miércoles, 13 de enero de 2016

Exaptación, emergencia y coevolución neurológica humana

Que el cerebro es una consecuencia de la evolución es un concepto ampliamente aceptado por la gran mayoría del mundo científico y social. Pero cómo se realizó entraña unas cuestiones que aún no están resueltas, pues desconocemos muchos de los mecanismos que intervinieron en su desarrollo evolutivo.

La Arqueología ha seguido las formas más tradicionales del darwinismo, es decir, cualquier mutación que produzca un cambio anatómico debe de ser promovido o conservado por la selección natural, al tener una mejora conductual o, por lo menos, ser en principio neutro. Así, en cada cambio anatómico o conductual siempre se buscan las ventajas que pudieron favorecer su perduración. Puede que uno de sus principales inconvenientes de esta forma de ver a la evolución es el carácter independiente de cada uno de estos cambios genéticos, ofreciendo un panorama teórico de múltiples mutaciones que no se corresponde con los datos actuales de la genética humana evolutiva (Psicología en Arqueología). Pero tal explicación es muy cómoda, todo el mundo la entiende, se puede explicar en pocos minutos y parece que con ella todos estaríamos contentos y satisfechos. El problema puede ser que tal explicación, que en líneas generales y sin profundizar mucho es cierta, no pueda aclarar muchas dudas y problemas teóricos que sobre el desarrollo de la conducta humana en el paleolítico se nos plantean al interpretar los datos arqueológicos. 


Aunque se separe el estudio evolutivo del cerebro del resto del cuerpo con fines didácticos, hay que tener en cuenta que todos los cambios anatómicos y conductuales afectan al ser humano en su conjunto. Pero no cabe la menor duda de que los mecanismos de cambio evolutivo neurológicos son, en primera instancia, los responsables del origen ydesarrollo de nuestra conducta. Y sin embargo, poco hincapié se ha hecho sobre este proceso evolutivo, pues ampliamente se acepta el uso cotidiano de la evolución y se obvian explicaciones sobre los mecanismos neurológicos evolucionados que van a regular la conducta en tos los tiempos históricos.

¿Cómo evolucionó el cerebro humano? y, por tanto, ¿qué características funcionales tiene? Quién quiera conocer a fondo tales cuestiones debe de intentar al menos conocer lo que las ciencias dedicadas a tal fin (Biología evolutiva, Neurología, Psicología, etc.) están desarrollando en la actualidad. Este sería el principal cometido de la Arqueología cognitiva, es decir, conocer los mecanismos y la forma de producción de la evolución cognitiva, la cual no es paralela a la evolución morfológica.


Conocemos que las áreas que más se han expandido y que más repercusión tienen en el aumento de nuestras capacidades cognitivas son las denominadas como de asociación (en especial las terciarias). La forma embrionaria de este aumento del córtex parece que se ha producido por las mutaciones de los genes reguladores de la corteza cerebral. Sin poder profundizar mucho en este proceso, parece muy dudoso que el cambio de estos genes (pocos y que solo cambian unas proteínas que van a activar otros genes) tengan en su información codificada datos sobre la formación de redes neuronales sobre todas las conductas humanas, aun que sea de forma muy elemental. Hay que conocer otros datos psicobiológicos que nos aclaren el problema, o nos indiquen que características generales tiene el cerebro humano. Pondré varios ejemplos que nos pueden dar una idea general de tal funcionamiento.

* Respecto de las áreas primarias, en este caso motoras, tenemos un simple ejemplo sobre el origen de nuestra habilidosa capacidad de movimiento. El primero sobre las áreas primarias cerebrales (Mora, 2002: 152):

¿Se nace sabiendo jugar al golf o pelar una patata? En ambos casos se trata de lo que los fisiólogos llamamos acto motor voluntario, es decir, aquel acto de conducta que conscientemente yo quiero realizar. En ambos casos entran en juego varias áreas del cerebro y los ganglios basales. En estas estructuras existen circuitos cuya integración temporal permite la ejecución de todos estos tipos de actos motores que hemos venido en llamar voluntarios. En estas estructuras que se graban los programas motores en los primeros años de la vida gracias a un entrenamiento constante de prueba-error. En otras palabras, se nace con la potenciabilidad de realizar un acto motor, como ya hemos señalado, pero la posibilidad de su realización con precisión y ajuste solo es posible gracias al aprendizaje motor.

* De la estructuración definitiva de las áreas secundarias y terciarias (cognitivas y simbólicas) tenemos dos ejemplos:

- En el caso del aprendizaje aritmético, los seres humanos se basan en una variedad de soportes materiales, incluyendo el contar con los dedos, las cuentas y ábacos (De Cruz 2008). La existencia de cuentas y calculadoras de por lo menos 30.000 años sugiere que esta práctica fue fundamental para la cognición numérica humana. Este tipo de prácticas externas tienen un impacto en neuronal diferente, así los chinos y los occidentales tienen diferentes ubicaciones neuronales para de la aritmética. Una mayor contribución de las áreas del lenguaje en los occidentales, resultado del aprendizaje de memoria de hechos aritméticos, y una mayor participación del área premotora en los hablantes chinos, presumiblemente como resultado de la instrucción a través del cálculo del ábaco (Tang et al. 2006). En suma, a pesar de que la arquitectura de la corteza parietal humana puede han facilitado la específica cognición numérica humana, la dependencia de los humanos en la cultura material, instrucción, y la práctica deliberada ha desempeñado un papel crucial para el desarrollo el número mostrado en una tecnología cognitiva.

- Las experiencias tempranas establecen una base para los aprendizajes posteriores. Se ha investigado si el mantenimiento de las plantillas neurales formadas por la experiencia temprana del lenguaje influye en el posterior procesamiento del lenguaje. Una exposición muy temprana y breve a la lengua materna influye en cómo el cerebro procesará otro idioma más adelante, aunque la primera lengua no se vuelva a hablar nunca más. Así, si un niño chino es adoptado por una familia francesa a los 3 años y abandona su lengua materna, tendrá un desarrollo neurológico y procesará otros idiomas de forma diferente a como lo haría un niño francés. La primera lengua utilizada es la que marca la forma posterior de aprendizaje de otras lenguas (Pierce, et al. 2015).

Estos ejemplos de la necesidad e importancia de la interacción y aprendizaje sociocultural desde el mismo nacimiento, junto con otros de estimulación sensorial primaria, nos indica la gran plasticidad del cerebro y que sin un aprendizaje no hay desarrollo de las capacidades cognitivas. Se hereda una estructuración básica y funcional, no pre-estructurada para ninguna facultad cognitiva determinada, formando un protomapa cortical sobre todo motor y sensitivo (Rakic, 1995) que se va a estructurar después de nacer y con las características del medio ambiente en el que se encuentre el neonato. Mientras que las áreas de asociación necesitan de la información recogida por estas áreas primarias.



¿Cómo se interpreta desde la evolución?

Los datos que poseemos de las ciencias que estudian a la evolución (desde los puntos de vista filogénica y ontogénicamente) nos indican en la actualidad unos conceptos claves en la producción de nuestras capacidades cognitivas. Son:

- Exaptación. En Biología se conoce como exaptación a la estructura de un organismo que evoluciona originalmente como un rasgo que provee adaptación en unas determinadas condiciones. Con posterioridad, y una vez que ya está consolidada (generalmente, varios millones de años después) comienza a ser utilizado y perfeccionado para otra finalidad, en ocasiones no relacionada en absoluto con su "propósito" original.

- Emergencia. Sobre la emergencia se entiende que el todo es más que la suma de las partes (Searle, 2000: 30).

Una propiedad emergente de un sistema es una propiedad que se puede explicar causalmente por la conducta de los elementos del sistema; pero no es una propiedad de ninguno de los elementos individuales, y no puede explicar simplemente como un agregado de las propiedades de estos elementos. La liquidez del agua es un buen ejemplo: la conducta de las moléculas de H2O explica la liquidez, pero las moléculas individuales no son líquidas.

- Co-evolución. A comienzos del siglo XX, el término coevolución se refiere a la modificación recíproca que dentro de los organismos de una misma especie (coevolución intraespecífica) se causan entre sí sus diferentes sistemas y aparatos (o conjunto de órganos) anatómicos o fisiológicos, a lo largo de la evolución de dicha especie. Ello proviene de los elementos que se combinarán posibilitando nuevas adaptaciones, no se establecen todos de manera simultánea. Así, la adquisición o disposición inicial de un sistema o aparato modificado pasa a influir sobre los otros ya presentes en el organismo, todos los cuales evolucionarán en conjunto posibilitando nuevas adaptaciones, y el proceso que consiste en esta mutua influencia es asimismo conceptuado coevolución.

Conclusiones

El origen de los procesos cognitivos humanos (autoconciencia, lenguaje, etc.) se pueden explicar mejor por medio de mecanismos de exaptación evolutiva (sobre todo la expansión de las áreas asociativas del córtex), manifestándose como una capacidades cognitivas emergentes que aparece después de realizados los cambios neurológicos que lo posibilitan, pero que no fueron creados evolutivamente para tal fin (Gould y Lewontin, 1984; Schlaug et al. 1994). La manifestación y desarrollo de las capacidades cognitivas dependerían en gran medida de las características medioambientales, siendo la base evolutiva elegida por la Psicología cognitiva (procesamiento de la información). Como el gasto energético del aumento del cerebro es importante, y el periodo de incapacitación del recién nacido es cada vez mayor, hay que encontrar mecanismos sociales y culturales que puedan subsanar estos problemas. La gran sociabilidad humana, el desarrollo de la tecnología y la facilidad de la transmisión de la información por medio del lenguaje parecen ser los avances que permitieron a las primeras poblaciones humanas superar estos inconvenientes.


- De Cruz, H. (2008): An extended mind perspective on natural number representation. Philosophical Psychology, 21, 475 - 490.
- Gould, S. J. y Lewontin, R. C. (1984), “The spandrels of San Marco and the Panglossian paradigm: A critique of the adaptationist programme”, pp. 252-270. En E. Sober (ed.), Conceptual Issues in Evolutionary Biology: An Anthology. Bradford Book. Cambridge (Mass.).
- Mora, F. (2002): Cómo funciona el cerebro. Alianza. Madrid.
- Pierce, L. J.; Chen, J-K.; Delcenserie, A.; Genesee F. y Klein, D. (2015): Past experience shapes ongoing neural patterns for language. NATURE COMMUNICATIONS.
- Rakic, P. (1995): “Evolution of neocortical parcellation: the perspective from experimental neuroembryology”. En Origins of the human brain. Changeux, J. P. y Chavaillon J. (Eds.). Clarendon Press. Oxford.
- Schlaug G.; Knorr, U. y Seitz R. J. (1994), Inter-subject variability of cerebral activations in acquiring a motor skill. A study with positron emission tomography. Experimental Brain Research, 98: 523-534.
- Searle, J. R. (2000): El misterio de la conciencia. Paidos. Barcelona.
- Tang, Y.; W. Zhang; K. Chen; S. Feng; Y. Ji; J. Shen; E. Reiman y Y. Liu. (2006): Arithmetic processing in the brain shaped by cultures. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA 103:10775–10780.