Convertir el cerebro en una “sopa” podría revelar los secretos de nuestro órgano más complejo

La neuróloga Suzana Herculano-Houzel convierte el cerebro en sopa para comprender la capacidad cognitiva

Convertí el cerebro humano en sopa. De hecho, hice sopa con todo tipo de cerebros: elefante, ballena, león, mono, gato y más. Me gusta la simetría de que mi habilidad para cortar, cortar y disolver cerebros en sopa, para descubrir cómo se convirtieron nuestros cerebros, resulta ser la misma habilidad que nos permitió convertirnos en humanos en primer lugar.

Estoy totalmente a favor de la tecnología, especialmente ahora que me he dado cuenta de lo importante que debe haber jugado un papel en nuestra historia evolutiva. Pero resulta que convertir el cerebro en sopa es una forma extremadamente eficiente y económica, con poca tecnología, de obtener estimaciones precisas de la cantidad de neuronas que las componen.

¿Por qué molestarse en saber de cuántas neuronas están hechos los diferentes cerebros? Porque las neuronas son las unidades fundamentales del procesamiento de la información en el cerebro. Cualquier animal con más neuronas debería ser el más capaz cognitivamente. Pero hace 12 años, me di cuenta de que nadie sabía cuántas neuronas hay en diferentes cerebros o cómo su número se compara y crece en cerebros de diferentes tamaños.

En ese momento, la intuición (incorrecta) era que los cerebros de tamaño similar deben estar compuestos por un número similar de neuronas. Por extensión, entonces, las vacas y los chimpancés deberían ser igualmente capaces cognitivamente porque tienen cerebros de tamaño comparable. Del mismo modo, los cerebros más grandes siempre deberían tener más neuronas que los cerebros más pequeños, lo que significa que los elefantes y las ballenas, con sus cerebros de tres a seis veces más grandes que el nuestro, deberían tener más neuronas que los humanos.

Dado que los humanos no estaban ni cerca de la cima en términos de tamaño del cerebro, parecía que la única explicación para la capacidad cognitiva de nuestra especie era que el cerebro humano era de alguna manera extraordinario. Así comenzó la búsqueda de genes especiales, conectividad o sinapsis especiales del cerebro o células exclusivamente humanas, cualquier cosa que pudiera distinguirnos de otras especies.

Pero, ¿y si los cerebros más grandes no siempre tuvieran más neuronas que los cerebros más pequeños? Por eso quería saber cuántos cerebros diferentes había. Puede haber una explicación simple para las capacidades cognitivas superiores del cerebro humano.

Pensé que en lugar de la solución estándar de alta tecnología para el recuento celular mediante el muestreo laborioso y costoso de secciones cerebrales bajo un microscopio, podría usar detergente para disolver sus cerebros y neuronas distribuidos de forma heterogénea en una sopa de núcleos celulares. Debido a que cada célula cerebral tiene un solo núcleo celular, contar núcleos libres sería tan bueno como contar células, y podría hacerlo fácil y rápidamente bajo un microscopio tomando gotas del ahora homogéneo caldo del núcleo, los teléfonos celulares. .1

“El cerebro humano tiene la mayor cantidad de neuronas en la corteza cerebral; la parte del cerebro responsable de la personalidad y la planificación del futuro” Suzana Herculano-Houzel, neuróloga

Se ha demostrado que el cerebro de los primates está hecho de manera diferente a los demás, con varias neuronas más pequeñas que encajan en primates que, por ejemplo, roedores de un tamaño similar: una corteza cerebral de babuino tiene diez veces más neuronas que la corteza de tamaño similar a un antílope. .

Por la misma razón, porque escala como un cerebro genérico de primates, la corteza humana, con un promedio de 16 mil millones de neuronas 2, tiene casi tres veces más neuronas que la corteza cerebral de elefante, que es dos veces más grande que seis. El segundo cerebro más grande de primates, el gorila, tiene alrededor de nueve mil millones. Incluso las ballenas más grandes no tienen más de tres o cuatro mil millones. La mayoría de los mamíferos tienen menos de mil millones.

Por lo tanto, el cerebro humano tiene, con mucho, la mayor cantidad de neuronas en la corteza cerebral, esa parte del cerebro responsable de la personalidad, el temperamento, la búsqueda de patrones, el razonamiento lógico y la planificación para el futuro, lo que hace que el comportamiento sea más que solo reaccionar a los estímulos.

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Esta, creo, es la explicación más simple de nuestras notables habilidades cognitivas, dado que el cerebro humano tiene una conectividad general y una distribución de funciones que no está lejos de ser típica de los primates en general.

Con un “precio” de energía de aproximadamente seis kilocalorías por mil millones de neuronas al día, muchas neuronas corticales habrían obligado a sus antepasados ​​a pasar diez horas al día buscando comida y comiendo como lo hacen otros primates para mantener el cerebro y el cuerpo. Sin embargo, esto es no factible; los orangutanes y los gorilas, los primates más grandes, pueden formar hasta ocho. Sin acceso a suficientes calorías, no deberíamos estar aquí.

Y sin embargo lo somos. Entonces, ¿cómo logramos obtener tantas neuronas corticales por nuestra cuenta? La respuesta parece estar en la que podría haber sido una de las primeras tecnologías inventadas por nosotros: cocinar.

Las herramientas de piedra de los antepasados ​​de nuestro cerebro de hace menos de tres millones de años podrían usarse para cortar y picar carne y machacar y triturar raíces, es decir, para procesar los alimentos antes de comerlos. La cocción al fuego, introducida aproximadamente un millón de años después, ha contribuido a un aumento aún mayor en la cantidad de energía que se puede obtener de los mismos alimentos. Nuestros antepasados ​​cocinaban, y debido a esto, solo los primates podían obtener las calorías que necesitan para alimentar tanto sus cuerpos como sus cerebros más grandes. Homo culinarius, me gusta llamarlos, tal vez sería un mejor nombre para nuestro yo moderno, en lugar del presuntuoso sapiens que implica que ninguna otra especie cree o sabe.

Igualmente humillante es admitir que nunca hemos dejado de ser primates es reconocer que la biología por sí sola no es suficiente. Nuestro cerebro alcanzó su tamaño actual hace 400.000 años, pero si ahora nacemos con las habilidades cognitivas que vienen con 16 mil millones de neuronas corticales, nuestras maravillosas habilidades deben desarrollarse de novo en cada individuo, un proceso que dura toda la vida y se activa. a través de la cultura y la tecnología.

Una vez biológicamente capaces, los logros de nuestro cerebro y el conjunto de conocimientos y experiencia que puede poseer han superado la comprensión del individuo. Es por eso que la ciencia (conocimiento) y la ingeniería (artesanía) deben cultivarse, documentarse y transmitirse con cuidado: para asegurar que las capacidades biológicas de nuestra especie sigan dando lugar a las capacidades de las generaciones futuras.

Suzana Herculano-Houzel es neuróloga de la Universidad de Vanderbilt y autora de The Human Advantage (MIT Press)

1. Herculano-Houzel S y Lent R, 2005. “Fraccionador isotrópico: un método simple y rápido para cuantificar el número total de células y neuronas en el cerebro”, Journal of Neuroscience 25, 2518-2521

2. Azevedo FAC et al., 2009. “Un número igual de células neuronales y no neuronales hacen del cerebro humano un cerebro de primates a escala isométrica”, Journal of Comparative Neurology 513, 532-541

3. Fonseca-Azevedo K y Herculano-Houzel S, 2012. “La restricción metabólica requiere un compromiso entre el tamaño corporal y el número de neuronas cerebrales en la evolución humana”, Proc Natl Acad Sci USA 109, 18571-18576.

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