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La UBU colabora con el CENIEH para esclarecer los pasos con los que se configuró el cerebro humano actual

OTRI

 

Primer estudio que correlaciona en fósiles la forma cerebral y sus funciones fisiológicas y metabólicas

El trabajo, coordinado desde el Cenieh, ha contado con la colaboración de la Universidad de Burgos y la Universidad Foro Itálico y el hospital San Filippo Neri de Roma

 

 

CENIEH  

Modelo desarrollado por el Cenieh para el estudio de forma cerebral.

 

Uno de los hitos más importantes de la evolución humana ha sido el progresivo aumento del volumen cerebral. Sin embargo, no bastado con que en el género Homo haya ganado tamaño su cerebro para que adquiriera mayores facultades, sino cómo se distribuía su estructura y la del sistema nervioso central. Un pionero estudio coordinado por el Cenieh (Centro Nacional de Investigación sobre la Evolución Humana), con sede en Burgos, intenta esclarecer los pasos con los que se configuró el cerebro humano actual a través de la correlación en fósiles de la forma cerebral y las funciones fisiológicas y metabólicas que realizaba el órgano.

 

El trabajo, cuyo principal responsable ha sido Emiliano Bruner, ha contado con la colaboración de la Universidad de Burgos y la Universidad Foro Itálico de Roma y el Hospital San Filippo Neri de la capital italiana a través de su departamento de Neurocirugía. La investigación ha protagonizado la portada en el número de enero de 2011 de la revista científica American Journal of Human Biology, primera en su sector, con un factor de impacto de 2'121, publicada por la Human Biology Association.

 

"En un fósil, recuerda Bruner a DiCYT, ya no se encuentra su cerebro, pero sí las huellas que los elementos anatómicos han dejado en la superficie interna de los huesos craneales (como las de los elementos vasculares, o sea arterias y venas)". Con estos rastros, los científicos pueden reconstruir la forma geométrica del encéfalo. El objeto de la investigación fue "encontrar rasgos y caracteres fisiológicos que tienen correlaciones con estas huellas o con la forma cerebral, para desarrollar inferencias y hipótesis sobre posibles cambios de funciones cerebrales asociados a cambios de forma cerebral, en las especies humanas extintas", esto es, conocer si existían funciones cerebrales que nuestros antepasados realizaban y nosotros no hemos heredado. "El cerebro humano gasta una cantidad increíble de energía, así que una de estas funciones podría ser la termorregulación y la gestión metabólica", añade el experto.

 

La investigación del Cenieh supone un primer paso en este campo de la investigación antropológica. Hasta ahora, recuerda Bruner, no se había correlacionado en fósiles la forma cerebral y las funciones fisiológicas y metabólicas. El trabajo publicado en la revista estadounidense supone, por lo tanto, un trabajo preliminar y exploratorio, en palabras de Bruner: "Estamos experimentando un método para investigar la forma de cuantificar y describir con modelos numéricos la distribución del calor en moldes endocraneales, tanto en fósiles como en los humanos modernos".
 

Dos técnicas diferenciadas


En el desarrollo de la investigación, los equipo científico empleó dos técnicas diferenciadas. Por un lado investigaron el sistema vascular a través de la tomografía para reconstruir los moldes endocraneales, y, por otro, con una técnica denominada angiotomografia reconstruyeron el sistema vascular endocraneal, sobre todo las arterias meníngeas y las arteria cerebrales. "Estas son técnicas que se utilizan usualmente en análisis biomédica, pero solo en los últimos años han alcanzado una resolución y una disponibilidad suficiente para ser empleadas no solo en campos diagnósticos sino también en investigación y morfometría", explica Bruner. Al mismo tiempo, unos modelos numéricos y simulaciones permitieron investigar cómo el calor se distribuye en los moldes endocraneales en función de la forma y el tamaño.

 

En un primer término, los investigadores utilizaron una muestra de humanos modernos, para luego pasar a simulaciones en australopiteco, neandertal, y Homo sapiens del Pleistoceno Superior. El equipo cuenta actualmente con otros fósiles y están ampliando la muestra de humanos modernos, expandiendo el estudio a los primates no humanos, incluidos simios antropomorfos.

 

Aunque el trabajo se centra en las funciones fisiológicas y metabólicas de nuestros antepasados, puede ayudar a conocer la estructura de nuestro propio cerebro. "Suena raro, admite Bruner, pero, a pesar de lo infinitamente grande y de lo infinitamente pequeño que investigamos hoy en día, el conocimiento de nuestra propia variabilidad anatómica aún tiene muchas incertidumbres y zonas oscuras. No conocemos bien los orígenes y la evolución de nuestros sistemas vasculares cerebrales, sus procesos de formación y sus funciones. Así que al mismo tiempo estamos investigando los patrones de dispersión térmicas en los fósiles, también estamos aportando informaciones sobre la organización estructural de nuestro propio cerebro".

 

Resultados

 

Gracias al conjunto de las investigaciones, el equipo multidisciplinar ha encontrado "una buena correspondencia entre las arterias meníngeas y sus huellas endocraneales (las que quedan en los fósiles)". Al mismo tiempo, se ha evidenciado que este sistema vascular, que ha sufrido cambios muy aparentes a lo largo de la evolución humana, es bastante aislado del resto de los sistemas vasculares cerebrales. Sobre todo, en los individuos adultos no parece que estos vasos sigan funcionando como canales para el flujo sanguíneo. "Así que 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", interpreta Emiliano Bruner. Por otra parte, los análisis de mapas térmicos cerebrales en los fósiles no apuntan a una función de termorregulación de estos vasos.

 

Estos nuevos conocimientos  pueden ayudar a conocer cómo ha evolucionado el cerebro humano y qué posibilidades de desarrollo todavía alberga. "Está claro que para entender nuestro cerebro, en su componente orgánica como en su componente cognitiva, hay que saber como ha evolucionado, por qué ha sufrido ciertos cambios y variaciones, y con cuáles consecuencias. La evolución del cerebro representa su historia, con sus trayectorias y sus experimentos, con sus relaciones, sus éxitos, y sus fracasos. Así que mejor saber cómo hemos llegado hasta aquí para conocer nuestras potencialidades y nuestros límites".

Aparte ampliar la muestra a nuevos fósiles, a la variabilidad humana moderna (con sus diferencias sexuales o a lo largo del desarrollo, por ejemplo), y a los primates en general, el equipo investigador trabaja ahora en dos líneas. La primera intenta desarrollar métodos estadísticos de cuantificaciones de las diferencias entre individuos y entre grupos. La segunda, complica los modelos, añadiendo a los moldes cerebrales su componente vascular interna.

 

Financiación y división del trabajo

 

Para realizar la investigación, dada la heterogeneidad del equipo, las fuentes de financiación han sido diversas, entre las que se incluyen por parte del Cenieh, proyectos y becas del Ministerio de Ciencia e Innovación y de la Junta de Castilla y León, informó Bruner. El propio investigador fue el encargado de idear y coordinar el proyecto desde el centro, junto a un investigador doctoral. El Departamento de Física de la Universidad de Burgos trabajó en los modelos numéricos de dispersión térmica. La Universidad Foro Italico de Roma, por su parte, en la componente vascular, a través de una tesis doctoral en anatomía funcional. El Hospital San Filippo Neri ofreció asesoramiento en materia de Neurocirugía.

 

Fuente: Antonio Martín/DICYT 

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