sábado, noviembre 22, 2014

El libre albedrío como una característica biológica

El problema de la libertad en Biología es uno de los grandes problemas de la ciencia y de la filosofía. A nivel de la Física y la Química los átomos y las moléculas tienen unos comportamientos determinados que se ajustan a las leyes de la Física y la Química (salvo un componente estocástico). Pero cuando damos el salto a la biología, resulta que los seres vivos tienen deseos intenciones, preferencias y, aparentemente, deciden cosas como ir por la izquierda o la derecha ¿cómo es esto posible? Bueno, llevamos siglos con este problema y no se ve ni de lejos la posibilidad de llegar a una respuesta, pero lo que está ocurriendo en las últimas décadas es que esta cuestión esta pasando cada vez más del campo de la filosofía al de la ciencia. Y cada vez más gente piensa que la ciencia encontrará algún día la respuesta.

Voy a comentar un artículo de Björn Brembs que intenta llegar a un concepto científico del libre albedrío estudiando las acciones espontáneas y la toma de decisiones en invertebrados. Puede parecer una locura hablar de libre albedrío en moscas y similares pero es lógico pensar que si el libre albedrío existe sería (de acuerdo con el gradualismo darwiniano) una característica de todos los seres vivos en mayor o menor medida y no es descabellado mirar qué es lo que ocurre en especies aparentemente más simples. Según Brembs, todos los cerebros incorporan la capacidad de tomar decisiones de forma flexible sobre la base de  complejos cálculos que negocian un procesamiento tanto interno como externo. El libre albedrío sería adaptativo porque nos hace más impredecibles para los competidores, presas y depredadores, y nos permite explotar recursos que unos autómatas deterministas no podrían encontrar.

El punto de partida (y de llegada) de Brembs es que el libre albedrío es una propiedad biológica, no un regalo ni un misterio. Según él, no hace falta recurrir a la mecánica cuántica para entender que una conducta determinista no puede ser evolucionistamente estable. La evolución es un negocio competitivo y ser predecible te dejaría fuera del negocio rápidamente. Brembs pone algunos ejemplos de presiones selectivas que han favorecido la impredecibilidad. Uno de ellos es la conducta de escape llamada C-start en peces que consiste en que cuando el pez nota una súbita presión en un lado se comba en forma de C alejándose en la dirección opuesta al estímulo percibido. Se ha visto que hay unas serpientes con tentáculos que se aprovechan de esta respuesta: tocan al pez por un lado con la cola y este escapa hacia el otro lado donde le espera la boca de la serpiente.

La predecibilidad, por tanto, no es una estrategia evolucionista estable. Los animales tienen que encontrar un equilibrio entre la eficacia de sus conductas y una cierta variabilidad que evite que sean predecibles. Las conductas eficaces son controladas por el ambiente pero esto les hace vulnerables. Por contra, una variabilidad producida internamente reduce la eficacia, pero aumenta una impredecibilidad que es vital. Este dilema es el mismo que el del problema exploración/explotación: cada animal y especie tiene que elegir entre quedarse y explotar lo conocido- que son unos recursos limitados- o marcharse y buscar lo desconocido donde potencialmente puede haber un lugar más rico en recursos. Hay que elegir entre eficacia y flexibilidad.

Una prueba que Brembs presenta son los experimentos en moscas cuyos detalles tenéis en este artículo. Resumiendo, estudian el vuelo de una moscas encerradas en unos recipientes donde miden sus giros a derecha e izquierda y lo analizan todo en el ordenador. Después, estudian si el patrón de giros y variaciones sigue algún tipo de ruido o azar y los cálculos les dicen que no es sólo ruido o azar sino que el cerebro muestra una espontaneidad (¿voluntariedad?). Es decir, que existen mecanismos en el cerebro (todavía desconocidos) para inyectar variabilidad en la conducta motora de las moscas. La evolución ha modelado nuestros cerebros  para implementar estocasticidad de una manera controlada, inyectando variabilidad “a voluntad”. Sin esa implementación no existiríamos. La visión científica del concepto de libre albedrío no es ya un concepto cualitativo. La cuestión no es ¿tenemos libre albedrío?; la pregunta ahora es: “¿Cuánto libre albedrío tenemos? ¿cuánto libre albedrío tiene este animal?”.

John Searle define el libre albedrío como “ la posibilidad de haber actuado de otra manera diferente a como lo hicimos”. Brembs dice que claramente moscas y sanguijuelas pueden comportarse de forma diferente en idénticas circunstancias. Si pones unas moscas en un tubo y al otro extremo colocas una luz , las moscas irán a la luz, pero no todas. Si separas las que van a la luz y las que no van y las vuelves meter en el tubo vuelve a encontrarse el mismo porcentaje de moscas que se alejan y que van hacia la luz. El mismo porcentaje de moscas irá hacia la luz pero cada mosca “tomará su propia decisión”, según Brembs. De igual manera, si condicionas aversivamente unas moscas para que eviten un olor y las separas por las que evitan el olor y las que no y las vuelves a exponer al olor se vuelven a separar en el mismo porcentaje de moscas que lo evitan.

Y llegamos tras estas pruebas experimentales al modelo teórico que defiende Brembs. Se trata del modelo en dos estadios del libre albedrío. Este tipo de modelo se remonta por lo menos hasta William James, aunque la cabeza más visible actualmente es Martin Heisenberg (hijo de Werner Heisenberg, el del principio de indeterminación) y puedes informarte acerca de él en este artículo de Robert Doyle. Básicamente existiría un primer estadio donde se se genera la variabilidad , las diferentes opciones conductuales (la parte “free”, o libre), y luego un segundo estadio donde uno decide cuál de estas acciones se iniciará (la parte “will”, o de voluntad). De la misma manera que en la evolución hay una fase del proceso que es azar (las mutaciones) y luego una fase que es necesidad (la selección natural), el libre albedrío se puede conceptualizar como un proceso espontáneo, creativo, no determinado, seguido de un proceso determinista, seleccionando entre las opciones que generó el primer proceso. La voluntad estaría “adecuadamente determinada” (dicen ellos) por nuestras razones, deseos y motivos, por nuestro carácter, pero no estaría predeterminada. En esencia, proponen que puedes conocer todo acerca de los genes y ambiente de un organismo pero ser incapaz de predecir sus caprichos porque procesos cerebrales específicos evolucionaron para generar impredecibilidad, acciones espontáneas frente a competiciones de persecución-huída o similares.

Personalmente, no me convence en absoluto este modelo del libre albedrío. No veo libertad para elegir de forma diferente en idénticas circunstancias ni en la primera fase (producción de opciones al azar) ni en la segunda (elegir según mis preferencias y deseos, preferencias y deseos que yo no he elegido en primera instancia). En lo que sí estoy totalmente de acuerdo es en que el problema del libre albedrío no puede plantearse ya en términos de los humanos tenemos libre albedrío (por la gracia de Dios) y los demás animales son unos autómatas. O todos los seres vivos tenemos libre albedrío, en mayor o menor medida, o ninguno lo tenemos.

@pitiklinov

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sábado, noviembre 15, 2014

La vida social de los genes


Una célula es una maquina para transformar experiencia en biología
-Steve Cole

David Dobbs
David Dobbs es un periodista científico del que ya comentamos en su día un artículo que generó mucho revuelo: “Muere, Gen egoísta, muere”. En esta entrada, voy a comentar un reciente artículo suyo, La vida social de los genes, por el que la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia le ha dado el premio al mejor trabajo de revista de 2013. Parece que Dobbs sigue empeñado en restar importancia a los genes y dársela al ambiente pero la verdad es que el artículo está muy bien escrito y los experimentos que comenta en él son muy interesantes. Básicamente trata de cómo responden los genes a la vida social.

En la primera parte del artículo describe los trabajos de Gene Robinson con abejas. Lo que Robinson ha hecho es criar abejas de una especie en la colmena de otra especie. Ha utilizado abejas europeas y abejas africanas. Las abejas africanas son mucho más agresivas y defienden con mayor energía su territorio. Si le das una patada a una colmena de abejas europeas te pueden picar tal vez cien abejas pero si se la das a una colmena de la especia africana te picarán miles. Ambas especies son casi indistinguibles y Robinson extrae y marca unos 250 individuos en su primer día de vida y los traslada a la colmena de la otra especie. Robinson ya sabía por experimentos previos lo que ocurre: que las abejas europeas asumen del temperamento violento de las africanas y las africanas se hacen moderadas como las europeas, pero no sabía cómo ocurría esto.

Robinson sabía que la explicación tenía que estar en los genes, pero el cambio no se podía deber a mutaciones en los genes sino a que los genes se comportarían de una manera diferente, a que variaría la expresión genética. Si coges una infección o sufres una herida se activan determinados genes para luchar la infección o para curar la herida. Cambios en la expresión genética te pueden hacer delgado, gordo o incluso diferente de un gemelo genéticamente idéntico. No son los genes los que te hacen ser quien eres, sino la expresión genética, y la expresión genética varía según la vida que vives. Todo biólogo sabe esto pero la idea previa es que el ambiente causa cambios limitados (en pocos genes) en la expresión de los genes. Robinson sospechaba, sin embargo, que  los cambios podían ser muy extensos y que el ambiente social en particular podía ejercer un efecto muy poderoso. Los individuos con los que andas y cómo se comportan pueden hacer que ciertos genes tuyos hablen mientras que otros se quedan silenciosos y cambiar así quién eres tú en realidad.
Gene Robinson

En este experimento, por tanto, Robinson iba a estudiar la expresión genética y para ello cada 5-10 días abrían la colmena y extraían una docena de las abejas adoptadas y marcadas y las congelaban. De esta manera al final de unas seis semanas habían extraído las 250 y tenían preservada la actividad genética en cada etapa de la vida de las abejas lista para ser estudiada con tecnología de micromatrices (microarray). Lo que observaron fue que el “secuestro” de las abejas había alterado la expresión de sectores completos de genes, cientos de ellos, y que a medida que avanzaba el tiempo los genes de las abejas adoptadas se comportaban cada vez más como los de la especie que las había adoptado y menos como los de sus  hermanas genéticas. Muchos de los genes que se habían activado y desactivado se asociaban a agresión. Las abejas también se comportaban de forma diferente. Parecía que el genoma, sin cambiar su código podía transformar un animal en algo parecido a una subespecie diferente. En realidad, esto no es nuevo, es el fenómeno de la plasticidad fenotípica, (un genotipo puede producir diferentes fenotipos según las condiciones ambientales) sólo que objetivado por el estudio directo de la expresión de los genes.

Otros investigadores están estudiando este fenómeno de los cambios en la expresión genética como respuesta al mundo social. Se ha comprobado, por ejemplo, que cuando una hembra de pinzón cebra escucha el canto del macho se producen cambios masivos en la expresión genética. También es muy conocido cómo en una especie de peces, los cíclidos, si quitas al macho nº 1 de la población, el nº 2 sufre un cambio espectacular, en horas, en colores y en tamaño (aumenta un 20%), todo ello por cambios en la expresión genética. La idea central es que nuestra vida social puede cambiar la expresión genética de una manera rápida y profunda.

En la segunda parte del artículo, Dobbs cuenta la trayectoria profesional de Steve Cole, un hombre muy brillante que ha trabajado entre otras cosas en psicología, genética e inmunología. Uno de sus estudios más famosos es el que realizó con John Cacciopo en gente solitaria. Cole y Cacciopo observaron que 209 genes se expresaban de forma diferente en solitarios, pero lo más interesante es que muchos de estos genes tenían que ver con respuestas inmunes y antiinflamatorias. Unos 78 genes de estos solitarios estaban activados como si estuvieran luchando contra una infección mientras que 131 que deberían controlar la inflamación estaban inactivos. La conclusión de éste y otros estudios es que la soledad es el mayor factor de riesgo psicológico y social para padecer enfermedades. Ningún otro factor se acerca a la soledad en gravedad.
Steve Cole

Pero estos y otros estudios desafían el pensamiento occidental acerca de lo que es el individuo. Aquí pensamos desde el individuo, creemos que el “soporte social” es una especie de añadido, algo extra que nos pude fortalecer. Es decir, que asumimos que el estado por defecto humano es la soledad, la individualidad. Y no es así. Nuestro estado por defecto es la conexión. Somos criaturas sociales y lo hemos sido durante millones de años.

También nos dicen estos estudios que la experiencia subjetiva es más importante que la situación objetiva. Si te sientes solo en una habitación llena de gente eso es lo que importa y lo que te hará enfermar. Pero si te sientes conectado y bien apoyado, aunque no haya nadie al lado, entonces todo irá bien. Porque ambiente y experiencia no son lo mismo. Dos personas pueden compartir el mismo ambiente pero no la misma experiencia. La experiencia es lo que tú haces con el ambiente.
Y recuerda lo que dice Cole: “ tus experiencias de hoy influenciarán la composición molecular de tu cuerpo en los próximos 2-3 meses, o quizás durante el resto de tu vida. Así que planifica tu día de acuerdo con ello”. Que tengas un buen día.

@pitiklinov

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sábado, noviembre 08, 2014

Evolución de la arquitectura animal


Hopi Hoekstra
Pájaros, mamíferos, peces, insectos y muchos otros animales construyen una amplia variedad de complicados nidos y casas. Siempre se ha sospechado que los genes y las conductas han tenido que evolucionar para permitir a las criaturas construir esas estructuras. Pero ha sido en las últimas décadas cuando se ha empezado a investigar y conocer algunas cosas sobre la genética de la arquitectura animal. Rob Dunn es un biólogo interesado en este asunto y una de las cosas que le generó interés por la arquitectura de los animales fue darse cuenta de que estas construcciones evolucionan. Cada tipo de nido es una parte integral de la especie y de los individuos que la componen, igual que sus extremidades, el color de los ojos, la piel, etc. Lo fascinante es que las instrucciones para construir esos nidos deberían estar, por lo menos en parte, en los genes.

Investigaciones recientes han empezado a descubrir algunos de los genes responsables de la conducta de construcción de “casas” animales, así como la física (complicada muchas veces) subyacente a estas moradas y la forma en que los organismos las construyen.

Un ejemplo son los trabajos de Hopi E Hoekstra, bióloga que trabaja actualmente en Harvard pero que empezó a estudiar los túneles que hacen los ratones en la Universidad de San Diego. Ella y Jesse Weber tuvieron que diseñar primero un lugar cerrado con diversos materiales que fuera lo suficientemente grande para que los ratones hicieran túneles y poder estudiarlos y como no disponían de un laboratorio donde hacerlo lo construyeron  en el garaje de la casa de Hoekstra. Estudiaron dos ratones de campo, el ratón “oldfield” (campoviejo) que construye un túnel corto y el ratón “deer” (ciervo) que construye un túnel más largo con una salida de emergencia cerrada pero que termina justo debajo de la superficie (esto es una adaptación a la zona en la que vive donde hay muchas más serpientes).

Estos investigadores decidieron hacer con los ratones lo mismo que Mendel había hecho con los guisantes: cruzarlos y ver qué pasaba. Este enfoque es un poco burdo porque muchas características no siguen un patrón mendeliano simple sino una herencia poligénica más complicada, como Hoekstra y Weber suponían que podía ocurrir con la construcción de túneles. Pero a pesar de todo decidieron probar y ver qué ocurría. Y el resultado fue sorprendente.

Lo que podríamos esperar es que los túneles de la primera generación hija de ratones fueran una amalgama compleja de los construidos por los padres. Pero no fue eso lo que ocurrió. La primera generación  de ratones construyeron todos ellos túneles con vía de escape. En teoría este patrón podría resultar de una dominancia simple implicando sencillamente a dos genes, uno asociado con la longitud del túnel y otro  con la vía de escape. Pero Hoekstra y Weber no pensaron que fuera tan sencillo. Volvieron a cruzar a la primera generación hija con ratones “deer” otra vez  y entonces observaron que la mitad construía túneles con vía de escape y la mitad no -lo que indicaba dominancia simple- pero la longitud del túnel era muy variable, lo que indicaba un patrón más complejo. Podéis ver una síntesis del experimento en el gráfico:


Evidentemente, la genética de otro tipo de construcciones será más complicada pero lo importante de estos experimentos es demostrar que conductas complejas implicadas en la construcción de nidos pueden estar genéticamente codificadas y que son producto de fuerzas evolucionistas. Pero la genética de las construcciones no es lo único interesante acerca de ellas, también lo son la forma que tienen o los problemas físicos que las diversas criaturas tienen que resolver al construirlos. Para ilustrar este punto tenemos el caso de las torres que construyen las termitas. Las construcciones de los insectos sociales son realmente complicadas como vemos en los montículos de las termitas. Hay variaciones en estas construcciones de unas especies a otras pero en todas se habían observado una cámaras vacías que aparentemente no servían para nada. Pero a pesar de no usarse para nada todas las termitas las construyen.

La investigadora Judith Korb con la ayuda de sensores de temperatura y demás ha descubierto que estas cámaras funcionan como una especie de “pulmón de barro”. De día facilitan que el aire exhalado por las termitas, y el CO2, se difunda hacia arriba  y no se asfixien mientras que a la noche permite que aire limpio y más frío se difunda hacia la parte baja del montículo. Es decir, que estas estructuras permiten que las termitas respiren. Además de ese control de microclima, estas construcciones también sirven lógicamente de protección o de escudo contra enemigos y tienen el grosor adecuado para impedir que la mayoría de sus enemigos puedan destruirlos. 

En la construcción de estas complejas torres se ha comprobado que no hay un plan maestro sino que los individuos actúan de manera ciega siguiendo una serie de reglas básicas y se han desarrollado modelos matemáticos que imitan estas simples reglas con buenos resultados. Por ejemplo, la cámara oval de la reina de las termitas parece que responde a una feromona que impide que las obreras construyan justo a su alrededor construyendo la pared a una cierta distancia. Queda prácticamente todo por aprender acerca de la arquitectura animal pero el punto esencial es que las casas animales son tan producto de la evolución como las propias criaturas.

@pitiklinov

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domingo, noviembre 02, 2014

Evolución cognitiva y lenguaje

Uno de los aspectos evolutivos que menos se ha desarrollado es el de la evolución cognitiva. No es un tema nuevo en este blog, pues ya lo trate de forma general en la entrada Laotra evolución. La evolución cognitiva. Entonces el problema quedó simplemente esbozado, sin profundizar en cómo pudo realizarse tal evolución. Ahora trataré de analizar este proceso evolutivo tan importante para los seres humanos. Lo primero que hay que dejar claro es que la evolución biológica y la cognitiva, aunque dependiente la segunda de la primera, no fueron paralelas, ni tenían los mismos parámetros de cambio y desarrollo. En este contexto, la Arqueología es la única que nos puede ayudar con cierta precisión, pues el registro arqueológico, aunque imperfecto, es el único testimonio de lo que pasó, cuándo y dónde. Tenemos algunos ejemplos que explican la ruptura de la relación de una especie una cultura:

- Con el inicio evolutivo del Homo ergaster no se cambia de cultura sino que comienza con una continuación del Olduvaiense o Modo 1, aunque pronto cambia a las formas tecnológicas conocidas como el Achelense o Modo 2. Sin embargo, ya desde su inicio se conoce cierta discontinuidad cultural, que se alarga más o menos en el tiempo y en diferentes lugares geográficos. Mientras en África, el Achelense o Modo 2 se establece en un momento muy temprano, prácticamente con el inicio de la andadura del Homo ergaster, en Europa aparece mucho más tarde, siendo datado sobre el 600.000 B.P. y asociado al Homo erectus evolucionado o al Homo heidelbergensis. En este último continente, las primeras culturas son también las del Olduvaiense, como así se ha conocido recientemente en Atapuerca (la Gran Dolina), donde el Modo 1 estaba asociado al Homo antecessor con una antigüedad que puede superar los 800.000 años, lo mismo pasa con el Homo georgicus del Cáucaso y su antigua datación de 1,8 m. a. Solo al final de este periodo la homogeneidad del Achelense es clara, perdurando hasta los primeros indicios de la siguiente manifestación tecnológica, el Musteriense ya en el Paleolítico medio. Igualmente, no es raro ver yacimientos con estas dos tecnologías y cronologías aparentemente similares, lo que parece indicar la independencia en el desarrollo cultural, o en el aislamiento poblacional que parecían tener los pequeños grupos humanos que vivieron en tan lejanos tiempos.

- Otro ejemplo se aprecia en el inicio del Homo sapiens. Conocemos que la base biológica de nuestra especie se estableció hace unos 200.000 años, mientras que las primeras muestras arqueológicas de un comportamiento sabio (simbólico, complejo y con mayor poder adaptativo) no aparecen hasta fechas que se sitúan sobre el 60.000 BP (p.e. África en Bomblos), lo que ha sido denominado por Colin Renfrew como la sapient paradox.

Estos ejemplos nos indican que las conductas con un complejo simbolismo y gran poder adaptativo (tecnología, logística, lenguaje, arte, etc.) se ven como trayectorias de un desarrollo cultural y cognitivo heterogéneo en el tiempo y en el espacio, en lugar de una innata capacidad biológica de manifestación necesaria y homogénea. Por tanto pueden clasificarse de productos emergentes o emergencia conductual y cognitiva (Renfrew, 2008).

Si el cerebro ya había evolucionado con un importante aumento de su volumen, notable incremento de la superficie de las áreas corticales (sobre todo las asociativas), y alteraciones en la densidades neuronales diferentes (que facilitando una mejor y más densa interconectividad neuronal) ¿Porqué el desarrollo cultural se produce con posterioridad¿ Pocas respuestas se han ofrecido desde la Arqueología, siendo la más tradicional la que lo justifica por medio de mutaciones favorables, posteriores a los cambios evolutivos ya mencionados y que favoreciese el desarrollo cultural (Klein 2003). Estas atribuciones mutacionales, que no se pueden comprobar y no se ajustan bien a los actuales datos de la Psicología y Neurología, poco nos pueden aclarar sobre lo que en realidad pudo pasar.


Actualmente está plenamente aceptado que la evolución biológica precedió a la cognitiva, que no fueron paralelas, que se produjo de una forma heterogénea en el tiempo y en el espacio, y que prácticamente desconocemos casi todo de las formas en que se produjo a lo largo del género Homo. Dentro del más elemental estudio interdisciplinario, las explicaciones de lo que pasó tendrán que adaptarse a estas conclusiones arqueológicas. Todos somos seres humanos creados por los mecanismos evolutivos, pero, y a pesar de nuestra gran semejanza genética, todos somos personas muy diferentes unas de otras en su pensamiento y conducta. La individualidad personal, lo que nos hace ser y actuar de forma diferente a los demás, no es un producto exclusivamente biológico y evolutivo, pues entraña muchísimas connotaciones culturales, sociales, lingüísticas, tecnológicas, etc., que nos van influyendo y transformando desde el mismo momento de nuestro nacimiento, incluso antes, y a lo largo de toda nuestra vida. Sin embargo, todas las formas de influencia medioambiental anteriormente señaladas no se han creado de la nada, sino que han tenido que crearse paulatinamente, y transmitirse con los medios de cada época entre los seres humanos que las crearon. Es lo que se llama la evolución cultural, cuya producción depende de la potenciabilidad y desarrollo de las capacidades cognitivas que la evolución ha otorgado a los seres humanos, es decir, sería la consecuencia de la evolución cognitiva.

Cómo entender y estudiar la evolución cognitiva

La falta de datos y una adecuada comprensión del problema han sido los principales enemigos del estudio de la evolución cognitiva del género Homo. Tanto es así, que incluso en muchos medios académicos simplemente se asimilaba a los logros de la evolución biológica, como si fuera una consecuencia directa, lógica e incuestionable. La falta de datos puede ser cierta, pero menos de lo que se puede pensar. Existen otras ciencias que estudian el problema desde perspectivas diferentes, pero no ajenas a él. La interdisciplina puede ser un método adecuado para el estudio de estos problemas, pues aumenta la cantidad de datos a valorar, y los problemas son analizados de una forma mucho más global, teniendo sus resultados una mejor base metodológica y fundamentada.




Un primer paso sería llegar a un consenso sobre la realidad de nuestro cerebro, no como controlador y regulador de nuestro cuerpo (sobre lo que creo que no existen dudas), sino en su relación con el medio ambiente en el que le haya tocado vivir. En este contexto, la primera complicación que se nos presenta es la existencia de teorías opuestas sobre la forma en que la evolución ha desarrollado el cerebro humano en su relación con el mundo exterior. No voy a volver a tratar este problema, pues ya lo analicé en otras entradas del blog (Evolución neurológica: un enfoque interdisciplinario; Relaciones entre evolución y psicología humana).

La conclusión sería considerar al cerebro del ser humano como un sistema neurológico capaz de recibir, procesar, almacenar y recuperar la información que le llega a través de sus sentidos (González Labra, 1998). Conceptualmente se basa en que todo proceso mental o cognoscitivo tiene como origen la información que previamente el cerebro ha tenido que recibir y procesar (Leahey, 1980). Sin embargo, esta capacidad de procesamiento de la información no es totalmente libre e independiente, pues estaría limitada por las características psicobiológicas de cada persona. Éstas, en función de su propia herencia genética, no son iguales y juegan un papel importante en el desarrollo de la conducta. Desde el mismo momento del nacimiento se va a producir una organización psicológica, que depende de varios factores fundamentales en la futura conducta del neonato.

Las áreas corticales donde se ubicarán las funciones cognitivas correspondientes, son áreas de asociación que recogen los estímulos sensoriales externos ya procesados con la información de otras áreas corticales (secundarias y terciarias), con el objeto de elaborar posibles respuestas más complejas y adaptativas, mientras que otras (áreas primarias solo reciben información del exterior) (Neurociencia). Esta elemental estructuración del cerebro ya fue analizada el neurofisiólogo ruso Alexandre R. Luria a mediados del siglo pasado, y desde entonces ha sido una de las bases de los estudios neurológicos (Kandel et al. 1997; Luria, 1974, 1979). Estas estructuras ya preformados estructuralmente al nacer son innatas, formando un protomapa de la funcionalidad cognitiva con un carácter poco definido, necesitando para su definitiva estructuración, extensión y ubicación de los estímulos sensoriales externos (Damasio, 1999; Changeux, 1985; Flórez et al. 1999; Mora, 2001; Rakic, 1988, 1995).

Los cerebros de todos los humanos del género Homo, en mayor o menor cuantía dependiendo de su posición en la escala evolutiva, han participado de estas características. En general, podemos destacar dos grandes procesos que intervienen en la evolución cognitiva: La propia evolución biológica, y el desarrollo cultural que pudieron realizar las comunidades humanas. De la primera ya hablé en la entrada del blog (Evolución cerebralhumana. Mecanismos biológicos), del desarrollo medioambiental lo analizaré a continuación. 

La información que nuestro cerebro puede recoger y almacenar del medio ambiente es enorme, no solo por su cantidad sino por las características particulares que tal información puede tener del tiempo y el espacio de la trayectoria vital de cada ser humano. Esta característica de almacenamiento de experiencia vivida es común a todos los seres vivos que tengan un cerebro o formas biológicas de almacenamiento de la información. Su uso presenta dos cuestiones: ¿Cómo se almacena y cómo se puede extraer cuando es necesario?

El almacenaje parece que, aunque de una forma muy genérica, se realizar en las áreas primarias del córtex formando redes neuronales muy complejas que contienen tal información. De la recuperación conocemos que en el mundo animal se pueden recuperar las experiencias vividas cuando se vuelven a repetir las sensaciones que dieron lugar a las informaciones almacenadas. El recuerdo tiene lugar cuando se producen de nuevo situaciones que son similares a las que produjeron tales recuerdos, con ello los resultados también se recuerdan y la conducta tiene nuevas opciones de producción, al valorar la efectividad o no de la respuesta realizada en la primera experiencia.

En el caso de los seres humanos tal proceso ocurre igual. Aunque hay que añadir un dato muy importante, se puede acceder a la información almacenada sin necesidad de que existan de nuevo las causas que lo motivaron. Es decir, recordamos lo que queremos y esto nos aporta formas de conducta totalmente nuevas, en las que podemos utilizar toda la información adquirida por todos los medios (propia y ajena; experimentada, leída u observada; real o supuesta), mezclarla (reflexividad) y elegir la que mejor nos parezca (flexibilidad).

La gran pregunta sería cómo podemos hacer tal cosa. El desarrollo de este complejo proceso, junto con otros muy relacionados (autoconciencia, flexibilidad y reflexividad cognitiva) sería lo que estamos intentando comprender, la evolución cognitiva (Cómo el cerebro de los homínidos pudo lograr realizar tales procesos cognitivos). Naturalmente, esta disponibilidad de la información adquirida sería el resultado final de una serie de avances cognitivos de diversa índole (realizados con diferente capacidad a lo largo de la evolución de nuestro linaje), que al actuar conjuntamente son capaces de lograr tal progreso conductual. Su poder adaptativo es enorme y explica la gran supervivencia y expansión de los homínidos de nuestro linaje. ¿Qué factores generales debieron de intervenir en este proceso de evolución cognitiva? Tenemos varios.

- Sin duda la propia evolución neurológica con el gran desarrollo de las áreas asociativas del córtex cerebral, así como del aumento de la capacidad de interconexión neural.

- Un importante y cada vez mayor tiempo de exposición de estas áreas cerebrales a la información externa. Se trata de la inmadurez neurológica que presentan todos los recién nacidos, como causa del aumento del cerebro y la imposibilidad de progresar en el canal del parto si este cerebro fuera muy voluminoso.

- Unas características de maduración neurológica básicamente desarrolladas en el embarazo (protomapa), que confieren una estructura básica adecuada para procesar la información externa.

- Un sistema que permita trasmitir, almacenar, conservar y utilizar con facilidad la información adquirida. Es el lenguaje, bajo cualquiera de sus formas (sonoro, gesticular, escrito, simbólico, etc.).

Las tres primeras condiciones son de carácter innato, mientras que la última tiene un clarísimo componente adquirido. El lenguaje es el medio que nos permite realizar una definitiva estructuración de nuestro pensamiento (ver lenguajehumano; pensamiento, lenguaje y conducta; la autoconciencia como capacidad cognitivaemergente), pues con su adquisición lo que hacemos es estructurar el cerebro para que funcione con las características propias del lenguaje. Pensamos como si nos habláramos a nosotros mismos (lenguaje interno); almacenamos los conceptos que aprendemos por el lenguaje de forma que puedan ser mucho más fácilmente recordados por los mecanismos lingüísticos (el lenguaje une gramaticalmente todos las posibles combinaciones que conozcamos); componen los elementos de nuestra conciencia autobiográfica (creada desde que nacemos y permanentemente presente en nuestro pensamiento).

Significado del lenguaje en la conducta humana

El lenguaje siempre ha sido una constante fuente de estudio, discusión y enfrentamiento entre los autores que han elaborado las diversas teorías que conocemos en la actualidad. Todos somos conscientes de la trascendental importancia que ha tenido en todos los aspectos de la conducta humana, pero sobre su origen, forma de evolución y funciones psicobiológicas las discrepancias y las ausencias son notorias. La producción de tan importante facultad, dentro de las comunidades del género Homo, representa un proceso del que desconocemos muchas de sus claves, y de las pocas que conocemos no todas se utilizan para su compresión. El lenguaje siempre se ha estudiado teniendo como base dos de sus aspectos más aparentes. Primero, en los sonidos que conforman las diferentes lenguas y en las consecuencias que aportan (comunicación, aprendizaje, almacenamiento de información, y todo lo que se pueda adquirir por medio del lenguaje externo). Segundo, representa una capacidad cognitiva exclusiva del Homo sapiens (al menos en la actualidad) y que “todos” los humanos la poseen, por lo que debe de tener un fundamento genético muy importante. Pero casi siempre se ha olvidado su papel en la organización cognitiva del pensamiento humano, tanto que muchos ni siquiera se han planteado tal posibilidad.

La lingüística cada vez es una ciencia con mayor amplitud teórica, lo que obliga a subdividir sus contenidos en función de los métodos o aspectos que del lenguaje se quieren estudiar. La Neurolingüística y Psicolingüística son dos claros ejemplos de tal parcelación teórica. Esto lo podemos ver bien en las diversas definiciones que sobre el lenguaje conocemos. En general, reflejan los fundamentos teóricos sobre los que se estructura, pero no son los únicos. La definición que recoja más y mejor todos los aspectos que el lenguaje pueda representar debería ser el modelo a seguir. Si vemos las diferentes definiciones que encontramos en diccionarios o trabajos generales sobre el lenguaje, observamos una importante variedad de definiciones, dependiendo de las ciencias que se usen en su estructuración.

- Capacidad propia del ser humano para expresar pensamientos y sentimientos por medio de la palabra.
- Sistema de signos que utiliza una comunidad para comunicarse oralmente o por escrito.
- Sistema de comunicación estructurado para el que existe un contexto de uso y ciertos principios combinatorios formales. Existen contextos tanto naturales como artificiales.
- Un recurso que hace posible la comunicación. En el caso de los seres humanos, esta herramienta se encuentra extremadamente desarrollada y es mucho más avanzada que en otras especies animales, ya que se trata de un proceso de raíces fisiológicas y psíquicas. El lenguaje brinda la posibilidad de seleccionar, citar, coordinar y combinar conceptos de diversa complejidad.
- Conjunto de sonidos articulados con que las personas manifiestan lo que piensan o sienten.
- El lenguaje es una forma de conducta que posibilita en los organismos la capacidad para relacionar y relacionarse con los fenómenos del mundo físico de un modo cualitativamente distinto. Es un sistema de expresión, representación y comunicación que se basan en un sistema de signos y reglas formalmente bien definido y cuya utilización por un organismo implica una modalidad particular de comportamiento (Belinchón et al. 1992).
- El lenguaje humano puede definirse como la transmisión voluntaria de todo pensamiento, idea o sentimiento, por medio de un sistema de representación simbólico (en principio sonoro y/o gestual), con la intención de interferir en la conciencia o atención del oyente, es decir, que sea recibido y comprendido por aquellos a los que se dirige tal mensaje, con algún fin determinado (simple información y/o la posibilidad de realizar tareas en común). (Rivera, 2009).
- El lenguaje sería la capacidad de unir un signo (auditivo, visual, táctil o gestual) con un componente semántico, con un concepto; es decir, la capacidad para genera símbolos (Arsuaga y Martín-Loeches, 2013). 
Todas se basan en la gran funcionalidad que tienen sobre la comunicación, pocas sobre la abstracción y simbolización que conlleva su producción, y ninguna sobre la capacidad de organizar y gestionar el pensamiento consciente de los seres humanos. Hay que profundizar un poco en el origen y funciones del lenguaje, pues la funcionalidad va implícita en su propio origen.

Funciones del lenguaje humano

Las funciones que el lenguaje tiene entre los seres humanos son varias y fundamentales para el desarrollo de nuestro pensamiento y conducta.

* Función comunicativa (formas de expresión). Corresponde al sistema de representación formado por signos (articulados y socialmente consensuados), que estarían organizados por medio de unos elementos formales de combinación (gramática). Permite compartir la experiencia personal, la acumulada por la especie y la expresión emocional. Por tanto, su uso facilitaría un mejor y permanente conocimiento de la realidad. Su estudio entra en el terreno de la Lingüística. Sin embargo, las estructuras anatómicas y fisiológicas que participan en la producción y comprensión de estos signos, serán estudiadas por las disciplinas biológicas que analizan la anatomía y fisiología humana.

* Función social (comunicación externa). Forma una conducta voluntaria que regula la acción conjunta de los componentes de una comunidad. Facilita la interacción social, al desarrollar las conductas personales y sociales. Relaciona la conversación con la conducta simultánea o posterior a la misma, donde pueden valorarse los antecedentes, posibles respuestas y consecuencias de tal acción. Destaca la voluntariedad e intencionalidad en la realización de tal proceso lingüístico, donde entraría en juego el concepto de teoría de la mente. Entra en los cometidos doctrinales de la Sociología y Psicología y estaría muy relacionada con la función comunicativa.

* Función cognitiva (comunicación interna). Sería una interacción cognitiva entre el lenguaje y el pensamiento, facilitando el pensamiento racional por medio de diversos procesos internos, como son el lenguaje interno, el pensamiento verbalizado, el lenguaje intelectualizado, el procesamiento computacional de la información, el desarrollo de las capacidades de abstracción, la simbolización, la conciencia reflexiva, el aprendizaje, etc. El tipo de lenguaje que puede utilizar el pensamiento, es el mismo que usamos normalmente con las mismas directrices léxico / gramaticales, aunque con pequeñas variaciones que lo caracterizan como un lenguaje interno. Es como si habláramos con nosotros mismos, consiguiendo adquirir nuevas funciones psicológicas que antes eran externas. Efectivamente, el lenguaje interno es responsable de las funciones mentales superiores, pues transforma la percepción del sujeto, transforma su memoria, y permite la planificación y regulación de la acción, haciendo posible la actividad voluntaria. Nuestro pensamiento está ahora plenamente verbalizado, siendo más fácil pensar, relacionar y expresar todo tipo de situaciones y hechos, con mucha mayor rapidez y claridad. Aparece como una nueva función cognitiva, que facilita el control y regulación de los propios procesos cognitivos, con lo que nuestras acciones, consecutivas a nuestro pensamiento, estarán mejor guiadas y estructuradas (Belinchón et al. 1992; Luria, 1979, Mercier, 2001; Vygotsky, 1920). Igualmente, la transmisión de pensamientos abstractos es muy fácil, al usar el simbolismo que el lenguaje nos permite.

De las tres funciones, la tercera es sin duda la menos conocida y, sin embargo, puede ser la que más ha colaborado en el desarrollo de nuestra cultura simbólica.


Evolución del lenguaje, conducta y cognición en el género Homo

Mucho se ha hablado sobre si las primitivas poblaciones humanas tenían o no un lenguaje, pero poco se ha profundizado en las características de tal lenguaje, si es que lo tuvieron. Se habla del lenguaje de una forma muy genérica, sin matizar la gran complejidad que conlleva, ni analizar las características de su formación. Las definiciones que vimos anteriormente nos indican que en un proceso cognitivo compuesto por la utilización conjunta de diversas capacidades cognitivas (memoria, abstracción, simbolización, coordinación motora del aparato fonador, etc.) que la evolución ha ido desarrollando, pero que no fueron iguales en todos los homínidos. Por lo tanto, no se puede hablar de los genes del lenguaje, sino de los genes que propician estas capacidades cognitivas (utilizadas en diversos proceso cognitivos relacionadas o no con el lenguaje). Naturalmente, si falla uno o varios (mutaciones negativas en alguna de las capacidades cognitivas mencionadas) el lenguaje se alterará.

La complejidad del lenguaje no estaría solo en la cantidad de sonidos que se utilizan ni en la articulación de ellos, sino en los significados que entrañan tales sonidos. Es decir, en las abstracciones que han podido simbolizar las poblaciones que utilizan ese lenguaje. El principal problema que tenemos en el estudio del desarrollo del lenguaje en nuestro linaje es que las palabras no dejan huellas arqueológicas. Sin embargo, si analizamos las últimas definiciones del lenguaje (Rivera, 2009; Arsuaga y Martín-Loeches, 2013) vemos que el lenguaje se desenvuelve en la acción o conducta de las poblaciones humanas. Nace dentro de las poblaciones humanas como consecuencia del intento de comunicar las acciones, siendo por tanto la simbolización de tales acciones. La acción es la base de la propia estructura inicial de lenguaje y de la universalidad de su sintaxis, pues es igual en todos los lugares.

Por tanto, el lenguaje parece estar organizado alrededor de las circunstancias que rodean a la acción (verbo) (Bickerton, 1994; Bruner, 1988; Fillmore, 1968; Marina, 1998) lo que puede referirse con la siguiente expresión básica:

Sujeto (quién hace la acción) – Verbo (acción) - Circunstancias de la acción.

En este contexto, la conducta sí deja huellas arqueológicas que pueden estudiarse, y seguirse a través del tiempo. Las abstracciones que configuran nuestro pensamiento y lenguaje no han existido siempre, sino que ha sido preciso crearlas, mantenerlas y trasmitirlas a las generaciones siguientes, por medio del lenguaje de cada sociedad haya podido desarrollar. Y no todas de estas abstracciones dejan huellas de su existencia, pero algunas (posiblemente las más trascendentes) si lo hacen. Las abstracciones básicas y más elementales que podemos intuir en los primeros lenguajes (comer, piedra, cazar, hambre, peligro, miedo, etc.) son relativamente fáciles de realizar. Solo se tienen que poner de acuerdo sobre que sonidos o gestos (las emociones básicas o primarias ya tiene una representación innata de gestos) los pueden representar, siendo admitidas y conocidas por todos los miembros del grupo.

Desde los primeros pasos de la socialización humana en el Homo habilis la conducta observada en sus yacimientos nos indica que tales simbolizaciones lingüísticas debieron de producirse. Sin embargo, hay otra serie de conceptos mucho más difíciles de crear y simbolizar, los cuales son fundamentales para la conducta humana considerada como de tipo moderno. Me refiero a los conceptos sobre la individualidad social y personal, el tiempo, el espacio, la negación, el engaño y la mentira (todos ellos con un importante componente simbólico). De todos ellos en solo se han podido rastrear conductas relacionadas con los tres primeros (individualidad social y personal, el tiempo, el espacio). Pero estos conceptos son fundamentales para el desarrollo de la autoconciencia y de su ubicación en el tiempo y en el espacio (desplazamiento cognitivo), lo que no se consiguió con unas características que se pueden considerar como modernas hasta la transición al Paleolítico superior. No es este el momento para exponer su posible trayectoria histórica, pero si a alguien le interesa leer trabajos pioneros al respecto puede hacerlo desde esta dirección (Rivera, 1998; 2003-2004). 

Estas abstracciones necesitaban unas capacidades cognitivas cada vez mayores, que la evolución proporcionó al desarrollar cerebros con unas áreas de asociación (secundarias y terciarias) más grandes y con una  funcionalidad mejorada (menos densas con mayor poder de sinapsis). El desarrollo de las funciones ejecutivas (lóbulo prefrontal) y del precúneo (lóbulo parietal), bien contrastado en el Homo sapiens, parece que fue un gran y necesario avance evolutivo. Los factores generales que intervienen en la evolución cognitiva (aumento de la áreas de asociación y mejor capacidad sináptica; existencia de un protomapa; gran y duradera inmadurez neurológica y existencia de un proceso de simbolización de abstracciones o lenguaje) han interaccionado entre todos el mismo desde el mismo inicio de nuestro linaje. El lenguaje, verdadero motor de todo el proceso, en un proceso netamente social, pues solo se produce dentro de las sociedades con la suficiente capacidad neurológica como para interactuar en procesos comunes. Existen claros antecedentes den los grandes primates, y desde luego en la conducta de los primeros homínidos (Homo habilis y ergaster y/o erectus) ya se manifiesta con elemental y desigual desarrollo de los conceptos básicos del tiempo el espacio y la individualidad. Estas abstracciones se desarrollarían de forma paralela a la paulatina creación de diversas palabras representantes de objetos y acciones, que enriquecen la cultura del grupo y facilitan su convivencia y supervivencia.

* El concepto de individualidad (social o personal) se produce con la adquisición de la idea de diferencia social o individual entre diversos grupos o elementos de los mismos (Elías, 1990). La autoconciencia es una capacidad cognitiva emergente (desarrollo cognitivo), lograda gracias a las capacidades cognitivas del cerebro y desarrollada por la estimulación (dentro del periodo crítico o primeros años de su vida) de un entorno social, cultural y lingüístico adecuado.

El espacio se objetiva con la referencia a objetos fácilmente observables, inmóviles y permanentes, características constantes en el territorio donde se realiza o puede realizarse la acción (Elías, 1992; Hernando, 1999).

- El tiempo se realiza con la referencia de sucesos móviles de carácter no humano, pero con un tipo de movimiento recurrente, como son el día/noche, estaciones, fases lunares, etc. (Elías, 1992; Hernando, 1999).

La realidad de la propia conducta humana indica que casi siempre se producen con una gran interrelación entre estos dos elementos básicos de ordenación de la acción. Así, con su unión, ofrecen al lenguaje una capacidad interpretativa de gran poder explicativo. Sería el caso del cambio de los lugares en función del tiempo (estaciones), la medición del espacio por el tiempo en que se recorre y el concepto histórico de un lugar en un tiempo preciso. La interacción social aumenta con el desarrollo tecnológico, demográfico y cultural de las sociedades, por medio de u aumento del lenguaje usado. Los mecanismos de feed back positivos estarían continuamente produciéndose. Es decir, la compresión de que las capacidades cognitivas superiores tienen más de potenciabilidad que de realizad manifiesta en el nacimiento, su desarrollo de estas capacidades cognitivas (racionales y emocionales) por medio del lenguaje, el acervo cultural, la tecnología, motivación, sociabilidad, desarrollo e interacción demográfica, y las características medioambientales, interactuando continuamente, son las que vas a ofrecer ese aspecto de heterogeneidad espacial y temporal en el desarrollo conductual que vemos en el registro arqueológico.




Conclusiones

La evolución cognitiva y cultural humana está muy relacionada con la evolución biológica, pero con formas y características que las separan en el tiempo y en el espacio. No cabe duda de que ambas están íntimamente relacionadas, pero no podemos seguir insistiendo en que nuestra cognición y cultura es una simple manifestación de las capacidades cognitivas de origen innato y evolutivo. El carácter emergente de muchas de las capacidades cognitivas que más nos diferencian del resto de los entes biológicos (p. e. autoconciencia y lenguaje) es la clave de nuestras propias características como seres humanos. Esta emergencia nace de la interacción de las capacidades adquiridas evolutivamente y de la acción del medioambiente creado y mantenido por nosotros mismos. En este contexto, el lenguaje adquiere un gran protagonismo, pues éste, junto con el desarrollo social, cultural y económico, va a ser el responsable de la emergencia de nuestra autoconciencia, del desplazamiento cognitivo y del desarrollo de un mundo simbólico (el lenguaje es la primera conducta simbólica creada por los seres humanos) que, para lo bueno y lo malo, nos ha conducido hasta lo que en la actualidad somos.
  



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