domingo, 10 de junio de 2012

Paleoneurología y Arqueología cognitiva


La Paleontología siempre ha estado muy relacionada con la Arqueología, pues los restos óseos son relativamente frecuentes en los yacimientos paleolíticos. El interés aumenta cuando se encuentran restos humanos, siendo especialmente relevante el hallazgo de restos óseos craneales. La ubicación del cerebro en el cráneo y su relación con la conducta humana hace que se haya intentado sacar información neurológica, y por tanto conductual, del lugar donde se ha situado en sistema nervioso central. Los estudios se realizan por medio de los endomoldes (molde interno del cráneo en estudio) de los diversos fósiles humanos de todas las edades. Éstos, elaborados por métodos poco precisos en sus comienzos, han alcanzado en la actualidad un importante grado de precisión en la reproducción de la forma anatómica cerebral.

La tentación es grande, si tenemos en nuestras manos unos precisos moldes neuroanatómicos de homínidos de diversas edades ¿no podemos extraer de ellos datos relevantes sobre la conducta que desarrollaron?

Numerosos estudios se han realizado en esta línea, aunque sus resultados son aún más prometedores que resolutivos. ¿Cuáles serían las causas de estas limitaciones, cuando parecía que se podría deducir datos de gran relevancia para la comprensión de la conducta humana?.

¿Qué son los endomoldes y qué intentamos conocer con ellos?

Son el molde interno del cráneo, reflejando todas las particularidades que el cerebro ha dejado en la parte interna de los huesos craneales con los que ha estado en íntimo contacto. Los huesos del cráneo tienen la función de proteger al cerebro, por lo que deben ajustarse lo más exactamente a su forma anatómica, hecho que nos permite estudiar la impronta que el cerebro imprime en la cara interna de los huesos craneales. Por desgracia lo que está en contacto directo no es el mismo cerebro sino las meninges o capas protectoras del cerebro que lo recubren: Duramadre la más dura, gruesa y externa en directo contacto con la cara interna del hueso; la Aracnoides intermedia; y la Piamadre en contacto directo con el cerebro. Las arterias y las venas que nutren al cerebro se sitúan entre la Aracnoides y la Piamadre, dejando igualmente su impronta en la cara interna de los huesos, haciendo posible su estudio. Estas estructuras limitan y ocultan, hasta cierto límite, la impronta de las particularidades anatómicas de la cara externa del cerebro, que serían las más importantes que nos puedan interesar, como es el establecer relaciones entre las características neuroanatómicas de los fósiles y la conducta observada en los yacimientos.


Parece que no existen dudas sobre la relación entre el aumento y configuración neuroanatómica del cerebro con los cambios cognitivos y conductuales, pero aún existen muchas dudas sobre su forma de relación. El desarrollo de la Paleoneurología intenta comprender el significado de tal relación, buscando aumentos o cambios morfológicos en determinadas áreas de la corteza cerebral como posible causa de las mejoras conductuales humanas. Así mismo, intenta ver los cambios morfológicos del cerebro dentro de la evolución del género Homo, analizando las posibles diferencias neuroanatómicas existentes en poblaciones humanas coetáneas (p.e. HAM y HN).


                                                        Estudios realizados

Son muchos por lo que sólo resaltaré unos cuantos como ejemplo del trabajo realizado.
- Estudios sobre los cambios neuroanatómicos en la evolución. Realizados sobre los endomoldes del H habilis, erectus, etc. (Holloway et al. 2004; Tobias, 1971). En estos se estudiaron el desarrollo evolutivo del cerebro en volumen, del lóbulo frontal (área de Broca), de las asimetrías hemisféricas, etc.


Endocasto de Sambungmacan (Broadfield, 2001).


- Comparación de los endomoldes de los Humanos modernos y neandertales. Los análisis paleoneurológicos han comprobado que nuestra especie presenta una forma evolutiva diferente a la observada en los neandertales, comprobándose un diferente patrón de desarrollo neurológico. En el Neandertal existe una pauta de desarrollo cerebral definido por diversos autores como arcaico, en el que gran parte del cambio está basado en un simple crecimiento general. Mientras que en los HAM se observa un aumento vertical, dilatación del lóbulo frontal y una relativa reducción de longitud y anchura del lóbulo occipital. Se produce un aumento alométrico de la forma y superficie de los lóbulos parietales y posiblemente frontales de nuestra corteza cerebral (Bruner, Manzi y Arsuaga, 2003).

Las posibles variaciones neuroanatómicas indican cierta diversificación de la superficie del córtex cerebral en las áreas asociativas de los lóbulos parietales y frontales (donde tienen lugar los procesos cognitivos claramente humanos), lo que podían indicar cierta diferenciación cognitiva y conductual. Las diferencias observadas en el desarrollo del cerebro podrían reflejar los cambios en el circuito cerebral subyacente y, por tanto, la capacidad cognitiva dependiente de la organización interna del cerebro. Las conexiones entre las diversas regiones cerebrales que se establecen en los primeros años de vida son importantes para las funciones sociales, emocionales y comunicativas superiores. Al presentar diferencias en la estructura anatómica, es posible que se reflejase en la organización interna de los circuitos neuronales de los neandertales, por lo que es improbable que estos vieran el mundo de igual forma de cómo lo hacen los HAM.

- Estudios de la impronta de los vasos arteriales y venosos de los endomoldes. Se ha encontrado una buena correspondencia entre las arterias meníngeas y sus huellas endocraneales de los fósiles. También se ha evidenciado que este sistema vascular, que ha sufrido cambios muy aparentes a lo largo de la evolución humana, Se trata de dos sistemas vasculares relativamente independientes, el cerebral y el meníngeo. Sobre todo, en los individuos adultos no parece que estos vasos sigan funcionando como canales para el flujo sanguíneo. Por tanto, o sirven solo en una etapa preadulta (neonatal o juvenil), o sirven solo en momentos de emergencias (por ejemplo en actividad física), o tienen un papel no de regulación térmica/oxigenación sino de protección estructural de la corteza. Por otra parte, los análisis de mapas térmicos cerebrales en los fósiles no apuntan a una función de termorregulación de estos vasos (Bruner et al. 2011a).

- Estudios sobre la relación entre la forma del cerebro y la conducta. La forma del cerebro podría influir en el rendimiento cognitivo a causa de las relaciones entre las funciones de organización espacial y el diferente desarrollo volumétrico de las áreas corticales. Para intentar conocerlo se analizan las relaciones entre la variación de la forma sagital media del cerebro y un conjunto básico de medidas psicológicas. La mayoría de las variables compuestas y específicas (incluyendo la inteligencia general, memoria de trabajo, atención y funciones ejecutivas) no muestran correlaciones significativas con la morfología del cerebro medio-sagital. Sin embargo, las variables relacionadas con la velocidad mental muestran correlaciones sutiles, pero consistente con la variación del cerebro forma. Tales correlaciones son pequeñas, lo que sugiere que la influencia de la geometría del cerebro medio sagital en el rendimiento individual cognitiva es despreciable. Pero esta evidencia puede proporcionar información sobre la biología del cerebro y su evolución. Las áreas relacionadas con la corteza parietal parecen estar involucrados en las relaciones entre la geometría del cerebro y velocidad mental. Estas áreas se han asociado con importantes diferencias endocraneales entre los seres humanos actuales y los extinguidos. La correlación entre la geometría del cerebro y la velocidad mental de los individuos modernos podría ser más relevante cuando se tiene en cuenta la gran variación paleoneurológica del género Homo (Bruner et al. 2011b).

Problemas en el estudio de su relación con la conducta humana

Como es lógico existen numerosos inconvenientes para los estudios encaminados a conocer pautas de la conducta humana a partir de los endomoldes de sus cráneos.

Primero, por la vaguedad de las formas propias del cerebro (circunvoluciones, cisuras), teniendo que limitarnos a los valores de volumen y las relaciones de tamaño y forma.

Segundo, la importante variación de tamaño y forma que se da entre las poblaciones humanas actuales, así como por la escasa cantidad de endomoldes sobre los que trabajar.

Tercero. Los cambios conductuales son la consecuencia de unos cambios neurológicos (histológicos, fisiológicos y psicobiológicos) que hacen difícil comprenderlos sólo por las variaciones anatómicas. Actualmente se conoce que la conducta humana presenta unas características neurológicas generales que apuntan esta conclusión:
- En los estudios de neuroimagen se ha comprobado que cualquier proceso cognitivo requiere la utilización de diversas áreas cerebrales, casi siempre correspondientes a diferentes lóbulos cerebrales.
- El aumento de la funcionalidad cerebral se debe a varias causas, las cuales se suman en nuestra especie. Existe una mayor superficie cortical de áreas asociativas, tanto por el aumento evolutivo de la anatomía cerebral como por la mayor circunvolución y girificación de nuestro cerebro (Cela Conde, 2002; Rilling e Insel, 1999). Igualmente las áreas de asociación terciarias tienen una estructura neurológica menos densa, lo que permite tener una mayor interconectividad, que facilita la formación de las redes neurales. A todo esto hay que añadir una mayor y tardía mielinización, ofreciendo un periodo crítico tardío (Bufill y Carbonell, 2004; Semendeferi et al.2002).

Creo que la conducta humana debe de estudiarse por medio de los datos arqueológicos interpretados con un modelo que tenga en cuenta los aspectos neurológicos, psicológicos, evolutivos, sociales y lingüísticos (debidamente coordinados) que condicionan toda manifestación conductual. En este sentido, la Arqueologíacognitiva (orientación psicobiológica) sería la metodología que mejor cumple tales condiciones.


                                         Futuro de la Paleoneurología

Aunque parezca muy difícil habría que intentar desarrollar técnicas que nos pudieran dar in formación sobre estas características específicas de los lóbulos cerebrales (circunvolución, girificación y relaciones lobulares más precisas) de los diferentes homínidos. Puede que sólo se trate de un problema de desarrollo técnico y de su específica aplicación a los fósiles humanos.

Sin embargo la Paleoneurología no descansa, e intenta desarrollar las líneas de estudio ya elaboradas. En este sentido en el 18 y 19 de octubre se celebra en el CENIEH un simposio sobre Paleoneurología humana. La reunión incluirá:
- Conversaciones sobre la neurociencia y la evolución del cerebro (Chet Sherwood, la Universidad de Washington).
- Herramientas computarizadas para Paleoneurología (Philipp Gunz, del Instituto Max Planck).
- Craneología funcional y la integración morfológica cerebral (Emiliano Bruner, CENIEH).
- Ontogenia y filogenia (Simon Neubauer, Instituto Max Planck).
- Termorregulación endocraneal (José Manuel de la Cuétara, CENIEH).
- La arqueología y la conducta (Natalie Uomini, de la Universidad de Liverpool).

Esperemos que sus resultados satisfagan en gran medida las expectativas que la Paleoneurología siempre ha despertado y continúa haciéndolo dentro del mundo de la Arqueología.

* BRUNER, E.; MANZI, G. y ARSUAGA, J. L. (2003): Encephalization and allometric trajectories in the genus Homo: Evidence from the Neandertal and modern lineages. PNAS, 100 (26): 15335-15340.
* BRUNER, E.; MANTINI, S.; MUSSO, F.; DE LA CUÉTARA, J.M.; RIPAMI, M.y SHERKAT, S. (2011a): “The evolution of the meningeal vascular system in the human genus: From brain shape to hermoregulation”. merican Journal of Human Biolog, 3 (1): 35-43.
* BRUNER, E.; MARTÍN-LOECHES, M.: BURGALETA, M. y COLOM, R. (2011b): “Midsagittal brain shape correlation with intelligence and cognitive performance”. Intelligence, Vol. 39, T 2-3, PP 141-147.
* BUFILL, E. y CARBONEL, E. (2004): “Conducta simbólica y neuroplasticidad: ¿un ejemplo de coevolución gen-cultura?”. Revista de neurología, 39 (1): 48-55.
* CELA CONDE, C. J. (2002): “La filogénesis de los homínidos”. Diálogo filosófico, 53: 228-258.
* HOLLOWAY, R. L.; BROADFIELD, D. C.; YUAN, M. S.; SCHWARTZ, J. H., y TATTERSALL, I. (2004): The Human Fossil Record, Volume 3, Brain Endocasts-The Paleoneurological Evidence. John Wiley y Sons.
* RILLING, J. K., e INSEL, T. R. (1999): “The primate neocórtex in comparative perspective using magnetic resonance imaging”. Journal of Human Evolution, 37, 191-223.
* SEMENDEFERI, K.; LU, A.; SCHENKER, N. y DAMASIO, H. (2002): “Humans and great apes share a large frontal cortex”. Nature neuroscience 5 (3): 272-276.
* TOBIAS, P. V. (1971): The distribution of craneal capacity values among living hominoids. Proceedings of the Third International Congress of Primatology, Zurich. Vol. 1:18-35.