jueves, octubre 31, 2013

La Paleoneurobiología (Entrevista a Emiliano Bruner)


La Paleoneurobiología humana consiste en el estudio de las estructuras cerebrales de los homínidos fósiles, deduciendo de ahí la evolución del sistema cerebral humano. Sin embargo, dado que el cerebro no fosiliza, lo que se hace es reconstruir  las estructuras cerebrales a partir de las huellas que estas han dejado en los huesos del cráneo. El estudio paleoneurológico se centra, por tanto, en la anatomía de la cavidad craneal, o endocráneo. Esta nos aporta información sobre el tamaño del cerebro, su geometría, la proporción que guardan sus áreas (lóbulos y circunvoluciones), e incluso sobre su sistema vascular superficial, ya que también las arterias y venas dejan huellas sobre la pared interna del cráneo. A partir de estos datos, la Paleoneurología trata de descifrar la manera en que estas características se han ido modificando a lo largo de la evolución, con un interés particular por su relación con posibles cambios cognitivos.

Esta pequeña introducción está tomada del artículo La evolución cerebral de los homínidos, de la revista Investigación y Ciencia, y para aprender más cosas y que nos ilustre sobre esta disciplina de la Paleoneurobiología hemos entrevistado precisamente a su autor, Emiliano Bruner (página web personal), licenciado en Ciencias Biológicas y Doctor en Biología Animal por la Universidad de Roma La Sapienza. Emiliano es responsable de investigación en Paleoneurobiología en el Centro Nacional de Investigación sobre Evolución Humana (CENIEH) en Burgos, y profesor adjunto de Paleoneurología en el Centro de Arqueología Cognitiva de la Universidad de Colorado. Es también vice-secretario del Instituto Italiano de Antropología, y editor asociado del Journal of Anthropological Sciences.
Australophitecus

Pero, además de un brillante investigador que publica en revistas de alto impacto, nos encontramos ante un hombre -¿ tal vez por su origen italiano?- de espíritu renacentista y polifacético. Es un entusiasta de los blogs y de la divulgación científica publicando varios blogs de variados intereses (ver aquí todos sus blogs). Pero es partidario de una divulgación seria y abierta a todo el mundo, y en ese sentido es un defensor de los blogs y no de otras plataformas como las redes sociales, por cuestiones éticas y legales. Por ejemplo, las redes sociales requieren que la gente acepte las condiciones de un contrato privado con una empresa privada con ánimo de lucro para acceder a la información, entregando a esta empresa sus datos. Según el Dr. Bruner, la información debería ser accesible a todos los usuarios de la red, y no sólo a una fracción de ellos (ver sus opiniones sobre la divulgación científica aquí).

Pero el Dr. Bruner también es un músico virtuoso capaz de tocar todo tipo de instrumentos musicales desde la guitarra a percusiones variadas, pasando por instrumentos de viento, incluidas las quenas o el didgeridoo (uno de sus blogs está dedicado a la música). Y no sólo eso, sino que, como se decía del rey (Elvis),  no sólo toca sino que sabe bailar, en este caso el tango. En definitiva, un científico de un espíritu muy abierto con el que ha sido un auténtico placer dialogar.
Paleoneurología

1.- ¿Qué es la Paleoneurobiología y en qué consiste tu trabajo? Dado que los cerebros no fosilizan, ¿Cómo meterse en la mente de nuestros antepasados?

La paleoneurobiología (que, aunque de forma impropia, se suele llamar desde siempre “paleoneurología”) es el estudio de la evolución de la anatomía cerebral a través del registro fósil. Hay paleoneurólogos de muchos grupos zoológicos (desde los peces hasta los dinosaurios), pero yo me dedico en particular a los Homínidos. Al principio, esta disciplina más bien se limitaba a estudiar las variaciones de la capacidad craneal. Luego se han empezado a estudiar las huellas y trazas que algunos elementos anatómicos  dejan en la superficie de la cavidad endocraneal, como arterias y venas, o las circunvoluciones cerebrales. Hoy en día, gracias a las técnicas computadas de reconstrucción y análisis biométricas, los estudios se centran más bien en la forma cerebral, las relaciones espaciales entre los componentes del cerebro, y las relaciones evolutivas entre cerebro y cráneo. Somos primates y necesitamos objetos físicos para agradecer nuestros sentidos, necesitamos “ver” y “tocar” para analizar. Para esto en paleoneurología no se suele trabajar con la cavidad craneal misma, que es un espacio vacío (se le llama “endocráneo”), sino más bien con su molde, es decir su positivo (que se llama “molde endocraneal”). Hasta que estos moldes se hacían físicamente con materiales plásticos, el desarrollo de la disciplina ha sufrido problemas metodológicos que han limitado mucho su desarrollo. En los últimos diez años las estructuras anatómicas se reconstruyen y analizan comúnmente con herramientas digitales como la tomografía computada. Este cambio ha revolucionado lo estudios paleoneurológicos, y este sector ha empezado una nueva etapa de avances. Ahora, está claro que para desarrollar modelos bioestadísticos sólidos no se pueden utilizar los fósiles, que son pocos y fragmentarios. Hay que trabajar en estrecho contacto con anatomía humana y medicina investigando las poblaciones modernas, y luego aplicar a los fósiles los resultados para ver que pasa.

2.-¿Qué nos dice una herramienta del cerebro que la creó?

Una herramienta, en un contexto paleoantropológico , o arqueológico, es como la traza fósil de un proceso cognitivo. Están naciendo nuevos campos de investigación para integrar arqueología y neurociencia. La neuroarqueología estudia los procesos cerebrales asociados a las actividades culturales tal como nos la cuenta el registro arqueológico. La arqueología cognitiva integra modelos actuales en neuropsiquiatría con la evidencia arqueológica. Frederick Coolidge y Thomas Wynn representan hoy en día una referencia en este sentido. Esto es todavía más importante cuando consideramos que las teorías más pioneras en estudios cognitivos (como la teoría de la mente extendida) entregan a la cultura material un papel fundamental en generar y moldear la mente, haciendo parte integrante de la mente misma.

Homo ergaster
3.- Todo el mundo habla de que tenemos un lóbulo frontal más desarrollado que los primates pero tú has propuesto a partir de tus hallazgos que la verdadera diferencia entre humanos y primates está en la áreas parietales. ¿Nos puedes hablar de ello?

Siempre se ha dicho que los estudios evolutivos evidencian cambios importantes en las áreas frontales. Es un caso interesante a nivel de comunicación de la ciencia, porqué a pesar de que siempre se haya afirmado lo mismo … nunca ha existido esta evidencia! Las áreas frontales tienen un papel fundamental, y desde luego tienen que haber presentado cambios relevantes en la evolución humana . Pero prueba de esto no la tenemos. A nivel de morfología general, el patrón anatómico de circunvoluciones frontales es el mismo en todas las especies humanas extintas, desde dos millones de años. A nivel de proporciones y volumen, humanos modernos y Neandertales comparten los mismos valores. Y si comparamos humanos con simios antropomorfos existe un largo debate entre los neurocientíficos, con los que afirman que hay diferencias patentes y los que las niegan. Si vamos a la forma cerebral y a como esta forma ha cambiado en los últimos 5 millones de años en los Homínidos hay solo un cambio patente de geometría y proporciones, y se asocia solo a nuestra especie, Homo sapiens: el área parietal.  En la última década también los estudios celulares y funcionales, gracias a nuevas técnicas, han podido entrar en estas áreas escondidas en la profundidad de la cavidad endocraneal y encontrar ahí diferencias bastante evidentes entre humanos y primates no-humanos. Pero hay que rematar que está más claro que nunca que los “lóbulos cerebrales” son divisiones arbitrarias y convencionales, nombres útiles para comunicar entre nosotros pero que a veces despistan y alejan de una visión más global. De hecho, las áreas parietales y las áreas frontales comparten circuitos y funciones. Las principales teorías sobre evolución cerebral hoy en día hablan de “sistema fronto-parietal”.

4.- También has estudiado la demencia desde la perspectiva evolucionista, relacionando la demencia con esas áreas parietales específicamente humanas. ¿Consideras la demencia como un precio a pagar por ser humanos?

Las áreas parietales profundas (precuneus, surco intraparietal) presentan un cambio notable de complejidad en nuestra especie. Entre otras cosas, esto conlleva un aumento de metabolismo y de funciones vasculares. La enfermedad de Alzheimer (una patología tan clara y frecuente solo en nuestra especie), aunque afecte estructuralmente sobre todo las áreas temporales empieza justo con problemas metabólicos en las áreas parietales mediales. Muchas combinaciones, que merecen un poco de atención. Es sensato pensar que los cambios importantes en la anatomía cerebral en Homo sapiens puedan haber conllevado efectos secundarios, contraindicaciones. Aumenta la complejidad metabólica y vascular, pero esta buena inversión en las funciones cognitivas (muy buena para la capacidad de adaptación genética y cultural) aumentan la vulnerabilidad hacia ciertos daños cerebrales. Esta hipótesis no ofrece soluciones, sino perspectivas diferentes. (Para más detalles, ver su artículo sobre Evolución y Alzheimer y este otro en inglés)
Cuerpo Calloso y Alometria

5.- ¿Existe alguna pista en la Paleoneurobiología que pueda orientarnos en la  búsqueda del origen de las distintas enfermedades mentales, como la esquizofrenia o la depresión?

Informaciones claras en paleopatología las hay en general solo cuando hay consecuencias o alteraciones directas o indirectas en el hueso, único testigo de una vida pasada. Cuando no hay esta asociación entre enfermedad y marcas osteológicas sólo se pueden hacer inferencias. Y la mayor parte de las enfermedades mentales no dejan huellas en el hueso. Pero sí que se pueden desarrollar hipótesis útiles para orientar la investigación. En el caso de la enfermedad de Alzheimer, por ejemplo, nuestra hipótesis de asociación con la evolución de las áreas parietales sugiere evaluar algunos puntos que quizás se puedan revelar importantes. Primero, hay que buscar diferencias parietales entre humanos y primates no-humanos. Segundo, hay que considerar si estas posibles diferencias tienen un papel en la enfermedad de Alzheimer. Tercero, hay que analizar en estas áreas problemas estructurales (sistema vascular, mielina, etc.) y problemas funcionales (carga metabólica, estrés oxidativo, termorregulación). Cuarto, hay que plantearse como un problema metabólico de un área (la parietal) se transforma en un problema estructural de otra (la temporal).

6.-Vilayanur Ramachandran o Steven Mithen han sugerido, cada uno a su manera, que en algún momento de la evolución de nuestra especie se produjo algún tipo de puente entre distintas áreas de procesamiento de información del cerebro, y que este "puente" hizo posible que fuésemos capaces de percibir el mundo de un modo nuevo y de generar el pensamiento simbólico y el lenguaje. ¿Qué hay de especulación y que está más fundamentado en evidencias en estas hipótesis? 

No es nada nuevo, son teorías muy generales y muy útiles, pero que todavía carecen de un marco experimental y de resultados contundentes. Con la teoría de la mente extendida se está empezando a dar un paso más. La mente se interpreta como una integración entre cerebro, cuerpo, y ambiente externo. El problema se está tratando de forma filosófica (como en las perspectivas de Andy Clark) y a nivel de estructuras neurobiologicas (como en los estudio de Atshushi Iriki, que relaciona la interacción entre objetos y ambiente por un lado, y esquemas neuronales por el otro). Lambros Malafouris está presentando una síntesis muy buena entre la parte epistemológica y la parte analítica, aplicando el resultado en el contexto arqueológico y evolutivo.


7.-¿Qué dirías que fue lo que nos hizo humanos?

No estoy seguro se pueda localizar o aislar un factor individual. Sería demasiado fácil, y si vamos todavía a ciegas quiere decir que el tema es más complejo. Insisto en la relación entre cerebro y ambiente, utilizando el cuerpo como interfaz. En el momento que el cerebro consigue conectarse con el ambiente, dejarse moldear y entrenar por el ambiente, y a la vez moldear el ambiente mismo, ahí se crea un circuito muy particular. A través de “puertos” de interfaz como el ojo y la mano el cerebro y el ambiente se intercambian informaciones y se influyen el uno con el otro. Los humanos moldeamos y cambiamos nuestro nicho, y el nicho entrena y cambia nuestro cerebro. En cuanto algo ha permitido a este sistema de funcionar de esta manera, ahí ha empezado algo nuevo.

8.- ¿En qué estás trabajando ahora y qué misterio te gustaría resolver?

Personalmente doy mucha importancia a los objetivos científicos (teóricos y aplicados) de mi trabajo como a la parte más metodológica y técnica. La metodología y la tecnología me intrigan mucho, y le dedico mucho tiempo. En este sentido aplico anatomía digital y morfometría computada a casos-estudio muy diferentes, en antropología y en zoología. El estudio de la forma, de la organización geométrica y de la integración morfológica es desde siempre una gran pasión. Al mismo tiempo evidentemente cuido temas específicos que van desde estudios paleontológicos a estudios neuroanatómicos. En este caso la integración entre evolución y medicina es el camino más interesante para mis intereses, y trabajo en colaboración con neurocirujanos, psiquiatras, neurólogos, y psicólogos. A la luz de mi formación, probablemente el tema más prometedor sea el estudio de los niveles de integración estructural en el cerebro humano. La interacción entre sistema cerebral, craneal, y vascular, es algo que se desconoce totalmente, y en esto estamos.

 


4 comentarios:

Verdurin dijo...

tersbo 47-3

Francisco Traver dijo...

Alguien podria explicarme qué implicaciones tiene poseer un cuerpo callosos anisotropico? Parece como si organo hubiera sufrido un giro sobre si mismo o algo asi. ¿Los mamiferos tienen ese tipo de cuerpos callosos tambien?

Germánico dijo...

¡Toma - Sá!

Germánico dijo...

Realmente es un trabajo asombroso el de Emiliano, tiene un mérito extraordinario. Ya de por sí el registro paleontológico es un puzzle al que le faltan muchas piezas. Si a eso le sumamos que lo que sacan de debajo de la tierra, tras su debido procesamiento, queda en una mandíbula suelta, un húmero, un diente, un trozo de hueso parietal, etc etc...el puzzle se antoja gigantesco y las piezas escasísimas. Es una maravilla que a partir de ello puedan reconstruir la anatomía aproximada de un fósil y darle forma humana. Pero aún parece más asombroso que se haya llegado a poder deducir aspectos de la fisiología a partir de los restos endocraneales. Y ahora encima con las técnicas de toma de imágenes y su procesamiento por ordenador pueden dar forma a un cerebro del pleistoceno.

Magnífica entrevista.