Neurociencia evolutiva

Estudio de la evolución de los sistemas nerviosos

Parte de una serie sobre
Biología evolucionaria
Pinzones de Darwin por John Gould
Temas clave Introducción a la evolución Descendencia común Evidencia
Procesos y resultados Genética de poblaciones Variación Diversidad Mutación Seleccion natural Adaptación Polimorfismo Deriva genética Flujo de genes Especiación Radiación adaptativa Cooperación Coevolución Coextincion Divergencia Convergencia Evolución paralela Extinción
Historia Natural Origen de la vida Historia de vida Cronología de la evolución Evolución humana Filogenia La biodiversidad Biogeografia Clasificación Taxonomía evolutiva Cladística Fósil de transición Evento de extinción
Historia de la teoría evolutiva Descripción general Renacimiento Antes de darwin Darwin Origen de las especies Antes de la síntesis Síntesis moderna Evolución molecular Evo-devo La investigación actual Historia de la especiación Historia de la paleontología ( línea de tiempo )
Campos y aplicaciones Aplicaciones de la evolución Criminología biosocial Genética ecológica Estética evolutiva Antropología evolutiva Computación evolutiva Ecología evolutiva Economía evolutiva Epistemología evolutiva Ética evolutiva Teoría de juegos evolutivos Lingüística evolutiva Medicina evolutiva Neurociencia evolutiva Fisiología evolutiva Psicología Evolutiva Evolución experimental Filogenética Paleontología Crianza selectiva Experimentos de especiación Sociobiología Sistemática Darwinismo universal
Implicaciones sociales La evolución como hecho y teoría Efectos sociales Controversia creación-evolución Objeciones a la evolución Nivel de apoyo
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La neurociencia evolutiva es el estudio científico de la evolución de los sistemas nerviosos . Los neurocientíficos evolutivos investigan la evolución y la historia natural de la estructura, las funciones y las propiedades emergentes del sistema nervioso . El campo se basa en conceptos y hallazgos tanto de la neurociencia como de la biología evolutiva . Históricamente, la mayor parte del trabajo empírico se ha realizado en el área de la neuroanatomía comparada , y los estudios modernos a menudo utilizan métodos comparativos filogenéticos . Los enfoques de reproducción selectiva y evolución experimental también se están utilizando con mayor frecuencia.^[1]

Conceptual y teóricamente, el campo se relaciona con campos tan diversos como la genómica cognitiva , la neurogenética , la neurociencia del desarrollo , la neuroetología , la psicología comparada , evo-devo , la neurociencia del comportamiento , la neurociencia cognitiva , la ecología del comportamiento , la antropología biológica y la sociobiología .

Los neurocientíficos evolutivos examinan los cambios en los genes, la anatomía, la fisiología y el comportamiento para estudiar la evolución de los cambios en el cerebro. ^[2] Estudian una multitud de procesos que incluyen la evolución de los sistemas vocales , visuales , auditivos , gustativos y de aprendizaje, así como la evolución y el desarrollo del lenguaje . ^{[2] [3]} Además, los neurocientíficos evolutivos estudian la evolución de áreas o estructuras específicas en el cerebro, como la amígdala , el prosencéfalo y el cerebelo , así como la corteza motora o visual.. ^[2]

Historia

Los estudios del cerebro comenzaron durante la época del antiguo Egipto, pero los estudios en el campo de la neurociencia evolutiva comenzaron después de la publicación de El origen de las especies de Darwin en 1859. ^[4] En ese momento, la evolución del cerebro se consideraba en gran parte en ese momento en relación con la scala naturae incorrecta . La filogenia y la evolución del cerebro todavía se consideraban lineales. ^[4] Durante principios del siglo XX, existían varias teorías predominantes sobre la evolución. El darwinismo se basó en los principios de selección y variación natural, el lamarckismo se basó en la transmisión de rasgos adquiridos, ortogénesisse basó en el supuesto de que la tendencia hacia la perfección dirige la evolución, y el saltacionismo argumentó que la variación discontinua crea nuevas especies. ^[4] Darwin se convirtió en el más aceptado y permitió que las personas comenzaran a pensar en la forma en que evolucionan los animales y sus cerebros. ^[4]

El libro de 1936 La anatomía comparada del sistema nervioso de los vertebrados incluido el hombre del neurólogo holandés CU Ariëns Kappers (publicado por primera vez en alemán en 1921) fue una publicación histórica en este campo. Después de la Síntesis Evolutiva , el estudio de la neuroanatomía comparada se llevó a cabo con una visión evolutiva, y los estudios modernos incorporan la genética del desarrollo. ^{[5] [6]} Ahora se acepta que los cambios filogenéticos ocurren independientemente entre especies a lo largo del tiempo y no pueden ser lineales. ^[4] También se cree que un aumento con el tamaño del cerebro se correlaciona con un aumento en los centros neuronales y la complejidad del comportamiento. ^[7]

Argumentos principales

Con el tiempo, son varios los argumentos que vendrían a definir la historia de la neurociencia evolutiva. El primero es la discusión entre Etienne Geoffro St. Hilaire y George Cuvier sobre el tema "plan común versus diversidad". ^[2] Geoffrey argumentó que todos los animales se construyen sobre la base de un solo plan o arquetipo y destacó la importancia de las homologías entre organismos, mientras que Cuvier creía que la estructura de los órganos estaba determinada por su función y que el conocimiento de la función de un órgano podría ayudar a descubrir las funciones de otros órganos. ^{[2] [4]} Argumentó que había al menos cuatro arquetipos diferentes. ^[2]Después de Darwin, la idea de evolución fue más aceptada y la idea de estructuras homólogas de Geoffrey fue más aceptada. ^[2] El segundo gran argumento es el de la Scala Naturae (escala de la naturaleza) versus el arbusto filogenético. ^[2] La Scala Naturae, posteriormente también llamada escala filogenética, se basó en la premisa de que las filogenias son lineales o como una escala, mientras que el argumento del arbusto filogenético se basó en la idea de que las filogenias no eran lineales y se parecían más a un arbusto que a una escala. ^[2] Hoy se acepta que las filogenias no son lineales. ^[2] Un tercer argumento importante se refería al tamaño del cerebro y si el tamaño relativo o el tamaño absoluto era más relevante para determinar la función. ^[2]A finales del siglo XVIII, se determinó que la proporción de cerebro a cuerpo se reduce a medida que aumenta el tamaño del cuerpo. ^[2] Sin embargo, más recientemente, se ha prestado más atención al tamaño absoluto del cerebro, ya que escala con las estructuras y funciones internas, con el grado de complejidad estructural y con la cantidad de materia blanca en el cerebro, lo que sugiere que el tamaño absoluto es mucho mejor predictor de la función cerebral. ^[2] Finalmente, un cuarto argumento es el de la selección natural (darwinismo) versus las limitaciones del desarrollo (evolución concertada). ^[2]Ahora se acepta que la evolución del desarrollo es lo que hace que las especies adultas muestren diferencias y los neurocientíficos evolutivos sostienen que muchos aspectos de la función y estructura del cerebro se conservan en todas las especies. ^[2]

Técnicas

A lo largo de la historia, vemos cómo la neurociencia evolutiva ha dependido de los desarrollos en la teoría y las técnicas biológicas. ^[4] El campo de la neurociencia evolutiva ha sido moldeado por el desarrollo de nuevas técnicas que permiten el descubrimiento y examen de partes del sistema nervioso. En 1873, Camillo Golgi ideó el método del nitrato de plata que permitió la descripción del cerebro a nivel celular en oposición al simple nivel general. ^[4] Santiago Ramon y Pedro Ramon utilizaron este método para analizar numerosas partes del cerebro, ampliando el campo de la neuroanatomía comparada. ^[4]En la segunda mitad del siglo XIX, las nuevas técnicas permitieron a los científicos identificar grupos de células neuronales y haces de fibras en el cerebro. ^[4] En 1885, Vittorio Marchi descubrió una técnica de tinción que permitió a los científicos ver la degeneración axonal inducida en axones mielinizados, en 1950, el "procedimiento original de Nauta" permitió una identificación más precisa de las fibras en degeneración, y en la década de 1970, hubo varios descubrimientos. de múltiples trazadores moleculares que se utilizarían para experimentos incluso en la actualidad. ^[4] En los últimos 20 años, la cladística también se ha convertido en una herramienta útil para observar la variación en el cerebro. ^[7]

Evolución del cerebro humano

La teoría de Darwin permitió que las personas comenzaran a pensar en la forma en que evolucionan los animales y sus cerebros. ^[4]

Cerebro de reptil

La corteza cerebral de los reptiles se parece a la de los mamíferos, aunque simplificada. ^[2] Aunque la evolución y función de la corteza cerebral humana todavía está envuelta en un misterio, sabemos que es la parte del cerebro que ha cambiado más drásticamente durante la evolución reciente.

Percepción visual

La investigación sobre cómo se ha desarrollado la percepción visual en la evolución se comprende hoy mejor mediante el estudio de los primates actuales, ya que la organización del cerebro no se puede determinar solo mediante el análisis de cráneos fosilizados.

Percepción auditiva

La organización de la corteza auditiva humana se divide en núcleo, cinturón y parabelt. Esto se parece mucho al de los primates actuales.

Desarrollo del lenguaje

La evidencia de una rica vida cognitiva en primates parientes de los humanos es extensa, y una amplia gama de comportamientos específicos en línea con la teoría darwiniana está bien documentada. ^{[8] [9] [10]} Sin embargo, hasta hace poco, la investigación ha descartado a los primates no humanos en el contexto de la lingüística evolutiva, principalmente porque a diferencia de las aves que aprenden vocales, nuestros parientes más cercanos parecen carecer de habilidades imitativas. Hablando evolutivamente, hay una gran evidencia que sugiere que durante millones de años se ha establecido una base genética para el concepto de lenguajes, al igual que con muchas otras capacidades y comportamientos que se observan en la actualidad.

Si bien los lingüistas evolucionistas están de acuerdo en el hecho de que el control volitivo sobre la vocalización y la expresión del lenguaje es un salto bastante reciente en la historia de la raza humana, eso no quiere decir que la percepción auditiva sea también un desarrollo reciente. La investigación ha mostrado evidencia sustancial de vías neurales bien definidas que unen las cortezas para organizar la percepción auditiva en el cerebro. Por tanto, el problema radica en nuestra capacidad para imitar sonidos. ^[11]

Más allá del hecho de que los primates pueden estar mal equipados para aprender sonidos, los estudios han demostrado que aprenden y usan los gestos mucho mejor. Las señales visuales y las vías motoras se desarrollaron millones de años antes en nuestra evolución, lo que parece ser una de las razones de una capacidad anterior para comprender y utilizar los gestos. ^[12]

Especializaciones cognitivas

Investigadores

• John Allman
• William H. Calvin
• Paul Cisek
• Terrence Deacon
• Merlín Donald
• Jon Kaas
• Glenn Northcutt
• Georg F. Striedter
• Suzana Herculano-Houzel
• Ludwig Edinger
• G. Carl Huber
• Elizabeth C. Crosby
• JB Johnston
• C. Judson Herrick
• Sir Graftin Elliot Smith
• George Ellet Coghill
• Nils Holmgren
• James W. Papez
• Olaf Larsell
• Tilly Edinger
• Dorothy L. Cheney

Ver también

• Evolución del cerebro
• Evolución de los sistemas nerviosos
• Fisiología evolutiva
• Psicología Evolutiva
• FOXP2 y la evolución humana
• Neuroetología
• Noogénesis  : aparición y evolución de la inteligencia

Referencias

1. Rhodes, JS y TJ Kawecki. 2009. Comportamiento y neurobiología. Páginas. 263–300 en Theodore Garland, Jr. y Michael R. Rose , eds. Evolución experimental: conceptos, métodos y aplicaciones de experimentos de selección. Prensa de la Universidad de California, Berkeley.
2. Kaas, Jon H. (28 de julio de 2009). Neurociencia evolutiva . Prensa académica. ISBN 9780123751683.
3. Platek, Steven M .; Shackelford, Todd K. (26 de febrero de 2009). Fundamentos en neurociencia cognitiva evolutiva . Prensa de la Universidad de Cambridge. ISBN 9780521884211.
4. Northcutt, R.Glenn (1 de agosto de 2001). "Cambio de opinión sobre la evolución del cerebro". Boletín de investigación del cerebro . 55 (6): 663–674. doi : 10.1016 / S0361-9230 (01) 00560-3 . ISSN 0361-9230 . PMID 11595351 . S2CID 39709902 .   
5. Northcutt, R. Glenn (agosto de 2001). "Cambio de opinión sobre la evolución del cerebro". Boletín de investigación del cerebro . 55 (6): 663–674. doi : 10.1016 / S0361-9230 (01) 00560-3 . PMID 11595351 . S2CID 39709902 .  
6. Striedter, GF (2009). "Historia de las ideas sobre la evolución del cerebro" . En Jon H Kaas (ed.). Neurociencia evolutiva . Prensa académica. ISBN 978-0-12-375080-8.
7. Northcutt, RG (1 de agosto de 2002). "Comprensión de la evolución del cerebro de los vertebrados" . Biología Integrativa y Comparada . 42 (4): 743–756. doi : 10.1093 / icb / 42.4.743 . ISSN 1540-7063 . PMID 21708771 .  
8. Cheney, Dorothy Leavitt (1990). "Cómo ven el mundo los monos: dentro de la mente de otra especie". Prensa de la Universidad de Chicago .
9. Cheney, Dorothy Leavitt (2008). "Metafísica del babuino: la evolución de una mente social". Prensa de la Universidad de Chicago .
10. Hurford, James R. (2007). Los orígenes del significado . Oxford: Prensa de la Universidad de Oxford. ISBN 978-0-19-152592-6. OCLC  252685884 .
11. Bornkessel-Schlesewsky, Ina; Schlesewsky, Matthias; Pequeño, Steven L .; Rauschecker, Josef P. (2014). "Raíces neurobiológicas del lenguaje en la audición de primates: propiedades computacionales comunes" . Tendencias en ciencias cognitivas . 19 (3): 142-150. doi : 10.1016 / j.tics.2014.12.008 . PMC 4348204 . PMID 25600585 .  
12. Roberts, Anna Ilona; Roberts, Samuel George Bradley; Vick, Sarah-Jane (1 de marzo de 2014). "El repertorio e intencionalidad de la comunicación gestual en chimpancés salvajes" (PDF) . Cognición animal . 17 (2): 317–336. doi : 10.1007 / s10071-013-0664-5 . ISSN 1435-9456 . PMID 23999801 . S2CID 13899247 .    

Enlaces externos

• Evolución y comportamiento del cerebro - (Diario)
• "Neuroanatomía comparativa de vertebrados: evolución y adaptación" - Ann B. Butler, William Hodos
• Sinauer.com - Principios de la evolución del cerebro Georg F. Striedter , Universidad de California, Irvine '(reseña de un libro, 2004)