Los reptiles son los verdaderos cerebros de las aves
ARRIBA: Un guacamayo azul y amarillo (Ara ararauna), un ave terrestre central ISTOCK.COM, BORYAK
Mamíferos y las aves tienen dramáticamente más neuronas en su prosencéfalo y cerebelo que los reptiles, y el número de neuronas ha aumentado significativamente solo cuatro veces en más de 300 millones de años de evolución del cerebro en el clado que incluye reptiles, aves y mamíferos, según un estudio publicado en PNAS el 7 de marzo. En lugar del volumen cerebral, que se ha utilizado durante mucho tiempo como indicador de la complejidad del cerebro, los autores del estudio utilizaron la cantidad de neuronas que normalmente se encuentran en los cerebros de las especies como indicador de inteligencia.
Los cerebros de los reptiles son más pequeños que los cerebros de las aves o los mamíferos de tamaño corporal similar, pero cuánto más pequeños y cómo la diferencia de tamaño se traduce en diferencias en el comportamiento y la cognición es un problema que ha eludido a los científicos durante mucho tiempo. , Enrique Font, zoólogo y etólogo de la Universidad de Valencia en España que no participó en el estudio, escribe en un correo electrónico a The Scientist. Este es un artículo importante que explica en gran medida las diferencias en el tamaño/estructura del cerebro entre diferentes grupos de vertebrados amnióticos.
El tamaño del cerebro suele utilizarse como indicador de la capacidad cognitiva. Pero ese es un indicador muy burdo porque la composición de los cerebros difiere de un taxón a otro. Por lo tanto, es mucho más preciso contar células, y neuronas específicamente, Pavel Nmec, coautor del estudio y biólogo evolutivo de la Universidad Charles en Praga, República Checa, le dice a The Scientist. Nmec agrega que sería Sería aún mejor combinar el número neuronal con el número de sinapsis para estimar la complejidad, pero actualmente no tenemos una herramienta para medir el número de sinapsis con precisión, y definitivamente no en muchas especies.
En el estudio , los investigadores utilizaron el fraccionador isotópico, un método desarrollado por Suzana Herculano-Houzel en 2005 que cuantifica el número de neuronas de forma rápida y económica mediante la homogeneización de estructuras cerebrales y el etiquetado de núcleos intactos. Con el fraccionador isotópico, Nmec y sus coautores contaron las neuronas en el prosencéfalo, el cerebelo y el resto del cerebro en especies de aves y reptiles, y las compararon con las mismas medidas de número de neuronas en cerebros de mamíferos, extraídas principalmente de la literatura publicada por Herculano-Houzel. .
En trabajos anteriores, Nmec y sus colegas demostraron que las aves tienen altas densidades neuronales. Básicamente compensan, con estas neuronas densamente empaquetadas, [por] el hecho de que tienen cerebros relativamente pequeños en términos absolutos, pero tienen tantas neuronas como los mamíferos, dice. Pero no sabían si eso también era cierto para los reptiles. En el nuevo estudio, los investigadores encontraron que los reptiles tienen densidades neuronales muy bajas, con un número promedio de neuronas 20 veces menor que el de las aves o mamíferos de tamaño corporal similar.
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Con un análisis filogenético en el estudio actual, los investigadores muestran que la relación entre el número de neuronas y el tamaño del cerebro cambió de manera importante solo cuatro veces en la evolución. de vertebrados terrestres. Con la aparición de aves y mamíferos, los cerebros no solo se agrandaron, sino que también aumentó mucho la densidad, dice Nmec. Dentro de los mamíferos, estudios previos habían establecido que los primates tienen una mayor densidad neuronal. Dentro de las aves, el nuevo estudio encuentra que las llamadas aves terrestres centrales, un grupo que incluye pájaros carpinteros, halcones y loros, también tienen cerebros de tamaños y densidades relativamente grandes. La aparición de aves y mamíferos, y dentro de estos grupos de forma independiente los dos grupos corona [núcleo de aves terrestres y primates] . . . aumentó significativamente la potencia de procesamiento, dice Nmec. Un hallazgo muy sorprendente es que en realidad era muy raro, tales ocasiones. Esperábamos que cambiaría dentro de la evolución, subiendo y bajando todo el tiempo. Esto es parcialmente cierto, pero estos cambios realmente grandes son extremadamente raros.
Con la aparición de aves y mamíferos, los cerebros no solo se agrandaron, sino que también aumentó mucho la densidad.
Pavel Nmec, Universidad Charles
Según los hallazgos, Nmec establece una distinción clara entre los reptiles y las aves y los mamíferos con mayor densidad de neuronas. Los reptiles han adoptado una forma de vida económica y no es compatible con un cerebro grande porque las neuronas son metabólicamente exigentes, dice. Por el contrario, las aves y los mamíferos han adoptado una estrategia muy diferente, una forma costosa de vivir con cerebros grandes y altas capacidades cognitivas. En promedio, las aves y los mamíferos tienen 20 veces más neuronas que las especies de reptiles, dice, incluso más en los primates y las aves terrestres centrales.
Barbara Finlay, neurocientífica cognitiva de la Universidad de Cornell que no participó en este estudio, dice que los investigadores presentan una información útil, particularmente datos básicos que hace mucho tiempo faltaban sobre los reptiles. Sin embargo, cuestiona si el número de neuronas o cualquier otro factor aislado puede ser realmente un indicador del poder computacional. Contar números no es igual a cognición, le dice a The Scientist. una región del cerebro, mejoraría las estimaciones del poder cerebral, dice Finlay. La masa cerebral tiene muchos aspectos que anclan su poder de cómputo. Dado que las neuronas varían ampliamente en tamaño y densidad sináptica entre estructuras y especies, la cantidad de sinapsis, la organización de regiones individuales, la estructura general de la red del cerebro y el consumo de energía del cerebro son importantes, agrega en un correo electrónico a The Científico.
También señala que la corteza es menos densa en neuronas que el cerebelo, pero tiene una variedad de funciones, lo que sugiere que muestra que contar las neuronas da una imagen incompleta de cognición. Si el cerebelo se pierde o se daña, la coordinación motora puede volverse deficiente, señala; por el contrario, la pérdida de la corteza cerebral da como resultado, entre otras cosas, la pérdida de la guía visual del movimiento y el reconocimiento de objetos, todo el lenguaje, el habla, el reconocimiento facial y emocional, la iniciación y la planificación que van desde las habilidades motoras hasta las estrategias del curso de la vida, y comprensión moral, escribe Finlay.
Abordar el análisis de la evolución del cerebro desde un enfoque más granular utilizando el número de neuronas tiene sus ventajas, Sean OHara, investigador en evolución social y cognitiva de la Universidad de Salford en el Reino Unido que no participó en el estudio, escribe en un correo electrónico a The Scientist. Podría, dice, ser particularmente útil en algunos casos excepcionales: por ejemplo, la selección por tamaño pequeño puede ocurrir en animales de vuelo rápido que viven en hábitats tridimensionales complejos, ya que se favorecerá una mayor maniobrabilidad de vuelo. Aunque el tamaño absoluto del cerebro o el tamaño regional del cerebro pueden disminuir en tales circunstancias, uno no esperaría que lo hiciera la densidad de neuronas.
El número de neuronas es sin duda una variable importante, pero supongo que será más útil si se combina con otras variables, como el tamaño relativo del cerebro, escribe Font. Nmec está de acuerdo en que las variables adicionales serían útiles. Es posible que tenga diferentes tamaños de neuronas, diferentes números de conexiones corticales. Pero estos datos simplemente no están disponibles y ciertamente no están disponibles para muchas especies. Al estudiar la evolución del cerebro de los vertebrados a gran escala, el número de neuronas sería un buen indicador, argumenta. Si un animal tiene miles de millones de neuronas, definitivamente es más inteligente que un animal que tiene millones de neuronas. Pero no diría que es una correlación muy estrecha.