Evolución
La evolución es un proceso natural constante por el cual, a partir de organismos unicelulares surgidos en el agua, y mediante modificaciones debidas a sucesos ambientales y genéticos, aparecen diferentes especies naturales.
Según Charles Darwin, hay tres mecanismos principales que influyen en la evolución:
- Selección Natural: La naturaleza favorece permanentemente la supervivencia de las especies que mejor se adaptan a su entorno.
- Lucha por la existencia: Competencia entre los organismos por los recursos limitados.
- Supervivencia del más apto: Prevalencia del individuo o la especie mejor adaptada y la desaparición o extinción del resto.
La evolución no es, como defendía Lamarck, un hecho puntual basado en la herencia de caracteres adquiridos, sino una adaptación continua a cambios ambientales. Se trata de procesos constantes de cambio y adaptación en la naturaleza que introducen modificaciones ambientales y genéticas. La mayoría de estas modificaciones genéticas no prosperan, pero en algunas ocasiones, surgen individuos que se adaptan mejor, y su ventaja genética prevalece.
La evolución se ve afectada por tres factores fundamentales:
- Factor filogenético: Responsable de la transmisión de la información genética y la incorporación de los logros adaptativos que se transmiten de generación en generación.
- Factor genético: La existencia de variabilidad entre individuos de una misma especie, base sobre la que actúa la selección natural.
- Factor ambiental: Los estímulos con los que interactúa el sujeto van modificando las estructuras del sistema nervioso y promoviendo adaptaciones.
Cambios Evolutivos en Hominidos
Dentro del grupo de los primates se encuentran los homínidos. La adopción de una postura erguida y el bipedismo supusieron la liberación de las manos, permitiendo el uso y la fabricación de instrumentos y herramientas.
La posición erguida trajo consigo cambios en:
- La columna vertebral.
- La pelvis.
- La garganta, permitiendo el desarrollo del lenguaje articulado.
Un nacimiento precoz y una infancia prolongada implican un mejor cuidado de las crías, más tiempo para el aprendizaje y, consecuentemente, una mejor adaptación al entorno.
La encefalización, o aumento del tamaño y complejidad del cerebro, se produjo por varios factores:
- La reducción del aparato masticador, facilitada por el uso del fuego y cambios en la dieta.
- Una dieta más nutritiva.
- Cambios en la dentición y la estructura facial.
- El alargamiento de la faringe, que posibilitó el lenguaje articulado.
- El aumento general de la capacidad craneal.
Tipos de Homínidos (Género Homo)
Australopithecus (Considerado pre-Homo o un ancestro cercano)
Aparecen en África. Eran de baja estatura, bípedos y con un cerebro relativamente poco desarrollado. No utilizaban herramientas complejas; eran principalmente recolectores de frutos y otros vegetales.
- Australopithecus Robustus (Paranthropus): Especializados en dietas duras como raíces. Se extinguieron.
- Australopithecus Afarensis/Africanus: Formas más gráciles, consideradas ancestros o cercanas a la línea que llevó al género Homo.
Homo Habilis (A menudo considerado el primer Homo)
Contemporáneo de algunos Australopithecus tardíos. Se asocia con las primeras herramientas de piedra (industria Olduvayense).
Homo Ergaster/Erectus
Homo Ergaster (África) y Homo Erectus (Asia) son a menudo considerados variaciones de la misma especie. Eran más altos y delgados que los Australopithecus. Pasaron de ser carroñeros a cazadores activos. Utilizaban herramientas más elaboradas (industria Achelense), dominaban el fuego, eran nómadas que vivían en cuevas o refugios temporales y podían articular algunas palabras. Su postura era completamente erguida. Se convirtieron en una especie muy exitosa y expansiva.
Homo Sapiens Neanderthalensis (Neandertales)
Vivieron en Europa y Asia occidental. Eran de aspecto robusto y adaptados a climas fríos. Eran sociales, cazaban en grupo, fabricaban herramientas sofisticadas (industria Musteriense), se abrigaban con pieles y controlaban el fuego. Hay evidencias que sugieren prácticas funerarias, lo que indicaría una cultura incipiente, rituales y conciencia de sí mismos. Desaparecieron hace unos 40,000 años, posiblemente debido al cambio climático y la competencia con Homo sapiens sapiens.
Homo Sapiens Sapiens (Humanos modernos)
Originarios de África, se expandieron por todos los continentes. Eran más altos y menos robustos que los neandertales. Fabricaban herramientas muy elaboradas y diversas (utilizando hueso, asta y, posteriormente, metales). Desarrollaron el arte rupestre, la escultura y, a partir del Neolítico, la agricultura y la ganadería, lo que llevó a la sedentarización.
Bases Fisiológicas de la Conducta
El interés por comprender la fisiología de los procesos mentales y la conducta se intensificó en el siglo XX. Algunos neurólogos predicen que el conocimiento del cerebro será en el siglo XXI tan revolucionario como lo fue el de los genes en el siglo XX o el de la célula en el siglo XIX.
Todo pensamiento, sentimiento o recuerdo implica la activación de alguna área del cerebro. Aunque podemos distinguir conceptualmente entre procesos fisiológicos (por ejemplo, un impulso nervioso) y procesos psíquicos (por ejemplo, un recuerdo), nadie cuestiona que el sistema nervioso central es el sustrato biológico donde ocurren los procesos psíquicos.
El Sistema Nervioso
Constituye el sistema de control más importante del organismo, coordinando sus acciones y transmitiendo señales entre diferentes partes. Todas las partes de este sistema están interrelacionadas, pero para su estudio se divide en dos componentes principales:
- Sistema Nervioso Central (SNC): Compuesto por el encéfalo (cerebro, cerebelo y tronco encefálico) y la médula espinal. Contiene la mayoría de las neuronas del cuerpo.
- Sistema Nervioso Periférico (SNP): Formado por los nervios (conjuntos de axones) que conectan el SNC con el resto del cuerpo (órganos, músculos, glándulas, receptores sensoriales). Este sistema se subdivide en:
- Sistema Somático: Controla los movimientos voluntarios de los músculos esqueléticos y transmite información sensorial desde la piel, los músculos y las articulaciones hacia el SNC.
- Sistema Autónomo (o Vegetativo): Regula las funciones involuntarias de los órganos internos y las glándulas (ej. ritmo cardíaco, digestión, respiración).
Las fibras nerviosas que conectan las distintas partes del cuerpo con el encéfalo se unen en la médula espinal, una estructura extremadamente compacta (con el diámetro aproximado de un dedo meñique) protegida por la columna vertebral. Algunos reflejos simples (respuestas automáticas a estímulos) se procesan directamente en la médula espinal, sin necesidad de llegar al cerebro.
Ejemplo: El reflejo rotuliano. Un golpe en el tendón de la rótula estira el músculo cuádriceps. Una señal viaja desde las células sensoriales del músculo, a través de las neuronas sensoriales, hasta la médula espinal. Allí, hacen sinapsis directamente con las neuronas motoras, que transmiten el impulso de vuelta al músculo cuádriceps, provocando su contracción y la extensión de la pierna.
Neuronas y Sinapsis
La unidad básica funcional y estructural del sistema nervioso es la neurona, una célula especializada en recibir, procesar y transmitir mensajes (impulsos nerviosos) a otras neuronas, glándulas o músculos. Entender las neuronas es clave para comprender el funcionamiento del cerebro y la naturaleza de la conciencia humana.
Aunque existen diferentes tipos de neuronas que varían en tamaño y forma, todas comparten características estructurales comunes:
- Cuerpo celular o soma: Contiene el núcleo y la maquinaria metabólica de la célula.
- Dendritas: Proyecciones ramificadas que salen del soma, especializadas en recibir impulsos nerviosos de neuronas adyacentes.
- Axón: Una prolongación, generalmente larga, encargada de transmitir los impulsos nerviosos desde el soma hacia otras células. Puede estar recubierto por una capa aislante llamada vaina de mielina.
- Terminaciones sinápticas (o botones terminales): Ramificaciones en el extremo del axón que contactan con otras células.
La conexión funcional entre una neurona y otra célula (neurona, músculo, glándula) se llama sinapsis. Existe un pequeño espacio entre el botón terminal de la neurona presináptica y la membrana de la célula postsináptica, denominado espacio sináptico.
Cuando un impulso nervioso viaja a través del axón y llega al botón terminal, provoca la liberación de sustancias químicas llamadas neurotransmisores en el espacio sináptico. Estos neurotransmisores se difunden a través del espacio y se unen a receptores específicos en la membrana de la célula siguiente, estimulándola (o inhibiéndola) y transmitiendo así la señal.
Nota: Una neurona de la médula espinal puede tener un axón de 1 o 2 metros de longitud, extendiéndose hasta los músculos del pie.
Tipos de Neuronas según su Función
- Neuronas sensoriales o aferentes: Envían información desde los tejidos y órganos sensoriales del cuerpo hacia la médula espinal y el cerebro.
- Neuronas motoras o eferentes: Transmiten información desde la médula espinal y el cerebro hasta los músculos y las glándulas, produciendo una respuesta.
- Interneuronas: Se encuentran exclusivamente dentro del SNC y conectan unas neuronas con otras, procesando información.
Un nervio es un haz de axones (pertenecientes a múltiples neuronas) envueltos en tejido conectivo, que se encuentra en el sistema nervioso periférico. En el SNC, los cuerpos de las neuronas tienden a agruparse formando núcleos (en el encéfalo y médula) o ganglios (en el SNP).
El Impulso Nervioso
El impulso nervioso es una señal electroquímica que viaja desde el cuerpo celular a lo largo del axón hasta las terminaciones sinápticas. Se basa en cambios rápidos en la permeabilidad de la membrana del axón a los iones (principalmente sodio y potasio).
La velocidad de conducción de este impulso varía considerablemente, desde unos 3 km/h hasta más de 300 km/h. Depende principalmente de dos factores:
- Diámetro del axón: Los axones de mayor diámetro conducen el impulso más rápidamente.
- Presencia de vaina de mielina: Esta capa aislante permite que el impulso salte entre nodos (conducción saltatoria), aumentando drásticamente la velocidad.
Nota: La esclerosis múltiple es una enfermedad autoinmune en la que el sistema inmunitario ataca y destruye la vaina de mielina en el SNC, lo que interrumpe la transmisión nerviosa y provoca graves disfunciones motoras, sensoriales y cognitivas.
Los Neurotransmisores
Existen más de 70 sustancias químicas identificadas como neurotransmisores. Algunos de los que tienen una influencia significativa en la conducta son:
Acetilcolina (ACh)
Presente en muchas sinapsis del sistema nervioso, tanto central como periférico. Es generalmente excitadora en las uniones neuromusculares (provoca la contracción muscular) pero puede ser inhibidora en otros lugares (ej. corazón). Juega un papel clave en la memoria y el aprendizaje. La degeneración de las neuronas productoras de acetilcolina en ciertas áreas del cerebro es un elemento central en la enfermedad de Alzheimer, causando alteraciones progresivas en la memoria y otras funciones cognitivas. Cuanta menos acetilcolina se produce, más severas suelen ser las pérdidas de memoria.
Norepinefrina (Noradrenalina)
Implicada en el estado de alerta, la atención, las respuestas de «lucha o huida» y la regulación del estado de ánimo. Drogas como la cocaína y las anfetaminas producen un efecto psicoestimulante en parte porque ralentizan la recaptación (reabsorción) de la norepinefrina, manteniéndola activa en la sinapsis por más tiempo. Por otro lado, el litio, utilizado para tratar el trastorno bipolar, puede aumentar la recaptación de norepinefrina, contribuyendo a estabilizar el estado de ánimo. Niveles anormales de este neurotransmisor están relacionados con trastornos del ánimo como la depresión y la manía.
Dopamina (DA)
Involucrada en el control del movimiento voluntario, la motivación, la recompensa y el placer. La liberación de dopamina en ciertas vías cerebrales (sistema de recompensa) produce intensas sensaciones de placer, lo que explica el potencial adictivo de muchas drogas. Niveles excesivamente altos de actividad dopaminérgica en ciertas regiones del cerebro se han asociado con síntomas positivos de la esquizofrenia (alucinaciones, delirios). Por el contrario, una cantidad insuficiente de dopamina en otras regiones (ganglios basales) es la causa principal de la enfermedad de Parkinson (temblores, rigidez, dificultad de movimiento). Fármacos antipsicóticos como la clozapina bloquean los receptores de dopamina. La L-dopa, un precursor de la dopamina, se usa para tratar el Parkinson aumentando los niveles de este neurotransmisor.
Serotonina (5-HT)
Desempeña un papel importante en la regulación del estado de ánimo, el sueño, el apetito, la agresión y la impulsividad. Bajos niveles de serotonina se han asociado consistentemente con sentimientos depresivos y ansiedad. Los inhibidores selectivos de la recaptación de serotonina (ISRS), como el Prozac (fluoxetina) y Paxil (paroxetina), son antidepresivos comunes que aumentan los niveles de serotonina disponible en el cerebro al bloquear su reabsorción por las neuronas presinápticas. Estos fármacos también se usan para tratar trastornos de ansiedad, el trastorno obsesivo-compulsivo y la bulimia.
Organización del Cerebro
El cerebro humano ha evolucionado aumentando su tamaño y complejidad a lo largo de millones de años, generalmente desarrollándose de dentro hacia afuera. En lo más profundo se encuentra la zona más antigua evolutivamente, el tronco encefálico, que conecta la médula espinal con el cerebro y se encarga de funciones vitales básicas (latidos del corazón, respiración, alerta).
Paul MacLean propuso el modelo del «cerebro triuno», que sugiere que las funciones superiores del cerebro evolucionaron en tres fases sucesivas, superponiéndose estructuras:
- Cerebro reptiliano (Complejo R): Incluye el tronco encefálico y el cerebelo. Sede de instintos básicos, comportamientos territoriales, rutinas y agresión.
- Sistema Límbico (Cerebro paleomamífero): Rodea al complejo R. Incluye estructuras como el hipocampo, la amígdala y el hipotálamo. Es una fuente importante de los estados de ánimo, las emociones, la memoria y la motivación.
- Neocórtex (Cerebro neomamífero): La capa exterior, especialmente desarrollada en primates y humanos. Es la sede del pensamiento abstracto, el lenguaje, la planificación, la conciencia y las funciones intelectuales superiores. Aquí es donde «la materia se transforma en consciencia», donde tenemos ideas e inspiraciones.
La capa más externa del cerebro, la corteza cerebral, tiene un aspecto grisáceo porque está compuesta principalmente por cuerpos neuronales, dendritas y fibras sin mielina (axones no mielinizados); por eso se denomina sustancia gris. El interior del cerebro está formado en gran parte por axones mielinizados, que le dan un aspecto blanco, y se llama sustancia blanca.
El cerebro está compuesto por dos hemisferios cerebrales, derecho e izquierdo, conectados entre sí principalmente por el cuerpo calloso. Aunque son básicamente simétricos anatómicamente, tienden a especializarse en distintas funciones (lateralización):
- Hemisferio izquierdo: Generalmente dominante para el lenguaje (habla, escritura, comprensión), el razonamiento lógico, el cálculo matemático, el análisis secuencial y el reconocimiento de detalles. A menudo descrito como más «racional» o «analítico».
- Hemisferio derecho: Suele ser dominante para el procesamiento visoespacial, el reconocimiento de patrones globales (incluyendo rostros), la apreciación musical y artística, la expresión y comprensión de emociones, la empatía y la intuición. A menudo descrito como más «emocional» o «holístico».
Cada hemisferio se divide en cuatro lóbulos principales, nombrados según los huesos del cráneo que los cubren:
Tipos de Lóbulos Cerebrales
Lóbulo Frontal
Situado en la parte anterior del cerebro. Contiene la corteza motora (controla los movimientos voluntarios). Es crucial para las funciones ejecutivas: planificación, toma de decisiones, resolución de problemas, pensamiento abstracto, memoria de trabajo, regulación emocional y personalidad. Permite la apreciación consciente de las emociones.
Lóbulo Temporal
Situado en los laterales, cerca de los oídos. Contiene la corteza auditiva (procesa sonidos). También es fundamental para la comprensión del lenguaje (Área de Wernicke, usualmente en el izquierdo), la memoria a largo plazo (hipocampo se localiza medialmente), el reconocimiento de objetos y rostros, y el procesamiento de impulsos olfativos.
Lóbulo Parietal
Ubicado en la parte superior y posterior al lóbulo frontal. Contiene la corteza somatosensorial (recibe e interpreta sensaciones corporales como tacto, presión, temperatura y dolor). También participa en la integración de información sensorial, la conciencia espacial, la navegación y la atención.
Lóbulo Occipital
Situado en la parte posterior del cerebro. Contiene la corteza visual. Su función principal es procesar e interpretar la información visual recibida de los ojos.
Sistema Nervioso Periférico (SNP)
Como se mencionó, el SNP conecta el SNC con el resto del cuerpo y se divide en:
- Sistema Nervioso Somático:
- Controla los músculos esqueléticos (movimiento voluntario).
- Recibe información sensorial de la piel, los músculos, las articulaciones y otros receptores sensoriales (vista, oído, gusto, olfato).
- Sistema Nervioso Autónomo (SNA):
- Controla las glándulas y los músculos lisos (corazón, vasos sanguíneos, órganos internos).
- Funciona de manera largely autónoma o involuntaria (regula la digestión, el ritmo cardíaco, la respiración, la sudoración, etc.), manteniéndose activo incluso durante el sueño.
- Se subdivide en dos ramas, a menudo con efectos opuestos:
- Sistema Simpático: Prepara al cuerpo para la acción («lucha o huida»). Se activa durante momentos de estrés, peligro o excitación intensa (aumenta el ritmo cardíaco, dilata las pupilas, moviliza energía).
- Sistema Parasimpático: Domina durante los períodos de descanso y digestión («descansar y digerir»). Conserva energía y mantiene las funciones corporales normales (reduce el ritmo cardíaco, contrae las pupilas, estimula la digestión).
Aunque simpático y parasimpático suelen ser antagonistas, trabajan coordinadamente para mantener la homeostasis. En situaciones de estrés extremo (terror), una sobreactivación del sistema simpático puede ser seguida por una respuesta refleja del parasimpático, pudiendo producir una descarga involuntaria de la vejiga o el intestino.
Métodos de Exploración Cerebral
Existen diversas técnicas para estudiar la estructura y función del cerebro y comprender la actividad mental. Destacan:
Electroencefalografía (EEG)
Registra la actividad eléctrica global producida por las neuronas cerebrales mediante electrodos colocados en el cuero cabelludo. Es útil para estudiar los estados de conciencia (sueño, vigilia), detectar patrones de ondas cerebrales anormales asociados con la epilepsia, y ayudar en el diagnóstico de tumores u otras alteraciones cerebrales. Tiene excelente resolución temporal (mide cambios rápidos) pero baja resolución espacial (no localiza la actividad con precisión).
Tomografía Axial Computarizada (TAC o TC)
Utiliza rayos X desde múltiples ángulos para crear imágenes transversales (cortes) del cerebro. Proporciona una resolución estructural mayor que las radiografías convencionales, permitiendo visualizar huesos, tejidos blandos y posibles hemorragias o tumores. Ofrece una visión estática de la anatomía cerebral.
Tomografía por Emisión de Positrones (TEP o PET)
Mide la actividad metabólica de diferentes áreas cerebrales. Se inyecta una sustancia radiactiva de vida corta (generalmente glucosa marcada) en el torrente sanguíneo. Las áreas cerebrales más activas consumen más glucosa y, por lo tanto, emiten más radiación, que es detectada por el escáner. Permite observar qué áreas del cerebro están más activas durante la realización de tareas específicas (leer, hablar, pensar). Mide función, no solo estructura.
Imágenes por Resonancia Magnética (IRM o MRI)
Utiliza campos magnéticos potentes y ondas de radio para crear imágenes muy detalladas de los tejidos blandos del cerebro (sustancia gris, sustancia blanca, líquido cefalorraquídeo). Proporciona una excelente resolución espacial, permitiendo visualizar estructuras cerebrales con gran claridad y detectar anomalías sutiles. La IRM funcional (IRMf) es una variante que detecta cambios en el flujo sanguíneo asociados a la actividad neuronal, permitiendo mapear funciones cerebrales con buena resolución espacial y temporal.
Patologías Cerebrales Comunes
Accidentes Cerebrovasculares (ACV)
Ocurren cuando se interrumpe el flujo sanguíneo a una parte del cerebro, ya sea por un bloqueo (ictus isquémico) o por una hemorragia (ictus hemorrágico). La falta de oxígeno y nutrientes provoca la muerte de las neuronas en la zona afectada, lo que puede resultar en pérdida de funciones cerebrales (motoras, sensoriales, del lenguaje), discapacidad permanente o la muerte.
Tumores Cerebrales
Masas de células que crecen de manera anormal y descontrolada dentro del cráneo. Pueden ser benignos (no cancerosos) o malignos (cancerosos). A medida que crecen, pueden comprimir o invadir tejido cerebral sano, causando una variedad de síntomas neurológicos dependiendo de su tamaño y localización.
Traumatismos Craneoencefálicos (TCE)
Lesiones cerebrales causadas por golpes, impactos o sacudidas violentas en la cabeza. Pueden variar desde conmociones cerebrales leves hasta lesiones graves con daño cerebral extenso, hematomas o inflamación, pudiendo provocar discapacidad a largo plazo o la muerte.
Epilepsia
Trastorno neurológico caracterizado por una actividad eléctrica anormal y súbita en las neuronas (descargas hipersincrónicas), que provoca convulsiones recurrentes. Las convulsiones pueden manifestarse de diversas formas (espasmos musculares, pérdida de conciencia, sensaciones extrañas, etc.) dependiendo de la zona del cerebro afectada.
Enfermedades Neurodegenerativas
Grupo de trastornos caracterizados por la pérdida progresiva de la estructura o función de las neuronas, incluyendo su muerte. Suelen empeorar con el tiempo y no tienen cura definitiva.
Enfermedad de Parkinson
Afecta principalmente al control del movimiento, causando síntomas como temblores (especialmente en reposo), rigidez muscular, lentitud de movimientos (bradicinesia) e inestabilidad postural. Se debe a la pérdida de neuronas productoras de dopamina en los ganglios basales. Puede tener origen genético, ambiental (exposición a toxinas) o desconocido; raramente por infecciones cerebrales o ACV.
Enfermedad de Alzheimer
La causa más común de demencia. Es una enfermedad progresiva que afecta principalmente la memoria, el pensamiento y el lenguaje. Comienza con olvidos leves y progresa gradualmente, llevando a una pérdida severa de la memoria, desorientación, cambios de personalidad y, en etapas avanzadas, a un estado de dependencia total o vegetativo.
Esclerosis Lateral Amiotrófica (ELA)
Enfermedad neurodegenerativa que afecta a las neuronas motoras en el cerebro y la médula espinal, responsables de controlar los músculos voluntarios. Provoca debilidad muscular progresiva, atrofia muscular, fasciculaciones (pequeñas contracciones musculares) y dificultad para hablar, tragar y respirar. Afecta principalmente a adultos. Aunque no suele ser dolorosa en sí misma, conduce a una parálisis progresiva y, finalmente, a la muerte, generalmente por insuficiencia respiratoria.