Durante muchas décadas, los antropólogos se han interesado por la evolución de la inteligencia humana. Las principales líneas de investigación han girado en torno a hallazgos arqueológicos relacionados con el uso del fuego, las herramientas y otros aspectos.
Pero ¿qué tal buscar pruebas en los cráneos fósiles, el lugar donde se alojaba el cerebro?
El volumen del cerebro humano llegó a ser aproximadamente tres veces y media mayor que el de nuestros antepasados Australopithecus de hace 3 millones de años.
En general, se da por sentado que la inteligencia está correlacionada con el tamaño del cerebro, porque la cantidad de células nerviosas en los cerebros de los mamíferos parece estar directamente relacionada con su tamaño.
Nuestra investigación se centró en el flujo sanguíneo hacia el cerebro, estrechamente relacionado con la tasa metabólica porque la sangre suministra el oxígeno esencial. Si se interrumpe el flujo sanguíneo al cerebro, se pierde el conocimiento en cuestión de segundos.
Normalmente, cada segundo fluyen unos 7 mililitros de sangre hacia el cerebro. Sorprendentemente, esta tasa apenas cambia, tanto si estamos despiertos como dormidos o resolviendo problemas matemáticos.
La red de tuberías del cerebro
La sangre llega a la parte cognitiva del cerebro, el cerebro propiamente dicho, a través de dos arterias carótidas internas: una a la derecha y otra a la izquierda. El tamaño de estas arterias está relacionado con la tasa de flujo sanguíneo que las atraviesa.
Así como un fontanero instalaría tuberías de agua más grandes para abastecer un edificio mayor con un caudal más alto, el sistema circulatorio ajusta continuamente el tamaño de los vasos sanguíneos para adaptarlo al flujo de sangre que circula por ellos. Esto, a su vez, está relacionado con la demanda de oxígeno del órgano.
Si podemos medir el tamaño de las grandes arterias que abastecen un órgano como el cerebro, podemos calcular con cierta precisión la tasa media del flujo sanguíneo.
Este principio se conoce desde hace un siglo y su belleza reside en su sencillez.
El tamaño importa
Tuve mi momento eureka cuando me di cuenta de que el tamaño de una arteria puede estimarse midiendo el orificio del hueso por el que pasa.
Esto significaba que la tasa de flujo sanguíneo hacia el cerebro podía medirse a partir del tamaño de los canales carotídeos en los cráneos fósiles de la evolución humana.
Las flechas del cráneo humano (a la derecha) señalan los dos orificios de las arterias carótidas internas; su tamaño indica la tasa de flujo sanguíneo hacia el cerebro. Edward Snelling. Procedencia: Colección Raymond Dart de Esqueletos Humanos, Escuela de Ciencias Anatómicas, Facultad de Ciencias de la Salud, Universidad de Witwatersrand. Imagen proporcionada por el autor.
Era una buena idea, pero hizo falta el entusiasmo de mi estudiante Vanya Bosiocic para convertirla en un proyecto de investigación. Viajó a museos de Australia y Sudáfrica, donde obtuvo acceso a valiosos cráneos fósiles de homininos para realizar las mediciones.
Descubrimos que el tamaño de los canales carotídeos aumentó mucho más rápido de lo que cabría esperar según el tamaño del cerebro en 12 especies de nuestros antepasados humanos, a lo largo de 3 millones de años.
Mientras que el tamaño del cerebro se multiplicó por 3,5, la tasa de flujo sanguíneo aumentó, sorprendentemente, seis veces: de unos 1,2 ml por segundo a 7 ml por segundo.
Esto indica que nuestros cerebros necesitan seis veces más oxígeno que los de nuestros antepasados, presumiblemente porque nuestra capacidad cognitiva es mayor y, por tanto, requiere más energía.
Como la cantidad de células nerviosas (neuronas) en el cerebro humano parece corresponder aproximadamente a lo esperado para un cerebro de primate más grande, nuestro descubrimiento implica que el tejido cerebral es más activo, probablemente porque hay más conexiones entre las neuronas.
Cada conexión, llamada sinapsis, transmite impulsos eléctricos de una célula a otra, normalmente mediante la liberación de una sustancia química de una célula que estimula o inhibe la producción de impulsos en otra.
El ciclo de las sustancias entre un impulso y otro consume una cantidad minúscula de energía. Pero, si tenemos en cuenta que el cerebro contiene 80.000 millones de células nerviosas y que cada una tiene miles de sinapsis con otras células, el gasto energético se acumula.
La computadora humana
El cuerpo humano destina al cerebro entre el 20 y el 25 % de su tasa metabólica total en reposo, frente al 8-10 % en otros primates y apenas el 3-5 % en otros mamíferos.
Por eso consideramos que el cerebro es una supercomputadora que consume mucha energía.
La analogía con una computadora eléctrica es acertada. Cuanto mayor es la capacidad de una computadora, más energía eléctrica se necesita para mantenerla en funcionamiento y más gruesos deben ser los cables que la alimentan.
Lo mismo ocurre con el cerebro. Cuanto mayor es la función cognitiva, más alta es la tasa metabólica, mayor es el flujo sanguíneo y más grandes son las arterias.
La evolución del cerebro humano es única entre los animales. Hemos estudiado el tamaño de las arterias carótidas en 34 especies de primates actuales que representan la evolución hacia los grandes simios y los homininos.
Entre estos representantes de la evolución de los primates, aumentaron tanto el tamaño corporal como el cerebral, pero el corporal creció más rápido. El flujo sanguíneo hacia el cerebro de los primates aumentó aproximadamente en proporción al tamaño cerebral. Solo en los homininos observamos que el flujo sanguíneo aumentó más rápido que el tamaño del cerebro, lo que indica que este no solo crecía, sino que también se utilizaba más. Esto demuestra que nuestros antepasados se volvían más inteligentes.
