Arqueología cognitiva (entrevista a Thomas Wynn)

Thomas Wynn es profesor de Antropología en la Universidad de Colorado (Colorado Springs). Su trabajo representa uno de los primeros intentos de estudiar la evolución de la mente de nuestros antepasados por medio de los restos arqueológicos. Para tal fin utilizó la teoría del psicólogo suizo J. Piaget sobre el desarrollo cognitivo de los niños. Este psicólogo apreció una secuencia de varios estadios evolutivos durante su crecimiento (estadio sensoriomotor; preoperacional; de operaciones concretas y de operaciones proposicionales). Para T. Wynn la inteligencia humana, en la evolución del género Homo, fue adquiriendo evolutivamente cada uno de estos estadios, lo que le permite ir desarrollando su tecnología y comportamiento, como aparentemente se aprecia en el registro arqueológico. Es decir, equiparó cada uno de los estadios evolutivos de Piaget a los diferentes especies que componían en su momento el árbol evolutivo de nuestro linaje. La propia Arqueología fue la que desmintió el axioma que por entonces se mantenía: una especie una cultura, y aunque no se decía entonces, un desarrollo cognitivo específico. Esta equiparación biológica-cultural se adaptaba muy bien a su teoría de un correspondiente estadio cognitivo a cada especie-cultura. Posteriormente, y a instancias de su compañero de universidad el Profesor de Psicología Frederick L. Coolidge, realizaron un estudio interdisciplinar con la aplicación de conceptos psicológicos (funciones ejecutivas: memoria de trabajo) a la interpretación de los datos que el registro arqueológico ofrecía. El resultado ha sido una corriente de Arqueología cognitiva con una importante aceptación dentro del mundo de la Arqueología. Tanto es así que en su universidad se ha creado un centro deArqueología cognitiva para graduados y estudiantes, que además de cursos de presencia física imparte docencia a través de Internet.

Como su trabajo está realizado por dos autores, hemos pensado que sería interesante realizar sendas entrevistas a cada uno de ellos, para así conocer mejor sus teorías, con una visión más arqueológica en el caso de T. Wynn, y predominantemente psicológica en el caso de F. Coolidge. En esta ocasión expondremos las preguntas que el profesor T. Wynn ha respondido con prontitud y gran amabilidad, por lo que le estamos muy agradecidos por su colaboración en el blog de La Nueva Ilustración Evolutiva.  

En inglés:

1.- The study of human behavior during the Paleolitic requires the use of specific tools for its analysis. This idea has been a constant in your archaeological work for more than 40 years, first alone and then with Frederick L. Coolidge. How came this fruitful collaboration?

Prof. Coolidge and I had taught on the same campus for over twenty years, but had rarely interacted because we were in separate departments (in separate buildings). He had been trained in neuropsychology, and in the 1990s had developed a research program in behavioral genetics using twin studies. One of the cognitive abilities he regularly tested for was executive function ability, which he knew to be highly heritable. Prior to leaving for a sabbatical in 2000 he contacted me with an idea he had about the role of executive function ability in human evolution. He knew that I was interested in cognitive evolution, and that I might be able to help him out. I thought his idea had great promise, and that is how we started to work together.

2.- Your main conclusion is that the evolutionary increase of working memory, one of the prefrontal lobe executive functions, was the final piece that allowed the evolutionary development of the cognitive abilities characteristic of our species. In which observations have you been based to reach that conclusion?

Prof. Coolidge’s initial hypothesis was based on his research in behavioral genetics (the highly heritable nature of executive function ability) and also evidence of from neuropsychology, especially brain damage to the frontal lobes. Individuals with frontal lobe damage often had no language deficits, but had difficulty simply organizing their daily lives. Prof. Coolidge felt that this ability to plan and strategize made a better candidate than language for the final piece that made minds modern. But he didn’t know much about the paleoanthropological record. This is the piece that I supplied, primarily by asking what archaeologically visible activities might require modern-level executive functions. I generated a list of activities that would require planning over long distances or time, or high levels of response inhibition (all executive function abilities), and then examined the archaeological record for the earliest known examples. As it turned out, all of my chosen activities (e.g., use of remotely operated traps) appeared very late in the archaeological record.

After our first publication in 2001, Prof. Coolidge realized that the executive functions we were using were almost certainly powered by working memory, so we expanded our grounding in cognitive psychology to include working memory capacity. This provided us with a more specific, and much better documented, cognitive model. Working memory research is based largely on experimental protocols used with normal adults, not the brain damaged sample of neuropsychology. It turned out to be a very fruitful choice.

3.- Your work proposes that  the working memory would be located in a complex neural network located in the prefrontal lobe that will be interconnected with many other cortical areas. Also, your results indicate the mosaic evolution of our genus. What kind of evolutionary mechanisms happened to produce the working memory and other executive functions, before the archaeological record reflects its existence?

Yes, our approach does imply a mosaic pattern to cognitive evolution. However, we have not focused heavily on possible evolutionary mechanisms. Recently we have been paying close attention to the possible role of co-evolutionary mechanisms in cognitive evolution, in particular co-evolution of technology and fairly specific cognitive structures (e.g., areas of the intraparietal sulcus and tallying devices). In regard to working memory capacity in general, we have most often focused on the role of the population bottleneck that appears to have occurred ca. 70,000, with survivors carrying the enhanced WM phenotype (and alleles). We have long maintained that working memory capacity has evolved throughout most of human evolution, though perhaps not in a gradual, unilinear fashion.

4.- Modern behavior in Homo sapiens does not happen long after the evolutionary emergence of our species. In your work from 2011, you indicate that the causes can be mainly two. First, a mutation with minor cultural outcome that needs a long time to be fixed in the entire population. Second, the need for a cultural development that creates tasks for the function of the working memory. Archaeological evidence of increased working memory is simply not enough to solve this specific evolutionary puzzle. Do you currently have advanced in the resolution of this dilemma?

You are correct again. The archaeological record cannot yet resolve the dilemma. As I mentioned above, we are leaning toward a more active role of technology in a co-evolutionary scenario. A new technology would initially rely on neurological resources already in place, but through a process that Waddington termed genetic assimilation (a form of co-evolution similar to the Baldwin effect) genotypes that made the most effective use these neurological resources would be successful, and quickly shift the function of these neural resources (something known as neuronal recycling; the Verbal Word Form Area is the classic example of a ‘dedicated’ circuit tied to a technology, writing, that appeared only recently). So, we are coming to a more interactive view of the mechanism that produced the modern mind. This might resolve the dilemma in the sense that brain changes and technical changes piggy back off one another. But, of course, that begs the question of why this process wasn’t terribly significant prior to 100,000 years ago. It just shifts the dilemma. 

5.- If the cause of this delay in the emergence of modern behavior is simply due to population genetics, how important is the environment in the development of human conscience?

Although the argument that some population threshold is necessary for technical/brain co-evolution to work is a strong one, I agree with Richard Klein that the archaeological record does not clearly support significant population increase until after much of the evidence for cognitive modernity. And I do not see that there are any clear environmental correlations, other than perhaps an environmental catastrophe causing the population bottleneck at 70,000 or so. In other words, I am not persuaded that either a population or environmental opportunity or kick was involved.

6.- If cultural development is needed for the creation of tasks for the working memory, could we argue that, in parallel to neurological evolution, some cultural processes related to language, symbolism and self-awareness occurred? In that case, upon increasing the working memory, could we describe the development of these behavioral processes as “emerging” and “modern”?

I think that I would put it a bit differently. The archaeological record suggests a parallel development of symbolic culture, with roots that perhaps even precede the appearance of anatomically modern people 200,000 or so. Certainly, an enhancement of working memory capacity would have consequences for symbolic culture by enabling more complicated symbolic productions, and plans of action. And enhanced WM would also have consequences for language, in the length and complexity of sentences if nothing else. But at the current state of our understanding I cannot give priority to either WM or symbolic ability.

Self-awareness and consciousness are philosophical quick sands, and I prefer to consider both via Theory of Mind (ToM). There is now a fairly well established relationship between WM capacity and ToM; individuals with higher WM capacity perform better on ToM tests (the “I know that you know that I know” variety) than individuals with low WM. Self-awareness is one of the most basic forms of ToM, and is arguably present in apes. So it is the higher levels of awareness and consciousness that have evolved with humans. And if Prof. Coolidge and I are correct, this ability evolved even more with enhanced WM. 

7.- Once evolutionarily developed the working memory, how originates and develops the symbolism, the language and the human self?

Again, I would prefer restating the question. For one, working memory capacity is arguably still evolving, especially via co-evolution with technology. Through our use of devices we are able to track and control far more information than our ancestors even 5,000 years ago. This is a real cognitive effect. We can solve problems our ancestors could not even dream of. And, via neuronal recycling and co-evolution there have almost certainly been neurological consequences. And yes, this has had consequences for symbolism, language, and perhaps even the self, the latter through our ability to identify, coordinate, and resolve alternative perspectives. So, yes, our working memory capacity is an essential component of our ability to negotiate the modern world in all of its complexity. 

8.- Are you currently following a theoretical development that can be applied to specific archaeological problems?

Along with former students Leee Overmann and Klint Janulis, who are now both studying at Oxford, we have been examining the role of specific extended resources (beads and fingers primarily) as scaffolds that may have acted in the co-evolution of calculating abilities. This draws on theories of embodied and extended cognition, as well as classic neurocognitive models for numerosity and numbers. And, of course, it ties into the implications of beads in Middle Stone Age contexts in Africa and the Middle East.

9.- How do you see the development of cognitive archeology in general, and which problems do you found in the field of archeology?

Cognitive archaeology is only now coming of age. For the last forty years most of us who work in the specialty have struggled to establish cognitive archaeology as a viable approach. We have used a variety of methods, theories, and topics, most of which were so different from one another that it was difficult even to describe cognitive archaeology as a coherent specialty. But over the last decade there have been several edited volumes, special issues of journals, and solo authored books, that indicate that cognitive archaeology is cohering into two major areas of interest – those like Prof. Coolidge and I who are interested in the evolution of human cognition, and those who focus on more recent time periods and how cognition shaped culture (and vice versa).

The challenges of cognitive archaeology have always been methodological – how can one construct a persuasive interpretation of prehistoric cognition? Cognitive archaeologists are more and more turning to experimental archaeology in order produce better descriptions of prehistoric activities. More importantly, most archaeologists setting out to study cognitive evolution now realize that it is necessary to immerse oneself in cognitive science in order to understand to the phenomena of study (for years many archaeologists did not bother with this step, which led to vacuous assertions about the prehistoric mind). This in turns means that there are now coherent schools of thought in cognitive archaeology tied to differing basic understandings of mind. For example, Lambros Malafouris at Oxford has made exciting use of the theories of extended and embodied cognition. Malafouris is a good example of a cognitive archaeologist who is taking the field to the next level, not just applying cognitive understandings to prehistory, but using archaeological data to contribute to general understandings of the nature of mind itself. This, I think, will be the ultimate measure of the success of cognitive archaeology – its ability to influence cognitive science in general.

En castellano:

1. El estudio de la conducta humana en el Paleolítico requiere el uso de las ciencias dedicadas a su análisis. Esta idea ha sido una constante en su trabajo arqueológico desde hace más de 40 años, primero en solitario y después en colaboración con Frederick L. Coolidge. ¿Cómo surgió esta fructífera colaboración?

El Pro. Coolidge y yo habíamos estado enseñando en la misma universidad durante más de veinte años, pero rara vez habíamos interactuado porque estábamos en departamentos separados (en edificios separados). Se había especializado en Neuropsicología, y en la década de 1990 había desarrollado un programa de investigación sobre la genética del comportamiento por medio del estudio de gemelos. Una de la habilidades cognitivas regularmente estudiadas era las funciones ejecutivas, que eran altamente heredables. Antes de tomar un año sabático en el 2000 contactó conmigo sobre el papel que la capacidad de la función ejecutiva tenía en la evolución humana. Él sabía que yo estaba interesado en la evolución cognitiva, y que yo podría ser capaz de ayudarle. Pensé que su idea era prometedora, y así es como empezamos a trabajar juntos.

2. Su principal conclusión es que el aumento evolutivo de una de las funciones ejecutivas del lóbulo prefrontal, la memoria de trabajo, fue la última pieza evolutiva que posibilitó el desarrollo de las capacidades cognitivas propias de nuestra especie, con las características que podemos considerar como modernas. ¿En qué procesos se ha fundamentado para llegar a esta conclusión?

La hipótesis inicial del Prof. Coolidge estaba basada en su investigación sobre la genética del comportamiento (la alta heredabilidad de las funciones ejecutivas) y también en las pruebas de  neuropsicología, especialmente en el daño cerebral de los lóbulos frontales. Las personas con daño en el lóbulo frontal a menudo no tenían déficit de lenguaje, pero tenían dificultades para organizar simplemente su vida cotidiana. El Prof. Coolidge consideró que esta capacidad para planificar y desarrollar estrategias sería mejor candidato que el lenguaje como la pieza final en la creación de la mente moderna. Pero él no sabía mucho sobre el registro paleoantropológico. Principalmente le suministré datos sobre qué actividades arqueológicas pueden requerir unas funciones ejecutivas con un nivel moderno. Elaboré una lista de actividades que requieren una planificación a través de largas distancias o tiempo, o con altos niveles de inhibición de respuesta (todas las habilidades de las funciones ejecutivas), y luego examiné en el registro arqueológico los primeros ejemplos conocidos. Al final resultó que todas mis actividades elegidas (por ejemplo, el uso de trampas a control remoto) aparecieron muy tarde en el registro arqueológico. Después de nuestra primera publicación en 2001, el profesor Coolidge se dio cuenta de que las funciones ejecutivas que utilizábamos estaban seguramente promovidas por la memoria de trabajo, por lo que ampliamos nuestra base de psicología cognitiva para incluir la capacidad de memoria de trabajo. Esto nos proporcionó un modelo cognitivo más específico, y mucho mejor documentado. La investigación de la memoria de trabajo en gran parte se basa en protocolos experimentales utilizados con adultos normales, no en la neuropsicología en el daño cerebral. Resultó ser una elección muy fructífera.

3. Indica que la memoria de trabajo estaría situada en una compleja red neural del lóbulo prefrontal interconectada con muchas otras áreas corticales. Igualmente, indica la evolución en mosaico de nuestro género. ¿Qué mecanismos evolutivos creé que tuvieron lugar para producir la memoria de trabajo y demás funciones ejecutivas, antes de que la conducta arqueológica reflejase su existencia?

Sí, nuestro enfoque no implica un patrón de mosaico de la evolución cognitiva. Sin embargo, no nos hemos centrado en gran medida en los posibles mecanismos evolutivos. Recientemente hemos estado prestando mucha atención al posible papel de los mecanismos co-evolutivos en la evolución cognitiva, en particular a la co-evolución de tecnología y de estructuras cognitivas muy específicas (por ejemplo, las áreas del surco intraparietal y los mecanismos de enumeración). En lo que se refiere a la capacidad de la memoria de trabajo, en general, a menudo nos hemos centrado en el papel de la población existente cuando se produjo un “cuello de botella”, que parece haber ocurrido sobre ca. 70000, con los sobrevivientes que llevaron el fenotipo de la memoria de trabajo mejorada (y alelos). Hemos sostenido desde hace tiempo que la capacidad de memoria de trabajo ha evolucionado a lo largo de la mayor parte de la evolución humana, aunque tal vez no de una forma gradual y unilineal.

4. En el Homo sapiens no se produce la conducta moderna hasta mucho después de la aparición evolutiva de nuestra especie. En su trabajo (2011) indica que las causas pueden ser principalmente dos. Una, por una aparición evolutiva de una mutación con poca afectación cultural, necesitando mucho tiempo para hacerse fija en toda la población. Dos, por la necesidad de un desarrollo cultural que facilitase a la memoria de trabajo datos sobre los que trabajar. La evidencia arqueológica de una mayor memoria de trabajo simplemente no es suficiente para resolver este específico rompecabezas evolutivo. ¿Actualmente ha avanzado en la resolución de esta disyuntiva?

De nuevo estás en lo correcto. El registro arqueológico aún no puede resolver el dilema. Como mencioné anteriormente, nos inclinamos hacia un papel más activo de la tecnología en un escenario de co-evolución. El inicio de una nueva tecnología depende de los recursos neurológicos ya existentes, pero a través de un proceso que se denomina asimilación genética de Waddington (una forma de co-evolución similar al efecto Baldwin), en el que los genotipos que hacen más eficaz el uso de los recursos neurológicos tendrían más éxito, y cambian rápidamente la función de esos recursos neuronales (algo conocido como el reciclaje neuronal; el área del córtex de la articulación sonora de las palabras es el clásico ejemplo de un circuito ya “dedicado” que se liga a una tecnología; articulo que apareció hace poco). Por lo tanto, estamos llegando a un punto de vista más interactivo sobre el mecanismo que produce la mente moderna. Esto podría resolver el dilema, en el sentido de que los cambios cerebrales y cambios técnicos estarían correlacionados. Pero, por supuesto, nos lleva a la pregunta de por qué este proceso no era muy importante más allá de los 100.000 años de antigüedad. Sólo se cambia el dilema.

5. Si la causa de este retardo en la aparición de la conducta moderna es simplemente de genética de poblaciones ¿Qué importancia tiene el medio ambiente en el desarrollo cognitivo humano?

Aunque el argumento de que un umbral de población es necesario para una co-evolución técnológica/cerebral es muy fuerte, estoy de acuerdo con Richard Klein en que el registro arqueológico no apoya claramente un incremento significativo de la población hasta mucho después de la evidencia de la modernidad cognitiva. Y yo no veo que haya correlaciones medioambientales claras, excepto tal vez una catástrofe ambiental que produzca una disminución (cuello de botella) de la población en 70.000 o menos. En otras palabras, no estoy seguro de que estuvieran de golpe involucrados una población o un medio ambiente oportuno.

6. Pero, si la causa es por la necesidad de un desarrollo cultural que facilitase a la memoria de trabajo datos sobre los que trabajar. ¿Se podría plantear que paralelamente a la evolución neurológica se produjeron ciertos procesos culturales relacionados con el lenguaje, el simbolismo y la propia autoconciencia. Y que estos, al producirse el aumento de la memoria de trabajo, tuvieron un desarrollo que los conceptuaría como modernos y en cierto sentido de emergentes?

Me gustaría decirlo de forma un poco diferente. El registro arqueológico sugiere un desarrollo paralelo de la cultura simbólica, con raíces que incluso preceden a la aparición de humanos anatómicamente modernos hace casi 200.000 años. Sin duda, una mejora de la capacidad de memoria de trabajo tendría consecuencias para la cultura simbólica, permitiendo producciones simbólicas y la realización de planes de acción más complejos. Una mayor memoria de trabajo (WM) también tendría consecuencias para el lenguaje, en la extensión y complejidad de las frases. Pero en el estado actual de nuestros conocimientos no puede darse prioridad para a la WM o a la capacidad simbólica.

Conciencia de sí mismo y la conciencia son arenas movedizas filosóficas, prefiero tener en cuenta a los dos a través de la Teoría de la Mente (TM). En la actualidad existe una relación bastante bien establecida entre WM capacidad y TM, los individuos con mayor capacidad de WM se manejan mejor en pruebas de TM (el " yo sé que tú sabes que yo sé..... ") que los individuos con baja WM. La conciencia de sí mismo es una de las formas más básicas de TM, y está sin duda presente en los monos. Los niveles más altos de conciencia y conocimiento han evolucionado con los humanos. Y si el profesor Coolidge y son correctas, esta habilidad se desarrolló aún más con una mejora de WM .

7. Una vez desarrollada evolutivamente la memoria de trabajo ¿Cómo se origina y desarrolla el simbolismo, el lenguaje y la autoconciencia humana?

Una vez más, yo preferiría replantear la cuestión. Por un lado, la capacidad de memoria de trabajo está sin duda aún evolucionando, sobre todo a través de la co-evolución con la tecnología. Mediante el uso de dispositivos que son capaces de rastrear y controlar mucha más información que nuestros antepasados hasta hace 5.000 años. Este es un verdadero efecto cognitivo. Podemos resolver problemas que nuestros antepasados ni siquiera podían soñar. Y, a través de reciclaje neuronal y co-evolución ha habido casi con toda seguridad consecuencias neurológicas. Y sí, esto ha tenido consecuencias para el simbolismo, el lenguaje, incluso quizás para el “yo”, este último sería a través de nuestra capacidad para identificar, coordinar y resolver puntos de vista alternativos. Así, nuestra capacidad de memoria de trabajo es un componente esencial de nuestra capacidad de negociación del mundo moderno en toda su complejidad.

8. ¿Actualmente está siguiendo algún desarrollo teórico que pueda aplicarse a problemas arqueológicos concretos?

Junto con los antiguos alumnos Leee Overmann y Klint Janulis, que ahora están estudiando en Oxford, hemos examinado el papel de recursos específicos (principalmente las cuentas y los dedos) que pueden haber actuado como plataformas en la co-evolución de las capacidades de cálculo. Esto se basa en la incorporación y ampliación de las teorías cognitivas, así como los clásicos modelos neurocognitivos sobre numerosidad y números. Y, por supuesto, su vinculación a las cuentas en los contextos de la Edad de Piedra Media en África y del Medio Oriente.

9. ¿Cómo ve el desarrollo de la Arqueología cognitiva en general, y que problemas ha encontrado en el mundo de la Arqueología?

La Arqueología cognitiva tiene ahora la mayoría de edad. Durante los últimos cuarenta años, la mayoría de los que trabajamos en la especialidad han luchado para establecer la Arqueología cognitiva como un enfoque viable. Hemos utilizado una variedad de métodos, teorías y temas, la mayoría de los cuales eran tan diferentes entre sí que era difícil incluso para describir la Arqueología cognitiva como una especialidad coherente. Pero en la última década se han editado varios volúmenes, numerosos artículos de revistas y libros publicados en solitario, que indican que la Arqueología cognitiva se cohesiona en dos principales áreas de interés: los  que estén interesados en la evolución de cognición humana (como el Prof. Coolidge), y los que se centran en períodos más recientes y cómo la cultura transforma la cognición (y viceversa).

Los retos de la Arqueología cognitiva han sido siempre metodológicos. ¿Cómo se puede construir una interpretación convincente del conocimiento prehistórico? Arqueólogos cognitivos están cada vez más utilizando la Arqueología experimental para producir mejores descripciones de actividades prehistóricas. Más importante aún, la mayoría de los arqueólogos al estudiar la evolución cognitiva ahora se dan cuenta de que es necesario sumergirse en la ciencia cognitiva para entender los fenómenos de su estudio (en muchos años los arqueólogos no se molestaron en dar este paso, lo que llevó a emitir afirmaciones vacías sobre la mente prehistórica). Esto a su vez significa que ahora hay escuelas coherentes de pensamiento en la Arqueología cognitiva vinculadas a diferentes interpretaciones básicas de la mente. Por ejemplo, Lambros Malafouris en Oxford ha hecho un interesante uso de las teorías sobre la cognición extendida y personificada. Malafouris es un buen ejemplo de un arqueólogo cognitivo que está trabajando en un nivel más avanzado, no sólo con la aplicación de los conocimientos cognitivos a la prehistoria, sino usa los datos arqueológicos para contribuir a la comprensión general de la naturaleza de la mente. Esto, creo, será la medida final del éxito de la Arqueología cognitiva: su capacidad de influir en la ciencia cognitiva en general.