驴qu茅 requisitos se consideran indispensables para la producci贸n vocal controlada? Bas谩ndonos en las anteriores premisas, podemos precisar 4 aspectos

  1. Un aparato fonador funcional que implica variaciones anat贸micas en la laringe que se pueden estudiar a trav茅s del registro f贸sil de la base del cr谩neo y el estudio de las v铆as respiratorias altas, en concreto, del hueso hioides
  2. El desarrollo cerebral de las 谩reas implicadas en el lenguaje y las conexiones neurol贸gicas necesarias entre dichas 谩reas con la laringe y del control voluntario de las vocalizaciones.
  3. La presencia la mutaci贸n del gen FOXP2
  4. Un sistema auditivo evolucionado capaz de ser eficaz en el registro del habla humana.

Aparato fonador: la laringe

El estudio de la morfolog铆a de la laringe en el registro f贸sil en la actualidad es controvertido, puesto que al no conservarse las partes blandas que lo conforman es necesario realizar inferencias a trav茅s los huesos de la base del cr谩neo y hioides que no siempre se conservan en buenas condiciones.

Anatom铆a basicraneal

La base del cr谩neo es sustancial para reconstruir la morfolog铆a de la cara. En principio, porque en ella se insertan los m煤sculos necesarios para la vocalizaci贸n, pero sobretodo porque su grado de flexi贸n es clave para valorar la posici贸n de la laringe en la especie estudiada (en el plano sagital, del paladar 贸seo al foramen magnum). Podemos afirmar que basicr谩neos poco flexionados indican laringes altas y basicraneos muy flexionados, implicar铆an laringes bajas. Seg煤n los f贸siles estudiados, asustralopithecus y paranthropus presentan una anatom铆a basicraneal similar a la de los chimpanc茅s. Los neandertales son los que presentan una anatom铆a basicraneal mas similar a los humanos (Martinez y Arsuaga 2009).

En la actualidad, son varios los estudios que sugieren la existencia de especies de primates que presentan una posici贸n de la laringe elevada que les permite una fonaci贸n inteligible, por lo que la importancia de su posici贸n para determinar la existencia de lenguaje hablado pierde cada vez m谩s peso.

Seg煤n Fagot (2018), los babuinos tienen los elementos anat贸micos (m煤sculos orofacialies) necesarios para la fonaci贸n, pero le faltan las 谩reas cerebrales espec铆ficas desarrolladas y sus conexiones con la laringe necesarias para producir vocalizaciones.

En una l铆nea similar, Bergman (2019) sostiene la hip贸tesis de que la capacidad vocal esta latente en primates no humanos, siendo clave en la evoluci贸n humana dicho control cognitivo y volitivo del aparato fonador (no en s铆 sus adaptaciones anat贸micas).

En cuanto a los Hominini, destacan el trabajo de Nishimura (2006) que demuestra que la laringe de los chimpanc茅s desciende de una forma similar a la que lo hacen los humanos. Adem谩s apunta a que el hecho de presentar laringe descendida puede no ser debido a cambios por necesidades ling眉铆sticas, si no a que pudo evolucionar por presiones selectivas diferentes en un ancestro com煤n a los hominoideos.

El hueso hioides

La presencia del hueso hioides en el registro f贸sil es bastante limitada. Se conservan 5 ejemplares de las diferentes especies humanas:

  1. Australopitecus afarensis, 1 ejemplar (Dikika, Etiop铆a) que presenta una morfolog铆a del hueso hioides similar al de los chimpanc茅s.
  2. Homo heildelbergensis, 2 ejemplares (Sima de los Huesos, Burgos) que presentan una morfolog铆a igual que la de los humanos modernos
  3. Homo neanderthalensis, 2 (1 en el yacimiento de Kebara y otro en el yacimiento del Sidr贸n en Asturias) ejemplares que presentan una morfolog铆a igual que la de los humanos modernos.

Seg煤n estos datos, tanto H. heildelbergensis (pre-neandertales) como H. neanderthalensis presentaban huesos hioides que sugieren que sus v铆as a茅reas superiores podr铆an ser similares a los humanos actuales, lo cual podr铆a facilitar sus capacidades comunicativas.

Desarrollo de las estructuras cerebrales: 谩reas de Broca y Wernicke

La implementaci贸n de las im谩genes obtenidas mediante la tomograf铆a computarizada en las investigaciones sobre evoluci贸n humana, han permitido obtener modelos precisos de la cavidad interna del cr谩neo denominados endocastos. La t茅cnica consiste en procesar mediante el software adecuado las im谩genes obtenidas en la TC. De esta manera, se pueden reconstruir las cavidades craneales generando modelos en 3D que nos permiten tanto calcular vol煤menes, como realizar mediciones de las diferentes partes.

Las estructuras cerebrales que se relacionan con las capacidades ling眉铆sticas son el 谩rea de Broca en (situada en la tercera circunvoluci贸n frontal) y Wernicke (situada circunvoluci贸n temporal anterior) ambas en el hemisferio izquierdo. En humanos, ambas forman protuberancias sobre la superficie cerebral por lo que dejan sendas improntas en el endocr谩neo (aunque el 谩rea de Wernicke en mucha menor medida que la de Broca), facilitando su estudio a trav茅s de la obtenci贸n de los moldes craneales. En primates no humanos, estas 谩reas no dejan tales protuberancias en la superficie encef谩lica.

En esta l铆nea, el estudio de los moldes endocraneales de los primeros homininos, muestran un 谩rea de Broca m谩s desarrollada que en los grandes simios, y que en australopithecus y parantrhopus. As铆 mismo, el estudio de los endocastos de H. heildelbergensis y H. neanderthalensis refleja un desarrollo de dicha 谩rea igual que el de los H. sapiens modernos.

Estudios moleculares: gen FOXP2

Tras la separaci贸n del linaje humano de los chimpanc茅s, se produjeron dos mutaciones en la regi贸n codificante de el gen FOXP2, afectando a las 谩reas cerebrales conectadas por circuitos cortico-basales fundamentales para la capacidad de hablar. As铆 mismo, esta mutaci贸n impulsa la capacidad cerebral de conceptualizar y pudo ser esencial para la aparici贸n de la comunicaci贸n oral. Esos alelos, est谩n presentes tanto en H. sapiens como en H. neanderthalensis.

Estudio de la audici贸n: bioac煤stica evolutiva

Como ya hemos mencionado anteriormente, las estructuras del aparato fonador no se conservan en el registro f贸sil. Este hecho unido a los diversos estudios que ponen en cuesti贸n la posici贸n de la laringe como elemento clave para la producci贸n vocal, hizo necesario dirigir la atenci贸n a otras estructuras presentes en el sistema de comunicaci贸n para explorar los or铆genes del lenguaje hablado. El equipo de investigadores de los yacimientos de la sierra de Atapuerca (UAH) y la c谩tedra de otoac煤stica evolutiva y paleoantropolog铆a de la universidad de Alcal谩, decidieron hace unos a帽os dar un giro a las investigaciones sobre el origen del habla, poniendo el foco en el receptor (aparto auditivo) en lugar de en el emisor (aparato fonador), utilizando para ello el an谩lisis de los audiogramas, tanto en cuanto a transmisi贸n de la potencia sonora, como el ancho de banda ocupado que est谩 en estrecha relaci贸n con la recepci贸n de el habla humana.

Bioac煤stica evolutiva

El bi贸logo esloveno Iv谩n Regen define a la bioac煤stica como una rama de la ciencia que se obtiene como el resultado de fusionar la ac煤stica con la biolog铆a, y su objetivo es estudiar tanto las se帽ales sonoras producidas por los seres vivos como su transmisi贸n y recepci贸n. En su aplicaci贸n a la paleoantropolog铆a, nos permite explorar las capacidades auditivas del de los primeros integrantes del g茅nero homo as铆 como de los primates no humanos actuales. As铆, mediante el estudio de los patrones de audici贸n registrados a trav茅s de audiogramas, podemos determinar la sensibilidad de cada especie y el ancho de banda ocupado (rango donde su audici贸n es 贸ptima).

Es un hecho que el o铆do fosiliza bien puesto que la mayor铆a de sus estructuras son 贸seas y se encuentra alojado (protegido) en la densidad del hueso petroso, que forma parte del hueso temporal. En realidad, el verdadero 贸rgano de la audici贸n (receptor) es el 贸rgano de Corti, que se encuentra alojado en la C贸clea y que recibe la energ铆a ac煤stica que hace vibrar la endolinfa (transmitiendo al nervio ac煤stico la informaci贸n que llegar谩 a nuestro cerebro). Por lo tanto, tanto el o铆do externo como el o铆do interno hacen la funci贸n de canal de transmisi贸n, de tal forma que cuando el sonido pasa a trav茅s del o铆do externo y el o铆do medio, sufre un proceso de filtrado ac煤stico, llegando a la c贸clea solo el resultado de dicho filtrado. As铆, se obtiene solo el rango de frecuencias a las que el o铆do presenta mayor sensibilidad.

Para llevar a cabo el estudio de dichas estructuras, los paleont贸logos del equipo de Atapuerca y la COEP de la UAH elaboraron la aplicaci贸n de la tecnolog铆a digital para estudiar los huesos temporales presentes en el registro f贸sil de la Sima de los Huesos con el objeto de explorar sus capacidades auditivas. En primer lugar, se realiz贸 la reconstrucci贸n de las cavidades del OE y OM para obtener modelos en 3D a partir de las im谩genes obtenidas en la TC de los huesos temporales, y se realizaron las mediciones precisas de cada estructura (distancias, vol煤menes, 谩ngulos, 谩reas, etc)

En segundo lugar, mediante la creaci贸n de un complejo modelo biof铆sico (modelo circuital) basado a las ecuaciones ac煤sticas generadas, se elabor贸 un software espec铆fico para la obtenci贸n de datos de filtrado ac煤stico a partir de las mediciones realizadas en el modelo en 3D. As铆, conociendo el filtrado ac煤stico, se puede inferir el ABO, que es el segmento de la frecuencia del audiograma por el que por el que pasa el 95% de la energ铆a. Esto en el caso de los humanos, es el intervalo en el que resuena la voz humana. Teniendo en cuenta estos datos, se puede determinar que la relaci贸n entre el ancho de banda y el lenguaje hablado es muy estrecha, y por esta raz贸n, se puede considerar un elemento clave para explorar la aparici贸n del habla en el g茅nero homo.

En conclusi贸n, la estrecha relaci贸n existente entre el ABO y el lenguaje hablado, pone de manifiesto que no solo se precisa un aparato fonador capaz de emitir vocalizaciones inteligibles, sino que es necesario poseer un aparato ac煤stico desarrollado para procesar el habla humana en favor de un proceso de comunicaci贸n eficiente. Sabemos que en el audiograma los humanos nos situamos en una banda muy ancha que va desde los 500-3000 Herzios (40% m谩s amplio que el de los chimpanc茅s) amplitud necesaria para captar de manera eficaz los sonidos que emitimos al hablar. Con los datos obtenidos a trav茅s de las mediciones en el modelo en 3D del OE y OM de los humanos de la SH, y tras el procesado de los mismos, se obtuvo un ABO compatible con la articulaci贸n del habla, lo cual sugiere que H. heidelbergensis y sobretodo, H. neanderthalensis habr铆an presentado un lenguaje hablado mas o menos complejo, puesto que poseen las capacidades auditivas adaptadas a la comunicaci贸n oral humana.

Conclusi贸n

Algunos investigadores apuntan a que hace medio mill贸n de a帽os, los seres humanos ya 茅ramos capaces de hablar como lo hacemos en la actualidad, lo cual puede sugerir que la aparici贸n del lenguaje podr铆a situarse en especies m谩s remotas dentro del linaje humano.

Se estima que la aparici贸n del lenguaje estuvo en relaci贸n con las condiciones medioambientales acontecidas en el gran valle del Rift africano hace 2 millones de a帽os, que provoc贸 que el clima se volviera mas seco en el este del valle. En consecuencia, los primates locales que viv铆an en las ramas de los arboles de las selvas africanas (donde el h谩bitat cerrado favorec铆a la comunicaci贸n a largo alcance, como hacen los chimpanc茅s) se vieron obligados a hacerse terrestres. De esta forma, pasamos a habitar espacios m谩s abiertos, donde el modo de comunicaci贸n intraespecie era de corto alcance (unos individuos enfrente de otros, el sonido llega limpio). Este hecho unido a la forma de locomoci贸n b铆peda que liber贸 las manos en favor de la elaboraci贸n de herramientas (modo I para Homo habilis, y modo II para Homo erectus,) y que favoreci贸 el desarrollo de ciertas 谩reas cerebrales, pudo dar lugar a las adaptaciones necesarias para la aparici贸n del lenguaje en las especies de humanos arcaicos que les siguieron.


LA MAGNETITA Y SU RELACI脫N CON LAS ENFERMEDADES NEURODEGENERATIVAS

Alexander Araya Tijerino

Introducci贸n

Com煤nmente ha existido en el imaginario colectivo una idea asociada a que una mayor y mejor evoluci贸n humana est谩 estrictamente vinculada con la manipulaci贸n de herramientas, como ocurri贸 en las sociedades originarias con el uso del fuego, la rueda y los artefactos en general, as铆 como el dominio humano sobre otras especies animales.

De alguna manera esto ha tra铆do aparejada la comprensi贸n del desarrollo de las sociedades, de los pueblos y de los individuos humanos al final de cuentas, equiparando el desarrollo tecnol贸gico con el desarrollo humano mismo.

Si bien lo anterior, diferentes investigaciones citadas por Whiteside y Herndon (2018) han dejado de manifiesto que la actividad humana es en s铆 misma generadora de da帽o contra la misma especie en la medida que produce la contaminaci贸n ambiental con efectos directos en el cerebro de las especies, lo anterior, luego de los estudios experimentales con perros y ratas sometidos a procedimientos exploratorios, pero en particular de la especie humana en este caso asociado con la correlaci贸n de enfermedades neurodegenerativas y la contaminaci贸n con residuos de carb贸n en el aire, en particular, en pa铆ses como China e India que no procesan adecuadamente este combustible, tal como informa la International Energy Agency.

El caso de los aerosoles ambientales derivados de la combusti贸n

Tal como retoman Whiteside y Herndon (2018), la combusti贸n de carb贸n supone un tercio de la utilizaci贸n global de la energ铆a y el 40% de la electricidad generada en el mundo.

Contrariamente a la combusti贸n de gas natural, la combusti贸n de carb贸n produce cenizas volantes en cantidades del 10% del peso inicial del carb贸n. Las cenizas volantes pesadas caen debajo de la caldera mientras que las cenizas livianas, llamadas cenizas volantes de carb贸n, se condensan y acumulan en los vapores por encima de la caldera, y salen con los gases de combusti贸n. Considerando que las cenizas volantes de carb贸n son un concentrado de toxinas originalmente presentes en el carb贸n, 茅stas son atrapadas y almacenadas en las naciones occidentales (p. 7).

Como se ha mencionado, en el caso de India y China, no obstante, seg煤n Carlson y Adriano (1993) citado por Whiteside and Herndon (2018) esas toxinas derivadas no se atrapan habitualmente, por lo que las cenizas volantes de carb贸n constituyen un contaminante mayor del aire en estas naciones.

Es posible expandir el an谩lisis en la medida que en otras naciones m谩s occidentales existe una exposici贸n significativa de las personas en general a las centrales t茅rmicas en las que la captura no se realiza de manera eficiente, siendo la atm贸sfera la gran receptora de part铆culas nocivas que son absorbidas por los seres humanos, encontr谩ndose correlaciones forenses con este hecho, seg煤n Whiteside and Herndon (2018) citando un trabajo anteriormente realizado en el que determinaron que 鈥渁 mayor escala existen evidencias forenses, publicadas en revistas cient铆ficas, consistentes con el hecho que el material secretado y dispersado en la atm贸sfera se corresponde con las cenizas volantes de carb贸n鈥 (Herndon, Whiteside, 2017).

De este modo es posible identificar que no existe una relaci贸n lineal, o al menos no va estrictamente en la misma direcci贸n, entre el desarrollo industrial y el desarrollo humano. Es posible identificar que existen secuelas en los seres humanos que deber谩n ser asumidas como precio por vivir en sociedades industrializadas.

En el sentido descrito, el problema no solo est谩 en la contaminaci贸n ambiental y sus efectos nocivos en los seres humanos, sino en la interacci贸n que se genera a nivel org谩nico con nanopart铆culas que se encuentran en estudio desde hace varias d茅cadas, y que guardan relaci贸n con la activaci贸n derivada 铆ntimamente vinculada con la presencia de niveles prominentes de hierro en el cerebro, y en otros 贸rganos incluso, que ocasionan tumores diversos y dificultades gen茅ticas a nivel neurodegenerativo, tal cual es el inter茅s en este art铆culo.

A nivel general, Bakolis, Hammoud, Stewart, Beevers, Dajnak, MacCrimmon, Broadbent, Pritchard, Shiode, Fecht. Gulliver, Hotopf, Hatch y Mudway (2020) sugieren que la Organizaci贸n de Cooperaci贸n y Desarrollo Econ贸micos (OCDE) y la Organizaci贸n Mundial de la Salud (OMS) clasifican la contaminaci贸n atmosf茅rica como la principal causa ambiental de muerte prematura y han llegado a la conclusi贸n de que reduciendo los niveles de contaminaci贸n atmosf茅rica, los pa铆ses pueden aliviar la carga de la enfermedad por un beneficio neto de 135 371 millones de d贸lares.

Estas estimaciones se basan en las asociaciones establecidas entre las exposiciones a la contaminaci贸n atmosf茅rica a corto y largo plazo y la morbilidad y mortalidad cardiopulmonar adversas, pero ahora hay cada vez m谩s pruebas que sugieren impactos en puntos finales neurol贸gicos, con un mayor enfoque en los contaminantes derivados de fuentes de transporte. Estudios observacionales realizados a nivel mundial han vinculado el tr谩fico derivado de exposiciones a la contaminaci贸n del aire con mayor riesgo de demencia, trastornos del espectro autista, trastornos psic贸ticos, esquizofrenia, depresi贸n, ansiedad y el deterioro cognitivo. Espec铆ficamente, un reciente examen sistem谩tico present贸 una prueba biol贸gicamente plausible que considera los efectos de la contaminaci贸n relacionada con las dificultades en la cognici贸n tras el uso de datos de neuroim谩genes. Estos impactos neurol贸gicos implican importantes costos econ贸micos y sociales adicionales que no est谩n actualmente representados en la OMS y la OCDE y debe ser visto contra la realidad que la mayor铆a de las poblaciones urbanas del mundo todav铆a respiran aire contaminado (Publicaci贸n online).

Mizen, Lyons, Doherty, Berridge, Wilkinson, Milojevic, Carruthers, Akbari, Lake, Davies, Mavrogianni, Al Sallakh, Dearden, Johnson y Rodgers (2018) se帽alan que la exposici贸n a la contaminaci贸n del aire, en particular las nanopart铆culas, se cree que tiene tanto los efectos agudos como los irreversibles en la cognici贸n de la infancia, como as铆 como un efecto da帽ino de por vida. Hay un riesgo a largo plazo en los ni帽os expuestos a una mala calidad del aire (O3 鈥 ozono y nanopart铆culas) durante per铆odos cruciales del desarrollo del cerebro. A corto plazo, se cree que la capacidad cognitiva se ve influenciada en la primera infancia por la exposici贸n a los contaminantes del aire, incluyendo O3, nanopart铆culas y 贸xidos de nitr贸geno. La cognici贸n tambi茅n puede verse afectada en edades m谩s avanzadas debido a la capacidad de las nanopart铆culas de penetrar en los pulmones e inhibir el flujo de ox铆geno en el torrente sangu铆neo y en el cerebro. Esta 煤ltima posici贸n tambi茅n es sostenida por Wang, Li, Lv, Byers Kraus, Zhang, Mao, Yin, Shi, Zhou, Zheng, Kinney, Ji, Tang y Shi (2020).

Igualmente, Mizen, et al. (2018) se帽alan que si bien lo anterior, se necesitan m谩s pruebas para cuantificar los efectos de la contaminaci贸n de personas de todos los or铆genes, en particular las que son sensibles a la mala calidad del aire. S贸lo una peque帽a proporci贸n de la salud est谩 determinada por factores gen茅ticos, lo cual lleva a analizar que muchos problemas de salud est谩n determinados por factores sociales y ambientales a los que se les debe prestar atenci贸n. Es particularmente importante que los entornos de mala calidad no sean una carga para los m谩s desfavorecidos.

Lojk, Babi膷, Su拧jan, Bregar, Pavlin, Hafner-Bratkovi膷 y Verani膷 (2020) se帽alan que, en las 煤ltimas d茅cadas, la exposici贸n a las nanopart铆culas (NP) ha aumentado significativamente debido al desarrollo, el aumento del transporte motorizado y el aumento del n煤mero de NP de ingenier铆a utilizados en productos de consumo diurno y aplicaciones biom茅dicas. Esas NP pueden entrar y acumularse en el cuerpo, donde pueden causar problemas graves relacionados con la salud, como se ha indicado en varios estudios in vivo en animales y en estudios epidemiol贸gicos en seres humanos, que muestran la asociaci贸n entre la exposici贸n ambiental/personal a part铆culas ultrafinas y los s铆ntomas adversos para la salud, incluida la neurotoxicidad.

Consecuencias t贸xicas de la contaminaci贸n del aire para el ser humano: el efecto de la neurotoxicidad

De acuerdo con Whiteside and Herndon (2018) en las 煤ltimas d茅cadas, el sistema nervioso central ha sido un blanco sospechoso de los efectos nocivos de la contaminaci贸n del aire.

En una de las primeras investigaciones, se encontr贸 que los humos de carb贸n en interiores eran un factor de riesgo independiente de accidente cerebrovascular, citando la investigaci贸n de Zhang y Zhou (1998). M谩s tarde, la contaminaci贸n atmosf茅rica result贸 ser un importante factor independiente de riesgo de accidente isqu茅mico (pero no hemorr谩gico), de acuerdo con la investigaci贸n citada de Hong, Lee, Kim y Kwon (2002).

Tal como se mencion贸, el primer estudio en mostrar que la contaminaci贸n del aire puede estar relacionada con la presencia de enfermedades neurodegenerativas, fue llevado a cabo en perros ubicados en zonas contaminadas urbanas, de modo tal que los da帽os cerebrales en los perros expuestos (en comparaci贸n con los controles) incluyeron la interrupci贸n de la barrera hematoencef谩lica, degeneraci贸n de neuronas corticales, placas no aneur铆ticas y nudos neurofibrilares. El da帽o tisular fue mayor en la mucosa olfativa, el bulbo olfatorio y la corteza frontal, lo que implic贸 la v铆a nasal como portal de entrada, lo anterior, de acuerdo con las investigaciones de Calder贸n-Garcidue帽as, Azzarelli, Acuna, Garcia, Gambling y Osnaya (2002). De igual forma, se demostr贸 en ratas que las part铆culas ultrafinas inhaladas pueden trasladarse al cerebro, seg煤n Oberd枚rster, Sharp, Atudorei, Elder, Gelein, Kreyling, et al (2004) citados por Whiteside and Herndon (2018).

Estos estudios inician la discusi贸n en relaci贸n con las potenciales posibilidades de afectaciones cerebrales realmente complejas, que representan en la actualidad desaf铆os significativos en los servicios de Neurolog铆a, Neurocirug铆a y Neuropsicolog铆a de diversos hospitales y centros m茅dicos alrededor del mundo.

De modo general, se sabe entonces que 鈥渓a exposici贸n a la contaminaci贸n del aire durante un largo plazo est谩 relacionada con neuroinflamaci贸n, respuesta inmune alterada, alteraci贸n de la barrera sangu铆nea del cerebro, deposici贸n de part铆culas, y acumulaci贸n de placas de amiloides en el cerebro鈥, seg煤n Calder贸n-Garcidue帽as, Solt, Henr铆quez-Rold谩n, Torres-Jard贸n, Nuse, Herritt, Villarreal-Calder贸n R, Osnaya, Stone, Garc铆a, Brooks, Gonz谩lez-Maciel, Reynoso-Robles, Delgado-Ch谩vez, Reed (2008).

Ese aumento en la incidencia de los tumores cerebrales primarios y de las enfermedades del desarrollo y neurodegenerativas en las 煤ltimas d茅cadas, es lo que Lojk et al. (2020) precisan en relaci贸n con lo sorpresivo que pueden resultar estos padecimientos, en particular porque se desconoce la etiolog铆a exacta de estas enfermedades, pero los contaminantes ambientales, incluyendo los NP (nanopart铆culas) se mencionan frecuentemente como uno de los factores de riesgo. En este sentido, plantea que estudios recientes reportaron el hallazgo de nanopart铆culas de magnetita derivada de la combusti贸n en los cerebros de pacientes con Alzheimer, pero no se han llevado a cabo tales estudios para las nanopart铆culas dise帽adas. Desafortunadamente, la investigaci贸n de los riesgos potenciales para la salud derivados de la exposici贸n a las nanopart铆culas va en la l铆nea del r谩pido desarrollo industrial y la comercializaci贸n de la nanotecnolog铆a.

Maher, Ahmed, Karloukovski, MacLaren, Foulds, Allsop, Mann, Torres-Jard贸n y Calderon-Garciduenas (2016) confirman tambi茅n en su estudio denominado Magnetite pollution nanoparticles in the human brain (Las nanopart铆culas de contaminaci贸n de magnetita en el cerebro humano) que los an谩lisis magn茅ticos de muestras de cerebro humano han identificado la presencia de nanopart铆culas de magnetita, siendo que se cree que estas nanopart铆culas se han formado por procesos biol贸gicos.

Lojk et al. (2020) contin煤an argumentando que, aunque la esperada acumulaci贸n de nanopart铆culas en el cerebro puede ser baja debido a las efectivas barreras protectoras, incluso esas concentraciones pueden ser problem谩ticas debido a la especificidad del tejido cerebral. Debido a la capacidad limitada de los sistemas inmunol贸gico y de eliminaci贸n del cerebro, las nanopart铆culas tienden a acumularse e inducir estr茅s celular durante per铆odos prolongados, lo que puede causar estr茅s oxidativo cr贸nico e inflamaci贸n, que a la vez puede dar lugar a cambios neurodegenerativos, y es justo en este sentido en el que se pueden producir anormalidades gen茅ticas que ataquen el cerebro, posici贸n tambi茅n sostenida por Hautot, Pankhurst, Khan y Dobson (2003) en su estudio Preliminary evaluation of nanoscale biogenic magnetite in Alzheimer鈥檚 disease brain tissue (Evaluaci贸n preliminar de la nanoescala biog茅nica de la magnetita en el tejido cerebral de la enfermedad de Alzheimer).

El caso concreto de la magnetita en el organismo

De acuerdo con la literatura, Noval, Ochoa y Carriazo (2016), as铆 como Hautot, et al. (2003) se帽alan que la magnetita es un mineral, 贸xido de hierro, nanopart铆cula f茅rrica o ferrosa, es un material inorg谩nico con una estructura de espinela inversa -espina, forma cristalina puntiaguda, (FeFe2O4)- en el desarrollo de un n煤mero importante de reacciones qu铆micas de inter茅s cient铆fico, tecnol贸gico y ambiental.

El hierro, seg煤n Hautot et al. (2003) es esencial para pr谩cticamente todos los organismos vivos. Sin embargo, algunas formas de hierro son potencialmente t贸xicas para las c茅lulas vivas.

Citando a diversos autores, Noval et al. (2016) sintetizan lo siguiente en relaci贸n con las propiedades de esta sustancia, y que permite situar la direcci贸n a la cual se pretende llegar.

La magnetita se puede prepar [sic] f谩cilmente, sin embargo, tambi茅n existen yacimientos a nivel mundial de los cuales puede ser obtenida y posteriormente purificada. Este 贸xido de hierro tiene una superficie suficientemente reactiva para inmovilizar metales, ligantes org谩nicos, enzimas y otros tipos de mol茅culas que le confieren funcionalidades espec铆ficas. Generalmente se considera inerte en medios biol贸gicos, lo que hace apropiado su uso en m茅todos de imagen y de separaci贸n en tejidos vivos. En este sentido, en el campo de la medicina y de la biotecnolog铆a, las nanopart铆culas de magnetita son 煤tiles en la detecci贸n de hipertermia y en el transporte selectivo y liberaci贸n de f谩rmacos, fen贸menos con futuras aplicaciones en terapias contra el c谩ncer, en el mejoramiento y contraste de las im谩genes por resonancia magn茅tica para efectos de diagn贸stico m茅dico, en la caracterizaci贸n de fluidos magn茅ticos inteligentes, en la reparaci贸n de tejidos y en la separaci贸n celular.

La magnetita tambi茅n se utiliza como soporte vers谩til de un gran n煤mero de catalizadores funcionalizados, empleados en la cat谩lisis de una gran variedad de reacciones org谩nicas e inorg谩nicas. En general, diversos 贸xidos nanoestructurados basados en magnetita son buenos dispositivos para la manufactura de materiales magn茅ticos, pel铆culas de protecci贸n sensibles y pigmentos, as铆 como para el tratamiento y eliminaci贸n de residuos y agentes contaminantes del agua. (p. 43).

Kirschvink, Kobayashi-Kirschvink y Woodford (1992) se帽alan que los tejidos humanos poseen cristales similares de magnetita biog茅nica, con estimaciones m铆nimas entre 5 y 100 millones de cristales de dominio 煤nico por gramo en los tejidos del cerebro humano. Los extractos de part铆culas magn茅ticas de los tejidos solubilizados examinados con transmisi贸n de alta resoluci贸n (TEM) y la difracci贸n de electrones identifican minerales en la soluci贸n s贸lida de magnetita-maghemita, con muchas morfolog铆as y estructuras de cristal que se asemejan a aquellas precipitadas por las bacterias magnetot谩cticas y los peces.

Formaci贸n de magnetita en el organismo

De acuerdo con Gorobets, Gorobets y Koralewski (2017) en su art铆culo denominado Origen fisiol贸gico de las nanopart铆culas magn茅ticas biog茅nicas en la salud y la enfermedad: de las bater铆as al ser humano (traducci贸n libre), se encuentra que,

Los organismos vivos tienen una capacidad gen茅ticamente programada para sintetizar un amplio espectro de minerales y otras sustancias inorg谩nicas en un proceso conocido como biomineralizaci贸n. La bios铆ntesis de las denominadas nanopart铆culas magn茅ticas biog茅nicas (en adelante BMNP) a partir de hierro inorg谩nico compuesto, es de particular inter茅s debido a las propiedades magn茅ticas de las BMNP.

Formados en el proceso de biomineralizaci贸n, las BMNP cristalinas son formas nanocristalinas de antiferromagnetos o ferritas (lo cual es conocida como magnetita, maghemita o greigita.

En la l铆nea seguida, se indica que las BMNP han sido objeto de una intensa investigaci贸n desde 1975, cuando se detectaron por primera vez en bacterias magnetot谩cticas(en adelante MTB), que exhib铆an a su vez movimientos en respuesta a un campo magn茅tico (Gorobets, et al., 2017). El inter茅s en esta tem谩tica se orienta en la relaci贸n de esta sustancia con la existencia de enfermedades neurodegenerativas en los seres humanos.

Se conoce que el enigma del papel de las BMNP en los organismos vivos no se ha resuelto hasta la fecha, y queda por establecer si est谩n involucradas en alguna funci贸n biol贸gica distinta de la navegaci贸n de las bacterias magnetot谩cticas (MTB) bajo un campo geomagn茅tico. La navegaci贸n geomagn茅tica de algunas aves migratorias y otros animales tambi茅n se puede explicar mediante un modelo de criptocromo alternativo (Gorobets, et al., 2017), de modo que podr铆a decirse que este representa el punto de partida para investigar en cuanto a este tema de relevancia cl铆nica.

Los citados autores se帽alan que el control gen茅tico de la biomineralizaci贸n de las BMNP s贸lo se ha estudiado en detalle en MTB, con las prote铆nas de biomineralizaci贸n correspondientes identificadas (Gorobets, et al., 2017). Sin embargo, el origen fisiol贸gico de las BMNP en otros organismos, incluidos los humanos, ha atra铆do mucha atenci贸n durante m谩s de 30 a帽os, como se ha mencionado.

El problema es muy importante, ya que los niveles elevados de BMNP se asocian con una serie de enfermedades humanas, incluidos los trastornos neurodegenerativos y el c谩ncer. Hasta hace poco, solo hab铆a una hip贸tesis: que la ferrihidrita presente en el n煤cleo de ferritina podr铆a ser un precursor de magnetita biog茅nica. De hecho, se ha demostrado experimentalmente que la ferrihidrita es un mineral transitorio en la formaci贸n de magnetita en las c茅lulas de MTB y en los dientes de quit贸n. Sin embargo, no se ha encontrado experimentalmente que la ferritina participe en la biomineralizaci贸n de las BMNP. Otra hip贸tesis sobre el origen fisiol贸gico de las BMNP en procariotas, arqueas y eucariotas, incluidos los humanos, predicha recientemente por m茅todos bioinform谩ticos, postula un mecanismo gen茅tico com煤n de biomineralizaci贸n de BMNP basado en hom贸logos de prote铆nas de biomineralizaci贸n de MTB e investigaciones te贸ricas del papel de las prote铆nas de biomineralizaci贸n, especialmente la ferritina, en el origen fisiol贸gico de las BMNP, y se帽alamos la importancia de la contaminaci贸n ambiental solo como otra fuente de MNP (nanopart铆culas magn茅ticas) en el cuerpo humano (p. 4373).

El problema del origen fisiol贸gico de los BMNP, seg煤n Gorobets, et al. (2017) cobra importancia a la luz del descubrimiento de los BMNP en varios 贸rganos y tejidos humanos y su relaci贸n observada con los trastornos neurodegenerativos, el c谩ncer y la aterosclerosis. Las concentraciones de BMNP en las zonas de inflamaci贸n de las enfermedades neurodegenerativas y el c谩ncer, son superiores a las observadas en los tejidos normales.

Se ha encontrado que la homeostasis normal del hierro se ve alterada en el cerebro en muchas enfermedades neurodegenerativas, siendo que han detectado nanopart铆culas de magnetita y maghemita en placas seniles y filamentos de tau en el tejido cerebral afectado por enfermedades neurol贸gicas y neurodegenerativas, como la epilepsia y la enfermedad de Alzheimer (Gorobets, et al., 2017). La concentraci贸n total de magnetita biog茅nica es 15 veces mayor en el cerebro de las personas con enfermedad de Alzheimer, que en los controles en algunos casos. Las nanopart铆culas de magnetita est谩n presentes en los n煤cleos de las placas 尾-amiloides (尾A), y est谩n directamente unidos a los focos fibrilares 尾A. Se ha encontrado que, las nanopart铆culas de magnetita est谩n directamente asociadas con las placas y los ovillos de la enfermedad de Alzheimer. Los datos experimentales in vitro muestran que la magnetita aumenta la toxicidad de 尾A en la enfermedad de Alzheimer (Gorobets, et al., 2017). Maher, et al. (2016) y Teller, Tahirbegi, Mir, Samitier y Soriano (2015) tambi茅n confirman lo anterior en sus respectivos estudios.

Se han detectado las mencionadas nanopart铆culas en diversos tejidos tumorales humanos, como en el caso de los melanomas, c谩ncer de mama, de ovario, de test铆culo, en el caso de sarcoma, meningioma, glioblastoma, astrocitoma, glioma y met谩stasis (Gorobets, et al., 2017).

Otros estudios como el de St酶rmer (2014) se帽alan que las c茅lulas madre humanas poseen memoria y, en consecuencia, todas las c茅lulas humanas vivas deben tener un sistema de memoria, en este sentido, en cuanto a la forma de almacenamiento de la memoria en las c茅lulas y los organismos la magnetita es quiz谩s el mejor candidato para ser una mol茅cula de memoria universal.

La magnetita puede darnos una pista, porque es el material magn茅tico m谩s distribuido e importante de la Tierra. Se encuentra en organismos vivos sin funciones conocidas, excepto la participaci贸n en la navegaci贸n en algunos organismos. En los seres humanos, la magnetita se encuentra en el cerebro, el coraz贸n, el h铆gado y el bazo. Los seres humanos sufren disfunciones de la memoria en muchos casos cuando el hierro est谩 desequilibrado. Se sabe queconcentraciones an贸malas de magnetita est谩n asociadas con un trastorno neurodegenerativo como la enfermedad de Alzheimer.Debido a la r谩pida velocidad y precisi贸n de nuestro cerebro, la memoria y sus funciones deben regirse por la mec谩nica cu谩ntica (St酶rmer, 2014).

El estudio anterior, adquiere sentido en la medida de que, a pesar de los esfuerzos te贸ricos y experimentales para modelar redes neuronales, seg煤n Banaclocha, B贸kkon y Banaclocha (2009) a煤n se desconoce el origen de las funciones cognitivas cerebrales y la formaci贸n de la memoria.

Recientemente, hemos propuesto que adem谩s de las se帽ales qu铆micas y el茅ctricas, los componentes celulares de la neocorteza (especialmente las neuronas y los astrocitos) pueden comunicarse entre s铆 a trav茅s de se帽ales magn茅ticas generadas por ellos mismos. Esta comunicaci贸n magn茅tica ser铆a la base de la memoria a corto plazo. (鈥) La magnetita cerebral puede ser un componente de los mecanismos, conservados durante la evoluci贸n, para detectar y transducir los campos magn茅ticos generados en el interior de la neocorteza cerebral. En concreto, proponemos un posible papel de las nanopart铆culas de magnetita, distribuidas a trav茅s de membranas neuronales y astrogliales, en la percepci贸n, transducci贸n y almacenamiento de la informaci贸n que llega al neoc贸rtex (Banaclocha, B贸kkon y Banaclocha, 2009).

Hasta el momento es posible se帽alar que los alcances de este trabajo de exploraci贸n bibliogr谩fica no pretend铆an llegar a este punto en ning煤n momento, no obstante, es oportuno se帽alar que no hay preguntas sin sentido, al contrario, hay personas que se rinden f谩cilmente, tal como menciona una persona especial que ha le铆do este trabajo previo a su entrega, y que con su experiencia en estudios similares ha encontrado alg煤n sentido a lo propuesto. La inquietud original acerca de la magnetita en las palomas mensajeras (aquellas que se liberan en las bodas y que se resaltan en los cuentos de hadas) que regresan a sus sitios originales de permanencia; permiti贸 correlacionar no solo los efectos de la evoluci贸n humana en la especie, sino resaltar hallazgos cl铆nicos asociados con la Nanomedicina como un campo desafiante en su relaci贸n con las enfermedades neurodegenerativas, desde el que es posible conocer aspectos afines para las personas que nos formamos en la apasionante especialidad de la Neuropsicolog铆a.

Conclusiones

A lo largo de la evoluci贸n de las especies, el ser humano se ha visto expuesto a un n煤mero significativo de elementos adversos, siendo uno ellos la contaminaci贸n ambiental que de la mano del propio esfuerzo del ser humano y de la industrializaci贸n, ha jugado un papel fundamental no solo en el conocimiento de nuevas enfermedades y sus posibles tratamientos, sino en la adaptaci贸n que la especie va alcanzando de manera paulatina. De alguna manera, se cumple la m谩xima de que sobrevive aquel o aquella especie que mejor se adapte a las condiciones del medio, siendo que la naturaleza misma contribuye de la mano con la industrializaci贸n, a la existencia de elementos que depuran la especie a veces de maneras insospechadas.

El organismo cuenta con la capacidad de lograr una homeostasis interna, considerando todas las sustancias qu铆micas que forman parte de su enriquecido arsenal org谩nico, no obstante, en ocasiones no solo el cuerpo mismo genera desequilibrios, dados por diversas condiciones fisiol贸gicas, sino que el ambiente y sus elementos concomitantes, pueden contribuir en la generaci贸n de eventos nocivos que sit煤an en riesgo la vida de un 贸rgano en concreto por un lado, con las consecuencias adversas para la salud por otro, lo cual conlleva a nivel general, a la posibilidad de alcanzar la vivencia de estados mentales y cognitivos en particular, que reducen dr谩sticamente la calidad de vida de las personas de maneras. En este sentido, es imposible deshacerse del enfoque funcional en la visi贸n de la Neuropsicolog铆a.

En la l铆nea seguida, es posible afirmar que la contaminaci贸n ambiental, forma parte de secuelas que los seres humanos debemos asumir como precio por vivir en sociedades industrializadas, lamentable pero cierto desde toda perspectiva.

En este sentido, la interacci贸n que se genera a nivel org谩nico con nanopart铆culas que se encuentran en estudio desde hace varias d茅cadas, relaciona la presencia de niveles prominentes de hierro en el cerebro, y en otros 贸rganos incluso, que ocasiona tumores diversos y dificultades gen茅ticas a nivel neurodegenerativo, tal como se ha deseado evidenciar en este art铆culo.

As铆 las cosas, en relaci贸n con la propuesta inicialmente planteada, se ha encontrado lo siguiente en esta revisi贸n bibliogr谩fica; cada una de estas ideas cuenta con su respectiva evidencia original de donde han derivado:

La exposici贸n a la contaminaci贸n atmosf茅rica a corto y largo plazo sugiere un impacto a nivel neurol贸gico, entre otros.

La exposici贸n a las nanopart铆culas (NP) ha aumentado significativamente debido al desarrollo, el aumento del transporte motorizado y el aumento del n煤mero de NP de ingenier铆a utilizados en productos de consumo diurno y aplicaciones biom茅dicas. Esas NP pueden entrar y acumularse en el cuerpo, donde pueden causar problemas graves relacionados con la salud, incluida la neurotoxicidad.

Diversos estudios han concluido que la exposici贸n a la contaminaci贸n del aire se asocia con mayor riesgo de demencia tipo Alzheimer, trastornos del espectro autista, trastornos psic贸ticos, esquizofrenia, depresi贸n, ansiedad y el deterioro cognitivo; sugiri茅ndose alcances no solo cognitivos, sino tambi茅n psicopatol贸gicos con su respectivo perfil neurocognitivo asociado.

Existe un car谩cter sorpresivo resultando de los padecimientos como el c谩ncer cerebral, entre otros, o bien, enfermedades neurodegenerativas, en particular porque se desconoce la etiolog铆a exacta de estas enfermedades, pero los contaminantes ambientales, incluyendo los NP (nanopart铆culas) se mencionan frecuentemente como uno de los factores de riesgo. En este sentido, existe el hallazgo de nanopart铆culas de magnetita derivada de la combusti贸n en los cerebros de pacientes con Alzheimer.

Si bien esas concentraciones mencionadas de NP pueden ser bajas debido a las efectivas barreras protectoras del cerebro, pueden ser problem谩ticas debido a la especificidad del tejido cerebral. Debido tambi茅n a la capacidad limitada de los sistemas inmunol贸gico y de eliminaci贸n del cerebro, las nanopart铆culas tienden a acumularse e inducir estr茅s celular durante per铆odos prolongados, causando estr茅s oxidativo cr贸nico e inflamaci贸n, que a la vez puede dar lugar a cambios neurodegenerativos, y es justo en este sentido en el que se pueden producir anormalidades gen茅ticas sorpresivas cada vez.

Las nanopart铆culas de biomineralizaci贸n, tienen tanto los efectos agudos como los irreversibles en la cognici贸n de la infancia, as铆 como un efecto da帽ino de por vida. Hay un riesgo a largo plazo en los ni帽os expuestos a una mala calidad del aire (O3 鈥 ozono y nanopart铆culas) durante per铆odos cruciales del desarrollo del cerebro. Los niveles elevados de nanopart铆culas magn茅ticas biog茅nicas – BMNP se asocian con una serie de enfermedades humanas, incluidos los trastornos neurodegenerativos y el c谩ncer.

La cognici贸n tambi茅n puede verse afectada en edades m谩s avanzadas debido a la capacidad de las nanopart铆culas de penetrar en los pulmones e inhibir el flujo de ox铆geno en el torrente sangu铆neo y en el cerebro.

El hierro es esencial para pr谩cticamente todos los organismos vivos. Sin embargo, algunas formas de hierro son potencialmente t贸xicas para las c茅lulas vivas, tal es el caso de los elevados niveles de magnetita y sus efectos nocivos en el organismo.

La homeostasis normal del hierro se ve alterada en el cerebro en muchas enfermedades neurodegenerativas, siendo que han detectado nanopart铆culas de magnetita y maghemita en placas seniles y filamentos de tau en el tejido cerebral afectado por enfermedades neurol贸gicas y neurodegenerativas, como la epilepsia y la enfermedad de Alzheimer. La concentraci贸n total de magnetita biog茅nica es 15 veces mayor en el cerebro de las personas con enfermedad de Alzheimer, que en los controles en algunos casos. Las nanopart铆culas de magnetita est谩n presentes en los n煤cleos de las placas 尾-amiloides (尾A), y est谩n directamente unidos a los focos fibrilares 尾A. Se ha encontrado que, las nanopart铆culas de magnetita est谩n directamente asociadas con las placas y los ovillos de la enfermedad de Alzheimer.

Se han detectado las mencionadas nanopart铆culas en diversos tejidos tumorales humanos, como en el caso de los melanomas, c谩ncer de mama, de ovario, de test铆culo, en el caso de sarcoma, meningioma, glioblastoma, astrocitoma, glioma y met谩stasis.


S脥NTESIS PREFRONTAL (I): CAMBIOS LING脺脥STICOS PREVIOS A LA REVOLUCI脫N DEL PALEOL脥TICO SUPERIOR EUROPEO

Francisco Conca Pardo

Introducci贸n

El investigador en neurociencias Andrey Vyshedskiy describe la historia del lenguaje humano como un proceso dividido en dos fases: la 鈥渆voluci贸n鈥 y la 鈥渞evoluci贸n鈥. En la primera, ocurrida hace 2 millones de a帽os, se dio un pausado y gradual crecimiento del vocabulario. En la segunda, situada 70.000 a帽os atr谩s, ocurri贸 una 鈥渆xplosi贸n鈥 repentina de la combinatoria.

EVOLUCI脫N LING脺脥STICA

Expansi贸n del vocabulario

El cambio gradual que describi贸 el lenguaje mediante la adici贸n de palabras nuevas, es decir, vocabulario, fue producto de las mejoras en el aparato vocal humano. En concreto, de la estructura y posici贸n de muchos 贸rganos que juegan un papel clave en la generaci贸n y modulaci贸n de vocalizaciones: laringe, lengua, musculatura de la boca, labios y diafragma, as铆 como el control neurol贸gico de la musculatura asociada. Gracias a estas nuevas posibilidades fonadoras, la s铆ntesis de sonidos innovadores se flexibiliz贸. Esto deriv贸 en un diccionario cada vez m谩s extenso. Para que esta g茅nesis de vocablos fuera posible, fue tambi茅n necesaria la participaci贸n de algunas 谩reas cerebrales. El 谩rea de Wernicke se considera la encargada de alojar y gestionar el uso del l茅xico. Concretamente, participa en la asociaci贸n entre objetos y palabras. No en vano, se encuentra en las 谩reas 21 y 22 de Brodmann, parte de la corteza de asociaci贸n. Esta es la que permite, por tanto, las correspondencias entre significantes y significados.

Gram谩tica y fusi贸n

Pero un vocabulario rico no fue el 煤nico desencadenante de la evoluci贸n del lenguaje durante el periodo inicial. La gram谩tica tuvo un papel fundamental. La capacidad para agrupar las fonaciones en sustantivos, adjetivos o verbos permite posteriormente la utilizaci贸n de reglas y principios sobre ellos. Esta capacidad tradicionalmente se ha correlacionado con la actividad del 谩rea de Broca. De este modo, el lenguaje permite unir objetos sint谩cticos. Sirva de ejemplo la uni贸n de sustantivo y adjetivo 鈥渉umano fuerte鈥 o de verbo y sustantivo 鈥渉umano golpea鈥. Este proceso, conocido en el contexto ling眉铆stico como 鈥渇usi贸n鈥 (del ingl茅s 鈥渕erge鈥), supone grandes ventajas pero tambi茅n tiene algunas limitaciones. El Homo erectus, asentado en 脕frica, aprovech贸 estas ventajas. El jefe de una tribu pod铆a seleccionar, haciendo un sonido concreto, al miembro m谩s competente para cada tarea. El vocabulario le permitir铆a nombrar y diferenciar al individuo y la tarea escogidos. La fusi贸n le permitir铆a combinarlos de forma rudimentaria. En el contexto de la expansi贸n a otros territorios, le habr铆a permitido delegar los trabajos de una forma mucho m谩s eficiente. Sin embargo, la gran limitaci贸n de la fusi贸n ling眉铆stica utilizada por estos humanos es la imposibilidad de hibridar conceptos. En este momento del desarrollo humano, resultaba imposible visualizar im谩genes in茅ditas evocadas por palabras. Esa capacidad es llamada: S铆ntesis Prefrontal (SPF), y fue el desencadenante de la 鈥渞evoluci贸n鈥 del lenguaje.

Equivalentes actuales

En la sociedad actual podemos encontrar personas, es decir, Homo sapiens modernos, con un uso del lenguaje propio del de Homo erectus. Pueden articular palabras, utilizar s铆mbolos num茅ricos y conceptos abstractos. Pueden mantener conversaciones abstractas o comprender una secuencia de im谩genes verbales. Sin embargo, son incapaces de imaginar varios objetos o personas en una situaci贸n novedosa. Por ejemplo, les resulta muy dif铆cil comprender la frase 鈥溌縟贸nde est谩 el amigo de mi hermana?鈥. En ese contexto, declaran 鈥渟茅 d贸nde hay una hermana y un amigo, pero no s茅 qui茅n pertenece a qui茅n鈥. Del estudio de estas personas se destacan tres aspectos: cortex prefrontal da帽ado, no haber sido expuestos al lenguaje durante la infancia y dificultades para el uso del lenguaje y la imaginaci贸n.

REVOLUCI脫N LING脺脥STICA

S铆ntesis prefrontal

La SPF fue la chispa que prendi贸 la hoguera de la revoluci贸n del lenguaje. La SPF es imaginaci贸n, pero no toda la imaginaci贸n es SPF. En el lenguaje coloquial, imaginaci贸n significa so帽ar, alucinar o visualizar un pasaje durante una lectura. S贸lo el 煤ltimo de estos ejemplos corresponde a la SPF. Como se indicaba anteriormente, la SPF consiste en la combinaci贸n de conceptos para crear una imagen mental in茅dita. Cuando leemos la frase 鈥溌縟贸nde est谩 el amigo de mi hermana?鈥 combinamos las palabras 鈥渁migo鈥 y 鈥渉ermana鈥 creando una imagen mental in茅dita: el amigo est谩 ligado a la hermana. Comprendemos esta relaci贸n. Lo mismo ocurre con 鈥渦n tri谩ngulo sobre un circulo鈥 o 鈥渦na taza dentro de un armario鈥.

Recursividad

La recursividad es sin贸nima de autorreferencia. Consiste en basar un proceso en su propia definici贸n. En el campo de las matem谩ticas, encontramos ejemplos en los objetos con geometr铆a fractal. En cuanto a la neurociencia del lenguaje, la recursividad es la responsable de combinar diferentes objetos y generar SPF. Las herramientas principales de la recursividad en el lenguaje son las preposiciones, las conjugaciones, el anidamiento y otros elementos recursivos. Una sola preposici贸n puede elevar al cuadrado las im谩genes que evoque un lenguaje. Y la existencia de diferentes preposiciones permite la creaci贸n de m谩s im谩genes que 谩tomos tiene el universo. En la pr谩ctica, estos recursos permiten evocar im谩genes infinitas con un lenguaje finito.

Corteza prefrontal lateral

La diferencia entre los diferentes tipos de imaginaci贸n y de uso del lenguaje radica en el correlato neuronal que producen. Durante la SPF se estimulan 谩reas cerebrales diferentes a las del sue帽o o las alucinaciones, as铆 como del lenguaje no recursivo. En concreto, la corteza prefrontal lateral (LPC) es la encargada de combinar los objetos y permitirnos imaginar su relaci贸n. En el resto de casos, se dan procesos relacionados con otras 谩reas cerebrales.

Combinaci贸n de conceptos

Para comprender la combinaci贸n de conceptos debemos detenernos un momento en la s铆ntesis individual de ellos. Un concepto aislado est谩 formado por un conjunto de matices perceptivos multimodales: textura, olor, color o forma pueden ser algunos de ellos. Este conjunto de matices es procesado por diferentes neuronas, que quedan relacionadas en lo que se conoce como un conjunto o ensamble neuronal. Este mecanismo de plasticidad sin谩ptica es la regla de Hebb, que podemos resumir coloquialmente como 鈥渓as c茅lulas que disparan juntas, permanecer谩n conectadas鈥. Una vez creados diferentes conjuntos neuronales, es posible hibridarlos mediante una estimulaci贸n sincr贸nica. Esto provoca una visualizaci贸n combinada de conceptos en el 鈥渙jo de la mente鈥. El 谩rea encargada de esta estimulaci贸n simult谩nea es el LPC.

Sincronicidad

Un problema al que se enfrenta el LPC a la hora de transmitir estos impulsos nerviosos es la sincronicidad. Los variados conceptos que se pueden hibridar durante la SPF se apoyan en conjuntos neuronales que se encuentran a diferentes distancias del LPC. Para llegar a ellos al mismo tiempo, debe corregir y ajustar la velocidad de conducci贸n de sus fibras. Esto se consigue mediante la regulaci贸n de la cantidad de mielina, una sustancia que envuelve los axones. Para acelerar la velocidad de conducci贸n del impulso nervioso se debe aumentar el recubrimiento miel铆nico. Para ralentizarlo, se debe disminuir. Este proceso, conocido como mielinizaci贸n, ocurre en gran medida durante la infancia.

Mielinizaci贸n en la infancia

La exposici贸n temprana a un lenguaje recursivo est谩 relacionada con el desarrollo de la SPF. El mecanismo sugerido es que esta exposici贸n altera las pautas de mielinizaci贸n de las fibras que conectan el LPC y los conjuntos neuronales. Estos cambios en la velocidad de conducci贸n provocar铆an una adecuada respuesta sincr贸nica durante el resto de la vida del individuo. Por el contrario, en los individuos con d茅ficits en la SPF, este desarrollo parece haber sido alterado durante la infancia. Una mielinizaci贸n diferente provoca una velocidad de conducci贸n desajustada. En 煤ltima instancia, la estimulaci贸n de los conjuntos neuronales por parte del LPC resultar铆a asincr贸nica, imposibilitando o dificultando la correcta SPF durante la vida adulta.

El desencadenante gen茅tico

La simulaci贸n mediante un modelo matem谩tico del surgimiento del lenguaje recursivo no se ajusta a la temporalizaci贸n propuesta para la evoluci贸n y revoluci贸n ling眉铆stica. Seg煤n el modelo, un grupo de 15 ni帽os de entre dos y cinco a帽os ser铆a suficiente para inventar un lenguaje recursivo. Sin embargo, es algo que no ocurri贸 durante los 500.000 a帽os que separan la aparici贸n del lenguaje no recursivo del recursivo. Los investigadores explican este desfase temporal con un nuevo prerrequisito: un factor gen茅tico. Imaginemos que el periodo cr铆tico de adquisici贸n de SPF se diera antes de los dos a帽os. Al no tener la capacidad del habla, ser铆a imposible adquirirlo. Sin embargo, un cambio gen茅tico podr铆a alargar el periodo cr铆tico de adquisici贸n de SPF, hasta los 5 a帽os, permitiendo que se extendiera m谩s all谩 de la adquisici贸n del habla.

HIP脫TESIS DE R脫MULO Y REMO

Por todo lo anterior, A. Vyshedskiy considera que para que aconteciera la revoluci贸n del lenguaje recursivo y la SPF tuvieron que ocurrir dos circunstancias: una mutaci贸n que provoque la prolongaci贸n del periodo de aprendizaje y la estimulaci贸n con lenguaje recursivo durante el mismo. Pero surge un dilema: 驴qu茅 vino antes, la recursividad o la mutaci贸n que permit铆a entenderla? La respuesta del investigador es que surgieron en la misma generaci贸n.

Retraso del periodo cr铆tico y recurividad, simult谩neos

Si hubiera ocurrido 煤nicamente el retraso del periodo cr铆tico de aprendizaje, esto hubiera supuesto un aumento en la mortalidad infantil insostenible para la poblaci贸n. La inmadurez prolongada aumenta el riesgo de muerte por imprudencias: ahogamientos, ca铆das, depredaci贸n, etc茅tera, hasta un 10%. Para que esta tasa de mortalidad infantil fuera sostenible en la poblaci贸n deber铆a aumentar un 26% la de los adultos. Por ello se cree que el retraso del periodo cr铆tico fue complementado con una adquisici贸n simult谩nea de SPF. Estas herramientas de planificaci贸n habr铆an permitido una mejora de la caza que justificar铆a ese aumento de la supervivencia adulta. Esta mejora puede ser extendida a las siguientes generaciones y a lo largo de varias tribus.

Recursividad inventada por infantes

Es com煤n que infantes que viven juntos desarrollen un 鈥渓enguaje secreto鈥, en un fen贸meno conocido como criptofasia. Varios infantes pudieron haber creado un 鈥渓enguaje secreto鈥 recursivo. Este lenguaje pudo haber supuesto suficiente estimulaci贸n durante el periodo cr铆tico de aprendizaje para adquirir SPF.

La SPF en el registro arqueol贸gico

Bas谩ndonos en el registro arqueol贸gico, la primera evidencia de SPF ocurri贸 hace 65.000 a帽os como muy tarde. Algunas de estas evidencias son: arte figurativa compuesta, agujas de hueso con agujero, construcci贸n de viviendas, entierros elaborados junto a una r谩pida colonizaci贸n global, desaparici贸n de la megafauna del Pleistoceno.

  1. Objetos compuestos que no existen en la naturaleza. Hombre y mujer le贸n, p谩jaro-caballo-humano surgido de combinaci贸n entre personas y animales.
  2. Mejora de herramientas de piedra. Estos objetos no tienen precedente por lo que no han sido recordados, sino imaginados antes y durante su elaboraci贸n. Los chimpanc茅s no pueden, aunque se les intente ense帽ar. Sin embargo, personas con deficiencias en SPF logran hacer trabajos manuales. El ejemplo inequ铆voco es la fabricaci贸n de agujas de coser, ya que requiere de la visualizaci贸n del proceso de cosido sin precedentes.
  3. Dise帽o y construcci贸n: Para la construcci贸n de una vivienda se necesita una fase previa de planificaci贸n visual. Esta se da mediante una planificaci贸n visual que implica la SPF. Los primeros restos arqueol贸gicos de construcci贸n de viviendas que requieren planificaci贸n se sit煤an hace 30.000 a帽os.
  4. Entierros con adornos y creencias religiosas. Personas con d茅ficit en SPF no pueden imaginar deidades o seres mitol贸gicos. Por tanto, las evidencias de creencias religiosas se pueden asociar a la SPF. Se asumen como evidencias los enterramientos con ajuares funerarios. El enterramiento m谩s antiguo de estas caracter铆sticas se sit煤an hace 100.000 a帽os, con esqueletos humanos te帽idos intencionalmente de ocre rojo. Sin embargo, cabe la posibilidad de que este ocre fuera utilizado para proteger la piel de los insectos, por lo que se considera ambiguo. Por ello, se considera inequ铆voco el enterramiento hace 30.000 a帽os de dos menores y un macho adulto vistiendo una t煤nica adornada con abalorios y rodeada de objetos decorativos y 煤tiles.
  5. R谩pida colonizaci贸n global y migraci贸n a Australia. Homininos previos al Homo sapiens, como el Homo erectus, migraron a Europa y Asia. Esta colonizaci贸n de nuevas tierras comprende una extensi贸n y una velocidad sin precedentes. La migraci贸n a Australia conllev贸 el dise帽o y fabricaci贸n de emarcaciones, algo que se considera imposible sin la intervenci贸n de la SPF.
  6. Construcci贸n de trampas para animales y desaparici贸n de la megafauna del Pleistoceno. La construcci贸n de una trampa para animales requiere una planificaci贸n e imaginaci贸n dif铆cilmente alcanzable sin SPF. Son ejemplos de ello las trampas de ca铆da, que consisten en cavar un pozo profundo y cubrirlo con ramas y troncos. El proceso de construcci贸n ser铆a el siguiente: simular las formas de construir la trampa, imaginar el proceso de construcci贸n y comunicar el plan a la tribu. La realizaci贸n de trampas que requieren SPF est谩 relacionada con la desaparici贸n de la megafauna del Pleistoceno y las migraciones humanas r谩pidas y extensas.

Conclusiones de la evidencia paleontol贸gica

La evidencia paleontol贸gica, por tanto, ubica el surgimiento de la capacidad de SPF entre 75.000 y 62.000 a帽os atr谩s. Este cambio abrupto hacia la imaginaci贸n moderna es llamado 鈥淩evoluci贸n del Paleol铆tico Superior鈥, 鈥淩evoluci贸n cognitiva鈥 y 鈥淕ran Salto Adelante鈥. Se considera que un n煤mero reducido de personas adquirieron SPF y formaron una nueva poblaci贸n de individuos, esto es, asentaron el rasgo mediante efecto fundador.


S脥NTESIS PREFRONTAL (II): EL PRELUDIO DE LA TOMA DE DECISIONES COMPLEJA

Raquel Mart铆n R铆os

S铆ntesis prefrontal como preludio de la toma de decisiones compleja.

La relaci贸n entre desarrollo cerebral y evoluci贸n neurocognitiva ha sido objeto de inter茅s en m煤ltiples campos de estudio. No obstante, si ambicionamos conocer las singularidades de este hito evolutivo debemos partir desde una perspectiva compresiva del fen贸meno que considere tanto al reduccionismo m谩s estricto, adscrito a la dependencia g茅nica de sus correlativos fisiol贸gicos, como a la corriente explicativa psicosocial que reconozce la subordinaci贸n de la neurocognici贸n a factores ambientales. Por lo que, en base a su naturaleza, convendr铆a concebir el desarrollo neurocognitivo como un fen贸meno multifactorial que ratifica la acci贸n sin茅rgica de factores m煤ltiples. A esta complejidad derivada de la investigaci贸n de un fen贸meno multicausal se suma la imposibilidad de acceso a pruebas emp铆ricas para contrastar la cronolog铆a neurocognitiva filogen茅tica. No obstante, la investigaci贸n reciente ha manifestado que el modelo evolutivo del g茅nero Homo se asemeja al patr贸n de expansi贸n y maduraci贸n cerebral caracter铆stico de la etapa postnatal humano. Concretamente, la expansi贸n cortical posnatal que se produce en corteza temporal (lateral), parietal y frontal es casi el doble que en 谩reas occipitales representando un desarrollo diferencial tanto anat贸mica como funcionalmente. Por lo que se estima que muchas de estas regiones corticales que se expandieron de manera tard铆a, en el contexto filogen茅tico, contin煤an bajo el influjo de la presi贸n evolutiva al permanecer estructuralmente m谩s inmaduras durante la gestaci贸n. Posteriormente, la expansi贸n postnatal quedar谩 sujeta a eventos celulares como la sinaptog茅nesis, arbolizaci贸n dendr铆tica, la gliog茅nesis y mielinizaci贸n intracortical.

En efecto, el dilatado proceso de evoluci贸n funcional neurol贸gico establecer铆a sus bases en un aumento de la superficie de ciertas 谩reas cr铆ticas que a posteriori fomentar铆an la consolidaci贸n de un sistema de redes neuronales sofisticado y raudo. Pese a la existencia de correlatos anat贸micos de percepci贸n y procesamiento de informaci贸n comunes entre especies m谩s primitivas del g茅nero Homo y el ser humano moderno, se desprende la necesidad de la irrupci贸n de categ贸ricos cambios estructurales que constituyeran puntos de inflexi贸n en la trama filogen茅tica. Dichos cambios en la neuroanatom铆a cerebral, tanto de naturaleza cuantitativa como cualitativa, podr铆an ser originadas por continuas afecciones ambientales. Por esta raz贸n, surgen varias hip贸tesis interpretativas que intentan desgranar las relaciones causales imbricadas en estos saltos evolutivos circunstanciales del desarrollo cerebral. Desde la necesidad filogen茅tica de limitar el tama帽o del cerebro para facilitar la viabilidad del parto (hip贸tesis obst茅trica), a minimizar el uso de recursos prenatales en regiones menos cruciales para supervivencia inmediata (hip贸tesis energ茅tica) hasta facilitar que factores socioculturales intervengan la maduraci贸n y la diferenciaci贸n (especializaci贸n) cortical posterior. No obstante, la investigaci贸n emp铆rica si que adquiere consenso al deducir la existencia de una etapa cr铆tica indispensable para un propicio desarrollo neurol贸gico. Por lo tanto, se presume que tanto en la evoluci贸n filogen茅tica como ontogen茅tica coexiste un periodo cr铆tico caracterizado por el engrosamiento cortical paulatino seguido de aceleradas etapas posteriores de cambios en el desarrollo microestructural de la materia blanca y de materia gris vinculados al sustento de los procesos cognitivos. Este patr贸n de desarrollo filogen茅tico se manifiesta en el modelo ontogen茅tico, ya que estudios cl铆nicos evidencian que una mayor capacidad cognitiva se asocia a un desarrollo lento durante el primer a帽o de vida seguido de una cascada de efectos madurativos posteriores m谩s r谩pidos. Este escenario cr铆tico se explica porque la mielinizaci贸n lenta coincide con un aumento de sinaptog茅nesis propiciando as铆 una atm贸sfera permeable y moldeable por influjos socioculturales. Particularmente, se ha evidenciado que la mielinizaci贸n de la sustancia blanca desempe帽a un papel importante en el procesamiento cognitivo al proporcionar comunicaci贸n de alta velocidad en las redes cerebrales, lo que viabiliz贸 el desarrollo ulterior de la neurocognici贸n humana moderna.

Por lo tanto, el desarrollo neurol贸gico est谩 marcado por el desarrollo estructural de 谩reas temporal, parietal y frontal, que persisten incluso en etapa postnatal humana, y por procesos de mielinizaci贸n y sinaptog茅nesis que organizan redes eficientes de procesamiento. Este modelo de conectividad funcional por redes permitir铆a una comunicaci贸n espacial entre estructuras, incluso en 谩reas distales del cerebro, con la especialidad de fusionar diferentes modalidades sensoriales (谩reas asociativas del c贸rtex). Por lo que se trasluce un sistema organizado de estructuras jer谩rquicas que permiten una alta coordinaci贸n al m铆nimo coste energ茅tico. En el mismo sentido, el procesamiento de informaci贸n est谩 sujeto a previsibles restricciones operativas condicionadas por una robusta carga ambiental. Por ejemplo, varios estudios han demostrado el incipiente aumento en el humano moderno de estructuras cerebrales esenciales para promover un comportamiento social, como el n煤cleo am铆gadaliano y diversos componentes l铆mbicos adscritos al l贸bulo frontal en contraste con sus ancestros del g茅nero Homo. De estos axiom谩ticos presupuestos, resultar铆a factible proponer que de esta cr铆tica etapa se desprende una estrategia evolutiva basada en la consolidaci贸n, maduraci贸n y especializaci贸n de los correlatos neuroanat贸micos cognitivos amparados y subordinados por una estimulaci贸n perimetral de perfil ambiental.

El contexto como agente disruptor demandante de adaptaciones.

En este punto, surge la necesidad de aplicar una aproximaci贸n multinivel que integre factores de 铆ndole sociocultural a fin de superar posibles sesgos reduccionistas que disipen todo recursocompresivo. Por lo que, asumiendo que el engrosamiento cortical y la reorganizaci贸n cerebral representar铆an el eje diferencial que nos aleja de otros mam铆feros, era inevitable una irrupci贸n de heterocron铆as concomitantes a esas modulaciones de la estructura anat贸mica-funcional. Concretamente, se precisaba la especializaci贸n de algunas estructuras de la corteza a trav茅s de una reorganizaci贸n de los neuropilotos y los sistemas de neurotransmisores. Especial menci贸n merece el papel de la dopamina (DA) al establecerse como el neurotransmisor clave en la adaptabilidad del cuerpo y el cerebro al estr茅s t茅rmico ambiental y como principal suplemento de los circuitos subcorticales regulando los procesos cognitivos b谩sicos como memoria, razonamiento y lenguaje.

Como era de esperar, todo cambio en el cerebro implica importantes repercusiones conductuales y cognitivas. Por lo que la reorganizaci贸n en mosaico, necesaria para el asentamiento del procesamiento emocional y social, promovi贸 la generaci贸n de capacidades exaptativas sujetas al pensamiento y adscritas al lenguaje. Aunque paralelamente, las propias variables ambientales y socioculturales desempe帽aban agentes motivacionales per se, reclamando una adaptaci贸n al entorno. Particularmente, el ambiente impulsar铆a una serie de hitos cognoscitivos a fin de cubrir unas necesidades sociales resultado de las din谩micas grupales e inherentes a la propia convivencia y organizaci贸n social. En primer lugar, dentro de los esquemas del pensamiento se delimitar铆a el constructo mental de la propia individualidad (la autorreferencia). Posteriormente, el contexto sociocultural impulsar铆a la autoconciencia social (deseos y motivaciones que gu铆en las conductas) y, finalmente, la interiorizaci贸n de conceptos espacio-temporales (consecuencias largo/corto plazo) que responder铆an a una demanda utilitarista en la problem谩tica social hist贸rica. En este sentido, los restos arqueol贸gicos muestran indicadores confiables de la presencia de cualidades cognitivas en las diversas etapas de la evoluci贸n. Especialmente, la cultura material, los sistemas de almacenamiento y procesamiento de alimentos junto con procedimientos de registro y numeraci贸n encarnan correlatos comportamentales de funciones cognitivas superiores tales como la memoria de trabajo, cognici贸n procedimental, proyecci贸n de la acci贸n, gratificaci贸n demorada, etc. En este punto surge el concepto de s铆ntesis prefrontal (s铆ntesis mental) entendido como la capacidad mental para promover la sintetizaci贸n de im谩genes mentales novedosas a ra铆z de huellas mn茅micas. Tal fen贸meno se basa en un proceso consciente de proyecci贸n de im谩genes mentales adscrito a la corteza prefrontal lateral que procesar铆a informaci贸n espacial correspondiente al l贸bulo parietal e informaci贸n de diferentes modalidades que codificadas tanto el l贸bulo occipital y como el l贸bulo temporal. Por lo que la s铆ntesis prefrontal abarcar铆a un procesamiento m煤ltiple caracterizado por la integraci贸n de flexibilidad cognitiva espacial y categ贸rica al condensar representaciones mn茅micas en im谩genes mentales novedosas de acuerdo a reglas.

Tomados en conjunto, la capacidad de toma de decisiones podr铆a surgir desde un punto evolutivo donde los requerimientos de cierta organizaci贸n conductual (dentro o fuera del 谩rea de acci贸n) exigir铆an un desplazamiento mental espacial y temporal. Esta forma de relacionarnos con el medio proporcion贸 una mejora adaptativa que promovi贸 el desarrollo cognitivo de capacidades complejas tales como la planificaci贸n y la previsi贸n. Por lo que se asume que, en un primer momento la toma de decisiones fue un proceso arcaico y espor谩dico que mutar铆a a un comportamiento diario y consolidado, ya que estas capacidades superiores implican un alto

grado de simbolismo en el lenguaje. Aunque las contribuciones desde la arqueolog铆a y la paleontolog铆a nos aluden a muestras conductuales de planificaci贸n y resoluci贸n de problemas que van m谩s all谩 del sustrato simb贸lico e instrumental del lenguaje. Por lo que tendr铆a sentido presuponer que el fen贸meno de s铆ntesis prefrontal sustenta cierta base subyacente en los procesos de toma de decisiones puesto que solicitan un procesamiento m煤ltiple de est铆mulos actuales, archivados en la memoria y referentes a estimaciones de las consecuencias que pudieran extraerse. Por lo que, tanto los factores contextuales como las experiencias vicarias juegan un papel determinante en este sofisticado proceso cognitivo.

Neuroanat贸micamente, se ha demostrado que durante la ejecuci贸n de tareas cl谩sicas empleadas en el estudio de toma de decisiones compleja se activan principalmente 谩reas del c贸rtex orbiotofrontal medial y lateral izquierdo. Zonas caracterizadas por integrar aprendizajes complejos y estados internos donde el 谩rea ventromedial (CPFvm) simboliza un lugar clave en el procesamiento de informaci贸n sensorial, mn茅sica, emocional y de car谩cter som谩tico. Mientras que el 谩rea lateral, relacionada con el fen贸meno de la s铆ntesis prefrontal, cotejar铆a reactivaciones de est铆mulos de car谩cter m谩s cognitivo donde las funciones ejecutivas, atencionales y de memoria de trabajo supervisar铆an dicho proceso. No obstante, todav铆a persiste el debate en lo que a su funcionalidad se refiere ya que se presume que la corteza lateral tambi茅n podr铆a participar en la activaci贸n de recursos esenciales, tales como la memoria de trabajo, para el soporte competente en el proceso de toma de decisiones complejas.

En conclusi贸n, todav铆a existente m煤ltiples inc贸gnitas pendientes en lo relativo al entendimiento del desarrollo neurocognitivo. Pese a que ciertos procesos son inmutables e inseparables del periodo cr铆tico, como la poda sin谩ptica, el gran desaf铆o de la neurociencia reside en tratar de decodificar las bases de los mecanismos que impulsan esos periodos creadores para abrirlos en otras etapas del proceso de la vida.


PROCESO DE COEVOLUCI脫N DEL HUMANO MODERNO Y EL PERRO

Consuelo Rodr铆guez Carretero

Eres responsable de lo que domesticas鈥,

Antoine de Saint-Exup茅ry (El principito)

El objeto de esta revisi贸n es aglutinar las evidencias que sostienen que el proceso de autodomesticaci贸n humana ha estado ligado estrechamente a la domesticaci贸n del perro de tal modo que es m谩s propio hablar de coevoluci贸n de ambas especies.

Tomar茅 como en consideraci贸n varios estudios en torno a la interacci贸n perros-humanos y su proceso de domesticaci贸n, pero el principal referente es la reciente y completa publicaci贸n de Ben铆tez-Burraco et. al. (2020) para avalar la hip贸tesis de la existencia de un circuito de retroalimentaci贸n entre la autodomesticaci贸n humana y la domesticaci贸n del perro, y la contribuci贸n de este reforzamiento mutuo a determinados aspectos del proceso de evoluci贸n de nuestro lenguaje. Para su respaldo, el equipo investigador expone y valora evidencias arqueol贸gicas, etol贸gicas, fisiol贸gicas y gen茅ticas.

La tesis principal es que las interacciones humano-perro habr铆an incidido positivamente en el largo proceso de autodomesticaci贸n humana, favoreciendo un mejor manejo de la agresi贸n y un desarrollo de aspectos sutiles de la comunicaci贸n que habr铆an contribuido a la complejidad del lenguaje humano. Es decir, se trata de considerar el proceso de domesticaci贸n desde la interacci贸n humanos-perros, bajo la 贸ptica de la domesticaci贸n paralela de ambas especies y centrando la atenci贸n en el eje de la interacci贸n social, la comunicaci贸n y el lenguaje.

Considerando la hip贸tesis del 鈥淪铆ndrome de domesticaci贸n鈥 (Wilkins et al., 2014) que establece que la domesticaci贸n produce caracter铆sticas comunes en los mam铆feros y cambios en comportamientos y habilidades cognitivas a trav茅s de modificaciones cerebrales (S谩nchez-Villagra et. al., 2016), la especie humana presentar铆a muchos de estos rasgos propios de la domesticaci贸n (Wilkins et al., 2014). Es a partir de ella que se explicar铆an aspectos de nuestras pr谩cticas sociales y culturales complejas y nucleares, es decir, de nuestro fenotipo distintivo humano: cooperaci贸n, cognici贸n social, redes sociales generalizadas y sofisticaci贸n tecnol贸gica (Hare, 2017); y procesos que permitieron la evoluci贸n cultural del lenguaje, concretamente, la capacidad de inferencia comunicativa (Kirby, 2018). Tambi茅n el manejo de la agresi贸n resultante explicar铆a la creciente complejidad del lenguaje y su impacto en los comportamientos (Progovac y Ben铆tez-Burraco, 2019).

Por su parte, el perro exhibe la mayor铆a de las caracter铆sticas distintivas del S铆ndrome de domesticaci贸n (S谩nchez-Villagra et al., 2016). Al igual que en la especie humana, el proceso result贸 de la selecci贸n para la mansedumbre; sus habilidades cognitivas se desarrollaron estrechamente ligadas a las sociales; y adem谩s, existen determinantes gen茅ticos comunes en perros y humanos que explicar铆an la sociabilidad asociada a la domesticaci贸n. As铆, los genes seleccionados en perros se superponen con los genes seleccionados en el humano moderno (Theofanopoulou et al., 2017) y hay regiones cromos贸micas bajo selecci贸n positiva en perros asociadas con aspectos de nuestro comportamiento social distintivo (VonHoldt et al. 2017). Adem谩s, existe una convergencia sobre la base gen茅tica de aspectos de la domesticaci贸n del perro, autodomesticaci贸n humanas y enfermedades cognitivas que afectan habilidades sociales comunicativas. Genes seleccionados positivamente en humanos est谩n enriquecidos en la domesticaci贸n de perros y se encuentran desregulados en personas TEA.

A lo largo de varias decenas de milenios, aprox. 4-4,5 en Europa, la domesticaci贸n de perros ha resultado en una selecci贸n para las habilidades sociales para mejora de la comunicaci贸n en comportamiento y apariencia, y mayor capacidad para la asociaci贸n y colaboraci贸n con el humano. Resulta relevante al respecto la similitud exhibida por lobos y humanos en cuanto a su compleja m铆mica, atenci贸n conjunta y comunicaci贸n vocal (Nagasawa et al. 2011; Merch et al. 2009); y al equipamiento de neuronas espejo, funciones l铆mbicas comparables y funciones de inhibici贸n prefrontal (Rizzolatti, 2004 et al.) que permiten empat铆a interespec铆fica y Teor铆a de la Mente (ToM) (Catal脿 et al. 2017).

Siguiendo las huellas de la reciente divergencia entre perros y lobos, Cagan y Blass (2016) hallan se帽ales de selecci贸n positiva de genes involucrados en la respuesta de lucha y huida en las etapas iniciales de domesticaci贸n que contribuyen a reducir la agresi贸n y el miedo hacia los humanos. Yan Li et al. (2014) hallaron que la selecci贸n positiva en genes del metabolismo del glutamato se produjo durante la domesticaci贸n del perro y explicar铆a su cambio de comportamiento. Proponen una hip贸tesis de 鈥渟elecci贸n de platicidad sin谩ptica excitadora鈥 para explicar la domesticaci贸n exitosa de perros a partir de lobos, seg煤n la cual las habilidades de aprendizaje y memoria afectadas facilitar铆an un cambio de comportamiento y exposici贸n prolongada a los humanos que les ayud贸 a comprender nuestros gestos. En esta l铆nea, Jung y P枚rtl (2015) evidenciaron que trabajar con una especie diferente reduce la actividad del eje hipotal谩mico-pituitario-adrenal (HPA), resultando generalment una sociabilidad mejorada y favoreciendo cambios asociados a la autodomesticaci贸n. De modo que la interacci贸n con perros reduce las se帽ales fisiol贸gicas desencadenantes del estr茅s y la agresi贸n reactiva. Tambi茅n se reducen los niveles de cortisol y se propicia la liberaci贸n de serotonina y oxitocina. Estos mecanismos juegan un papel crucial en la afiliaci贸n y vinculaci贸n, teniendo un impacto determinante en comportamiento prosocial, aspectos cognitivos clave, crecimiento dendr铆tico y aprendizaje. La sensibilidad para los neurotransmisores prosociales y neurop茅ptidos como serotonina y oxitocina podr铆an haber aumentado de manera constante y formar un circuito de retroalimentaci贸n positiva. Adem谩s, existen firmas gen茅ticas comunes perros y humanos de selecci贸n de procesos fisiol贸gicos implicados en la domesticaci贸n, y en ambos, el gen receptor de oxitocina OXTR est谩 relacionado con diferencias en el comportamiento social (Nagasawa et al. 2015; Schaschi, 2015; Shilton et al., 2020; vonHoldt et al., 2020).

Por otro lado, es importante se帽alar los efectos de la interacci贸n hombre-perro en sus fenotipos anat贸micos, conductuales y cognitivos afectados por la domesticaci贸n. Kaminski et al. (2019) hallaron que los perros desarrollaron un m煤sculo para levantar la parte interna de la ceja en su domesticaci贸n, rasgo que supondr铆a una ventaja para comunicaci贸n visual con el humano. Sin embargo, para ilustrar los efectos de la domesticaci贸n en fenotipos y mejora de la comunicaci贸n entre perros y humanos, cabe remitirse al proceso de diversificaci贸n del perro en diferentes razas. Las razas son poblaciones con rasgos altamente especificados desarrollados para cumplir funciones especializadas en la sociedad humana (Schoenebeck y Ostander, 2014; Zhang et al., 2020). Esta especializaci贸n por rasgos seleccionados tiene reflejo en la anatom铆a del cerebro del perro en 谩reas implicadas en la comunicaci贸n (Hecht et al., 2019; Frederik, 2019). La evoluci贸n cultural y la domesticaci贸n humana se reflejan en la evoluci贸n del perro. Existen otras muestras concretas de coevoluci贸n real tales como la adaptaci贸n de los perros a una dieta rica en almid贸n o a la gran altitud de las monta帽as.

La relaci贸n estrecha entre perros y humanos pudo tener un impacto en los aspectos cognitivos centrales del humano anat贸micamente moderno (AHM). Los contactos entre humanos y perros promovieron caracter铆sticas de autodomesticaci贸n tales como la atenci贸n a est铆mulos sociales, la interacci贸n prosocial y la comunicaci贸n, las habilidades de aprendizaje social y el lenguaje. Como se帽ala Ben铆tez-Burraco, la comunicaci贸n no verbal mejorada en perros es el resultado del contacto con humanos, as铆 como tambi茅n la habilidad especial de esta especie para interpretar el lenguaje humano (Fugazza y Mikl贸si, 2020). Tal y como demostr贸 el equipo de Mikl贸si, los perros est谩n mucho m谩s atentos a los rostros humanos que los lobos, incluso los lobos socializados; y esta diferencia de comportamiento ser铆a resultado de la cr铆a selectiva durante la domesticaci贸n. Parece oportuno tambi茅n, aunque sea a modo indirecto, hacer referencia a la “hip贸tesis del ojo cooperativo” del equipo del profesor Tomasello, que sugiere, al respecto de la exhibici贸n de la escler贸tica blanca en la especie humana, que la cooperaci贸n entre humanos se vio facilitada por la capacidad de reconocer d贸nde miraban los dem谩s. Cabe asumir que el perro 鈥渟e beneficiara鈥 de esta facilitaci贸n en las interacciones con el humano, en el marco de las comunicaciones silenciosas v铆a mirada y gestos para actividades como la caza o la defensa frente a otros depredadores. Si bien hay escasos estudios que demuestren desempe帽o bas谩ndose solo en la clave de la mirada, Mikl贸si et al. (1998) demostraron que los perros pueden aprender a guiarse solo con la clave 鈥渄irecci贸n de la mirada鈥 luego de repetidos ensayos.

Donde s铆 hay consenso es en considerar que las habilidades orientadas al lenguaje humano en perros son notables. No solo aspectos supraling眉铆sticos (melod铆a y entonaci贸n, cariz emocional), sino tambi茅n l茅xicos: nombres de objetos (Fugazza y Mikl贸si, 2020), procesamiento palabras/pseudopalabras y especializaci贸n hemisf茅rica (G谩bor, A. et al., 2020). Este 煤ltimo equipo ha hallado evidencias de un procesamiento jer谩rquico de las palabras habladas en el perro. Este cuenta con regiones auditivas que responden al habla humana, pudiendo disociar la informaci贸n pros贸dica l茅xica y emocional de las palabras habladas por los humanos, y revelando un procesamiento diferencial para palabras significativas y no significativas. Cabe esperar que en un futuro pueda determinarse si que el proceso neural que subyace al efecto l茅xico refleja el reconocimiento de secuencias de sonidos o la extracci贸n del significado de las palabras. En todo caso, no deja de ser sorpendente este hallazgo de 鈥減rocesamiento del habla en una especie sin habla鈥, como muy bien expresa el equipo h煤ngaro.

As铆 pues y recapitulando, hay suficientes evidencias de los efectos de la autodomesticaci贸n en humanos que incidieron en la mejora de las habilidades para la comunicaci贸n: agresi贸n reactiva reducida, mejora comportamiento y habilidades para la cooperaci贸n, mejor aprendizaje social, memoria de trabajo, inhibici贸n emocional, funciones ejecutivas, ToM mejorada y cambios en funci贸n y anatom铆a cerebral debido a aumento contacto prosocial. El equipo de Ben铆tez-Burraco considera que la modificaci贸n crucial en este proceso de autodomesticaci贸n fue la integraci贸n del lobo en la estructura social humana. La convivencia y comunicaci贸n con ellos promovi贸 la potenciaci贸n de las habilidades citadas y en general, la mejora en las capacidades cognitivas.

La domesticaci贸n del perro se produjo en el mismo periodo que la autodomesticaci贸n humana alcanz贸 su punto 谩lgido, hace 45-40 kya. Hay restos arqueol贸gicos de entierros de perros en el paleol铆tico que muestran el v铆nculo emocional entre ambas especies y su consideraci贸n como un miembro del grupo. Este contacto e interacci贸n interespecie contribuy贸 a reducir la agresi贸n reactiva en ambos al tolerar a los no familiares. Las caracter铆sticas definitorias del humano anat贸micamente moderno (AHM) aparecen de manera lenta y gradual, no brusca ni a modo de revoluci贸n, en los humanos que poblaban 脕frica, no Europa (Brooks y McBrearty, 2000). La acertada 贸ptica de la graduaci贸n lenta sirve de enfoque para considerar que la domesticaci贸n del perro es anterior a la aparici贸n de extensas redes sociales humanas que involucran individuos no relacionados, que se generalizan en periodo Magdaliense, hace aprox. 12 kya (Vanhaeren y d’Errico, 2006; Schwender, 2012). Ben铆tez-Burraco y Progovac (2018, 2019) apuntan a que esta capacidad de interactuar con personas fuera de parentesco pertenece a 煤ltimas etapas de la evoluci贸n del lenguaje, la del surgimiento de los idiomas. Las lenguas son resultado de un proceso cultural y la autodomesticaci贸n se ha relacionado con una mayor complejidad estructural de las lenguas, con la pragm谩tica modelada por el aumento de la autodomesticaci贸n. As铆, llegamos a la tesis final de la revisi贸n del equipo de Ben铆tiez-Burraco: si la coexistencia-interacci贸n humano-can contribuy贸 en un bucle de retroalimentaci贸n a exacerbar nuestras caracter铆sticas de autodomesticaci贸n, es asumible que tuviera impacto tambi茅n en habilidades ling眉铆sticas, incluida estructura y uso del idioma.

2 Comentarios Agrega el tuyo

  1. Alejandra dice:

    Maravilloso blog solo con leer las primeras letras鈥

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    1. Gracias por tus palabras, Alejandra. Un abrazo y Felices Fiestas.

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