Los pájaros, las abejas y sus cerebros: el tamaño no importa
Muchas de las
teorías que relacionan actualmente la neuroanatomía y la
neurofisiología con la cognición y el comportamiento se
desarrollaron hace una generación o más, a pesar de haberse llevado
a cabo en los últimos años una gran cantidad de investigaciones
significativas. Está claro que muchas suposiciones hechas sobre los
animales y los humanos ya no son válidas. Por ejemplo, las imágenes
por resonancia magnética funcional (IRMf) ofrecen resultados al cabo
de unos segundos, mientras que los fenómenos cerebrales ocurren en
milisegundos. Por lo tanto, los intentos de correlacionar con
precisión los eventos cerebrales regionales con los eventos
cognitivos son imperfectos y "la brecha entre los circuitos y el comportamiento es demasiado amplia".
Además, las
hipótesis sobre la relación del tamaño y la estructura del cerebro
al nivel de la evolución, el comportamiento y las capacidades
cognitivas, deben ser reevaluadas a la luz de los nuevos datos y las
nuevas teorías. También se debe tener en cuenta que, debido a que
el tamaño absoluto del cerebro puede ser una medida engañosa, los
investigadores a menudo confían en el cociente de encefalización a
la hora de comparar los tamaños cerebrales de diferentes especies.
El cociente de encefalización es "una
medida del tamaño cerebral relativo definida como la relación entre la
masa cerebral real y la masa cerebral predicha para un animal de un
tamaño determinado". Varias estimaciones del cociente de encefalización
para diferentes especies y algunas discusiones sobre lo que significa
respecto a la inteligencia y a diversos patrones de comportamiento se
pueden ver aquí
y aquí.
Los pájaros, las abejas y sus cerebros: el tamaño no importa
Se han observado
sofisticadas habilidades cognitivas en una amplia variedad de
especies que incluyen candidatos muy poco probables. Este análisis
general se centrará en las aves, los reptiles y las abejas, todos
los cuales muestran una inteligencia mayor de la que indicaría una
simple comparación entre sus cerebros y los cerebros humanos. Las
aves llevan a cabo conductas complejas usando un cerebro muy pequeño
y carente de neocórtex. Las aves canoras aprenden los cantos de sus
mentores y realizan ajustes a través de la práctica y la
retroalimentación. Los pinzones emplean reglas sintácticas estrictas. Los cuervos de Nueva Caledonia muestran la avanzada
capacidad de metacognición, así como pueden calcular, fabricar y usar herramientas tan bien o mejor que muchos primates nohumanos
(véase también), al tiempo que muestran una memoria notable. Los cuervos también son capaces de recordar personas, automóviles y
zonas urbanas específicas, pudiendo guardar rencor sobre personas y
automóviles específicos durante varios años. Algunas aves muestran
una planificación y un arte muy avanzados. Alex, el loro gris africano de fama mundial, practicó la aritmética, dominó
asociaciones muy diferentes, inventó palabras, y la noche antes de
morir le dijo a su amigo doctor que amaba a su amiga e investigadora, la Dra. Irene Pepperberg.
Aún más notable es que las abejas, con unos cerebros diminutos, usen el pensamiento abstracto y el lenguaje simbólico. Cada día resuelven problemas matemáticos avanzados sobre cómo viajar de manera más eficiente por entre una multitud de lugares. Saben cuándo mezclar medicamentos para la colmena y distinguen complejas escenas paisajísticas, incluyendo las diferentes clases de flores, formas y patrones. Las abejas también aprenden categorías y secuencias, y las ajustan para futuras recompensas. Tienen en consideración las condiciones sociales, las ubicaciones, las horas del día y los múltiples sentidos. Son maestros en los laberintos y muestran memoria tanto a corto como a largo plazo que puede durar desde unos días hasta toda su vida.
¿Cómo pueden
explicarse estas inesperadas observaciones de patrones complejos de
comportamiento en términos de estructura y tamaño cerebral?
Recientemente, se ha descubierto que los cerebros de todos estos
animales tienen neuronas inusualmente complejas, neuronas que son de
un tipo similar a las existentes en el cerebro humano, pero ubicadas
en estructuras cerebrales diferentes. En las aves, uno de los centros
cerebrales correlacionados con algunas de sus habilidades avanzadas
se encuentra en una región primitiva del cuerpo estriado, no del
neocórtex. Cuando las aves canoras aprenden los cantos de sus
mentores, las neuronas específicas del tronco cerebral filtran el sonido del tutor del sonido del pájaro joven.
Recientemente, se han encontrado regiones en los cerebros de las aves y las tortugas que son similares en algunos aspectos a los niveles 4 y 5 del neocórtex humano, pero en estructuras muy diferentes (para mayor información sobre la vida emocional de los reptiles, véase aquí). En las tortugas, la región cerebral que contiene estas neuronas especializadas se distribuye en una capa. En las aves, una región llamada cresta dorsoventricular tiene células que integran datos como la capa 4 humana y otras que les dan salida como la capa 5, funcionando así como el neocórtex humano. En cierto sentido, la disposición de las aves es superior para el lenguaje y las funciones cognitivas. Un ejemplo de ello es una región especializada para la vocalización, que no existe en el complejo cerebro humano multisensorial y multimodal.
Recientemente, se han encontrado regiones en los cerebros de las aves y las tortugas que son similares en algunos aspectos a los niveles 4 y 5 del neocórtex humano, pero en estructuras muy diferentes (para mayor información sobre la vida emocional de los reptiles, véase aquí). En las tortugas, la región cerebral que contiene estas neuronas especializadas se distribuye en una capa. En las aves, una región llamada cresta dorsoventricular tiene células que integran datos como la capa 4 humana y otras que les dan salida como la capa 5, funcionando así como el neocórtex humano. En cierto sentido, la disposición de las aves es superior para el lenguaje y las funciones cognitivas. Un ejemplo de ello es una región especializada para la vocalización, que no existe en el complejo cerebro humano multisensorial y multimodal.
El diminuto cerebro de la abeja melífera cuenta tan solo con alrededor de un millón de neuronas, y las abejas "contradicen la noción de que el comportamiento de los insectos tiende a ser relativamente inflexible y estereotipado. De hecho, viven en colonias y exhiben complejas conductas de socialización, navegación y comunicación, así como un repertorio cognitivo relativamente rico". Como ya ha señalado anteriormente uno de nosotros (Marc Bekoff), Melissa Bateson y sus colegas han demostrado que cuando las abejas están estresadas, muestran una mayor expectativa de malos resultados. En otras palabras, se vuelven pesimistas. Cuando un comportamiento similar es observado en los vertebrados, se dice que tiene una base emocional. Las abejas también mostraban niveles alterados de ciertas sustancias neuroquímicas (dopamina, serotonina y octopamina) que están asociadas con la depresión.
También se ha informado de que las abejas usan la lógica para encontrar las mejores flores y que comprueban si otras abejas están tomando las mejores decisiones; no copian a las abejas que eligen flores de sabor amargo. Las abejas también superan a los ordenadores en la solución del problema del viajante. Incluso se está tomando en serio el arte de las aves y las abejas. Estos y otros fascinantes estudios demuestran que debemos ser muy cuidadosos al afirmar que los invertebrados no tienen vidas o sentimientos emocionales. De hecho, hay marcadas similitudes con los vertebrados.
Las abejas poseen cuarenta tipos diferentes de neuronas, varios de los cuales son comparables a las de los humanos. El cuerpo pedunculado, que ocupa el 20% del volumen cerebral de la abeja, es un excepcional integrador múltisensorial, convirtiendo la información sensorial en información valorativa. Funciona como una combinación del hipocampo y la corteza de los humanos. Se ha demostrado que una neurona avanzada en el cuerpo pedunculado influye en las funciones cognitivas que median en el aprendizaje por recompensa. Esta neurona es similar a la neurona dopaminérgica humana, pero se encuentra en un lugar y una estructura totalmente diferentes. Los cerebros de las abejas también muestran múltiples lugares diferentes para la conjugación de los recuerdos. El cerebro de la abeja también utiliza la función avanzada de las neuronas inhibidoras de forma muy similar a como lo hacen las interneuronas inhibidoras de los seres humanos.
La "hipótesis de la maximización cognitiva"
La investigación
actual muestra que pueden aparecer neuronas como las de los humanos
en muchos otros formatos diferentes a los de los mamíferos,
permitiendo habilidades cognitivas verdaderamente sorprendentes. Está
claro que las capacidades de alto nivel pueden tener lugar en
animales con estructuras cerebrales totalmente diferentes de las
humanas. Sin duda es posible que vayamos encontrando estructuras
inusuales adicionales a medida que crezca nuestro estudio de los
cerebros de los animales.
Uno de nosotros (Marc Bekoff) está desarrollando lo que se da en llamar "la hipótesis de la maximización cognitiva", que sugiere que tal vez los animales con cerebros pequeños maximicen el uso de lo que tienen —su dotación neural— y que quizás utilicen su relativamente escasa posesión de forma más eficiente que los animales con grandes cerebros. A los animales no les importan realmente los cerebros grandes en sí mismos, y les va bien con lo que tienen. Se necesitarán investigaciones futuras para confirmar que esto es así. La afirmación de que los humanos usan aproximadamente el 10% de su cerebro es un mito, por lo que tal vez la eficacia del procesamiento de información sea un factor a considerar. De todos modos, a los animales con un cerebro pequeño les va bien en sus propios mundos.
¿A dónde nos lleva esto? ¿Qué tienen de bueno los cerebros grandes?
En un ensayo titulado "¿Son mejores los cerebros más grandes?" los investigadores Lars Chittka y Jeremy Niven concluyen:
«Los
intentos de relacionar el tamaño del cerebro con el comportamiento y
la cognición rara vez han integrado la información de los insectos
en la de los vertebrados. Sin embargo, muchos insectos demuestran que
los repertorios motores altamente diferenciados, las estructuras
sociales grandes y la cognición, son posibles con cerebros pequeños,
enfatizando que necesitamos tener en cuenta los circuitos neuronales
que subyacen a estas hazañas, y no sólo el tamaño de las regiones
cerebrales. Los análisis de las redes neuronales muestran que las
características cognitivas encontradas en los insectos, tales como
la numeración, la atención y los procesos de categorización,
pueden requerir tan solo un número muy limitado de neuronas. Por lo
tanto, el tamaño cerebral puede tener una menor relación con el
repertorio conductual y la capacidad cognitiva de lo que se cree
generalmente, lo que da lugar a la pregunta de para qué sirven los
cerebros grandes. Los cerebros grandes son consecuencia, al menos en
parte, de las neuronas de gran tamaño que los animales grandes
necesitan a causa de restricciones biofísicas básicas. También
contienen una mayor replicación de circuitos neuronales, lo que
añade una mayor precisión a los procesos sensoriales, una
percepción más detallada, un mayor procesamiento paralelo, y una
capacidad de almacenamiento más amplia. Sin embargo, es poco
probable que estas ventajas produzcan los cambios de comportamiento
cualitativos que a menudo se supone que acompañan al aumento del
tamaño cerebral. Por el contrario, la modularidad y la
interconectividad podrían ser más importantes.»
Los cerebros de gran
tamaño y los altos cocientes de encefalización pueden ser útiles
para los animales que los precisen para ser miembros acreditados de
su especie, pero a los animales con cerebros pequeños les va muy
bien siempre que tengan la oportunidad de hacer lo que tienen que
hacer para sobrevivir y prosperar en su propios mundos. La noción de
que los animales con cerebros pequeños son "menos inteligentes"
y que "sufren menos" que los animales con cerebros grandes
también necesita ser revisada, ya que se trata sin duda de un mito.
Los campos comparativos en rápido crecimiento de la neurociencia cognitiva y la etología cognitiva (el estudio comparado de las mentes de los animales) continúan brindando información interesante sobre los cerebros y las mentes increíblemente activas de los fascinantes animales con los que compartimos nuestro planeta. ¡Qué futuro tan emocionante nos espera!
Marc Bekoff & Jon Lieff, 05 de abril de 2013.
NOTA
Este
ensayo fue escrito junto con el doctor Jon Lieff, un neuropsiquiatra
especializado en la interfaz médica, neurológica y psiquiátrica.
Ha pasado tres décadas explorando la mente y su funcionamiento en
los humanos, los animales y el medio ambiente. Se graduó en el Colegio
de Yale y en la Escuela Médica de Harvard, y fue presidente de la
Asociación Estadounidense de Psiquiatría Geriátrica. Su blog es
Searching the Mind,
su twitter @jonlieffmd, y su Facebook, "Searching for the Mind".
Ambos abogamos por el desarrollo de métodos de investigación no
invasivos.
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Traducción: Igor Sanz
