Hace unos 500 millones de años, se produjo una bifurcación de gran importancia en la evolución de los seres vivos. Mientras muchos organismos adoptaron una relación pasiva y sedentaria con el medio ambiente, en el mar, en animales tan primitivos como las esponjas, apareció el desarrollo de un tejido, el nervioso, especializado en recabar información del medio exterior, procesarla y responder de forma favorable para la supervivencia del organismo.
El cerebro es un mundo que consta de numerosos continentes inexplorados y grandes extensiones de territorio desconocido.
En los invertebrados, el sistema nervioso está formado por ganglios, agrupaciones neuronales capaces de integrar información. La concentración progresiva a lo largo del tiempo de parte de esas redes nerviosas en regiones cefálicas de los animales dio como resultado la aparición y el desarrollo de cerebros cada vez más grandes y complejos, constituidos por multitud de neuronas interconectadas mediante señales químicas y eléctricas.
Millones de años de evolución han multiplicado y diversificado sus capacidades hasta llegar a la extraordinaria capacidad de computación y abstracción del cerebro humano. El cerebro humano no es el más grande, pero sí es uno de los mayores en proporción al peso corporal, especialmente si lo comparamos con especies cercanas, como los primates no humanos.
El gradual incremento del volumen del cerebro en la escala evolutiva ha determinado la discusión sobre la relación entre el tamaño del cerebro y la inteligencia. Si comparamos un cerebro muy grande, de 1.800 g, con otro pequeño, de 900 g, en esa diferencia hay millones de neuronas, pero no es indicativo de las capacidades de ambos cerebros.
El cerebro humano es tres veces mayor que el del chimpancé, situándose la divergencia entre las dos especies hace 7-8 millones de años y el doble que nuestros ancestros homínidos de hace unos 2.5 millones de años.
Aún así, el cerebro humano parece haber disminuido en cierta medida de peso con el tiempo. En los albores de nuestra especie, Homo sapiens sapiens, hace unos 35.000 años, se calcula que pesaba por término medio 1.450 gramos. En el hombre de hoy tiene un peso medio de 1.300 gramos, es decir, ha disminuido unos 100 gramos. Al reducirse la necesidad de buscar permanentemente su propio sustento y protección para sobrevivir, disminuyó el tamaño de sus cerebros. Es decir, con la agricultura o la tecnología el hombre se ha “domesticado” en cierta medida a sí mismo.
Para poder acometer la evolución del cerebro, es necesario que conocer su estructura y función. El cerebro es el órgano más complejo del cuerpo humano. Se trata de un órgano proteo-lipídico con capacidad para percibir e integrar información y transmitir señales que regulan las funciones orgánicas, ordenan la conducta y elaboran conciencia, pensamiento y lenguaje.
Esta complejidad se sustenta en los niveles molecular, celular y funcional.
En el nivel molecular, tanto la anatomía cerebral como sus implicaciones funcionales dependen, en último término, de una arquitectura genéticamente programada. El número de genes que se expresan en el cerebro en su conjunto, es superior al que se expresa en cualquier otro órgano, aproximadamente el doble del número de genes que se expresan en hígado, el segundo órgano con expresión de mayor número de genes. Esto significa que hay muchos genes, y por tanto proteínas, que son específicas del sistema nervioso y que, por lo tanto, están relacionadas exclusivamente con su funcionalidad.
Los genes relacionados con el desarrollo del cerebro y de sus funciones evolucionaron mucho más rápido en los humanos que en otros mamíferos e incluso que en los primates. Sin embargo, el grado de similitud entre el genoma humano y el del chimpancé se estima en 95% a 99%, dependiendo del método empleado para la comparación.
En los primates el ritmo de variación del genoma es mucho más lento que en otras especies, de forma que su genoma es más estable, habiendo una deceleración en polimorfismos puntuales, pero en cambio hay una aceleración en duplicaciones en la rama de chimpancés y humanos. El hecho de que los humanos se hayan convertido progresivamente en especies más sociales ha favorecido estos cambios genéticos facilitando cambios cada vez más ventajosos en las capacidades cognitivas.
En el nivel celular, el cerebro consta de un gran número de tipos celulares, entre los que se encuentran las neuronas y las células gliales, estos dos tipos de células se subdividen o especializan enormemente. En el caso de las neuronas, que cada célula va difiere de las demás, determinadas por las conexiones de corto y/o largo alcance que tiene con las otras neuronas y la glía del entorno. La especialización espacio-temporal en los circuitos corticales ha revelado que la diversidad celular y su dinámica temporal coemergieron durante la evolución proporcionando las bases de la evolución cognitiva.
La diferencia más notable entre el ser humano y el resto de los animales reside en esta conectividad. Esta estrecha separación entre las neuronas, permite que las neuronas trabajen como minúsculos centros de integración informativa, microprocesadores donde se toman decisiones fisiológicas que trascienden al comportamiento de los organismos. Nuestro cerebro contiene billones de esos microprocesadores, lo que significa que una neurona puede hacer de 10 a 10.000 sinapsis y recibir información de otras 10.000 neuronas.
La naturaleza del lenguaje neuronal es un lenguaje electroquímico, en el que existe una señal eléctrica inicial que se va a traducir en mensajes químico en las sinapsis, que dependerá de diversos factores celulares, como el fenotipo neuroquímico de la célula emisora o el tipo de proteínas de membrana de la célula receptora.
Este lenguaje se genera mediante la distinta composición iónica del medio extra e intracelular que provoca una diferencia de potencial eléctrico entre ambos lados de la membrana plasmática de las células. Esta diferencia de potencial, permite que variaciones rápidas del mismo, que se propagan a lo largo de la membrana celular, puedan transmitir información de una parte de la célula a otra, desde las dendritas al axón.
Elementos genéticos y genómicos cambiantes y reactivos al entorno permiten la inmensa capacidad de respuesta y adaptabilidad del cerebro humano. En relación con esta adaptabilidad se encuentra otra de las propiedades más reseñables del cerebro: su plasticidad. La plasticidad sináptica se define como la capacidad para modular o cambiar la fuerza de las conexiones entre neuronas y en consecuencia, las propiedades y funciones de los circuitos neuronales en respuesta a estímulos externos y a la experiencia previa.
Nuestra mente deriva de la actividad cerebral y el cerebro se construye a partir de “planos genéticos”, pero cada vez está más claro que el balance entre información genética y proveniente de estímulos del exterior, juega un papel crucial en el correcto desarrollo de nuestro cerebro. Junto a sus determinantes genéticos, su medio externo ha sido siempre fundamental para conformarlo y dirigir el proceso de su evolución.
Las neuronas se especializaron en captar la información del ambiente, luminosa, mecánica, etc. que los organismos necesitaban para organizar sus sistemas de supervivencia. Cuando ese medio se hizo más complejo muchas se especializaron también en el análisis preciso y en la valoración del significado de los cambios ambientales.
La plasticidad del cerebro se manifiesta especialmente en las distintas áreas de la corteza cerebral. Por ejemplo, la estimulación repetida del dedo índice de la mano izquierda da lugar a una expansión progresiva del área de la corteza sensorial que responde a esa estimulación, y el entrenamiento en una nueva habilidad motora da lugar a un aumento de las áreas de la corteza motora que regulan los movimientos aprendidos. Esta plasticidad es lo que permite por ejemplo a las personas ciegas compensar su deficiencia mediante un refuerzo de la percepción por otros órganos, de forma que la corteza auditiva acaba por ocupar áreas que antes correspondían a la corteza visual. Pero en el largo proceso evolutivo, el último nivel de complejidad, la mente humana, alcanza su cenit cuando el desarrollo del cerebro le permite ser consciente de su propia existencia.
