Existe una extraña diferencia entre los cerebros humanos y los de otros mamíferos

Cuando se trata del mundo de los mamíferos, los humanos tienden a destacar bastante.

Si bien muchos animales comparten algunos aspectos de nuestra inteligencia, no la llevan al mismo nivel que nosotros. Pero precisar por qué estamos más avanzados cognitivamente a nivel neurológico ha sido complicado; Hasta la fecha, los estudios no han encontrado diferencias significativas entre los cerebros de los mamíferos. Ahora, finalmente tenemos una pista.

Un equipo de investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) ha descubierto que, en comparación con otros mamíferos, el cerebro humano tiene un número mucho menor de canales neuronales que permiten el flujo de iones como calcio, potasio y sodio.

Este flujo produce los impulsos eléctricos que permiten que las neuronas se comuniquen entre sí; tener menos de ellos podría significar que el cerebro humano puede operar de manera más eficiente, desviando recursos hacia funciones cognitivas más complejas.

“Estudios comparativos anteriores establecieron que el cerebro humano está construido como otros cerebros de mamíferos, por lo que nos sorprendió encontrar pruebas sólidas de que las neuronas humanas son especiales”. dice el neurocientífico Lou Beaulieu-Laroche del MIT.

Las semillas del hallazgo se plantaron en 2018, cuando Beaulieu-Laroche y su colega Mark Harnet del MIT realizaron un estudio comparando cerebros de ratas con cerebros humanos.

Uno de sus hallazgos dendritas involucradas, las estructuras ramificadas en las puntas de las células nerviosas a través de las cuales se reciben los impulsos eléctricos del cerebro a través de los canales iónicos. A partir de aquí, la dendrita genera lo que llamamos un potencial de acción, que transfiere la señal hacia adelante.

Al comparar los cerebros de las dos especies, los investigadores encontraron que las dendritas humanas tenían una densidad marcadamente más baja de estos canales iónicos en comparación con las dendritas de ratas. Esto valió la pena investigar más a fondo.

La nueva investigación se ha ampliado para incluir 10 especies: musaraña, ratón, jerbo, rata, hurón, conejillo de indias, conejo, tití, macaco y, por supuesto, humano, utilizando muestras de tejido extirpado de pacientes con epilepsia durante una cirugía cerebral.

Un análisis de la estructura física de estos cerebros reveló que la densidad del canal iónico aumenta con el tamaño de las neuronas, con una excepción notable: el cerebro humano.

Esto, concluyeron los investigadores, fue para mantener la densidad del canal iónico en una variedad de tamaños de cerebro; así, aunque la musaraña tenía un número mayor de neuronas que el conejo o el macaco en un volumen dado de cerebro, la densidad de canales iónicos en ese volumen era constante.

“Este plan de construcción es consistente en nueve especies de mamíferos diferentes”, Harnett dijo. “Lo que parece que la corteza está tratando de hacer es mantener la misma cantidad de canales iónicos por unidad de volumen en todas las especies. Esto significa que para un volumen dado de corteza, el costo energético es el mismo, al menos para los canales iónicos. . “

La densidad de canales de iones excepcionalmente baja en el cerebro humano era deslumbrante, en comparación con todos los demás cerebros.

Todos los animales de comparación eran significativamente más pequeños que los humanos, por supuesto, por lo que puede valer la pena probar las muestras de animales aún más grandes. Sin embargo, el macaco es a menudo utilizado en la investigación como modelo para el cerebro humano.

Los investigadores sospechan que una compensación evolutiva es posible para los humanos: esto es cuando un sistema biológico pierde o disminuye un rasgo para una optimización en otro lugar.

Por ejemplo, se necesita energía para bombear iones a través de las dendritas. Al minimizar la densidad de los canales iónicos, el cerebro humano puede haber podido desplegar los ahorros de energía en otros lugares, tal vez en conexiones sinápticas más complejas o potenciales de acción más rápidos.

“Si el cerebro puede ahorrar energía al reducir la densidad de los canales iónicos, puede gastar esa energía en otros procesos neuronales o de circuitos”. Harnett explica.

“Creemos que los humanos han evolucionado a partir de este plan de construcción que anteriormente restringía el tamaño de la corteza, y descubrieron una manera de volverse más eficientes energéticamente, para que gastes menos ATP [energy molecules] por volumen en comparación con otras especies “.

Este hallazgo revela, dijeron los investigadores, una vía intrigante para una mayor investigación. En investigaciones futuras, el equipo espera explorar las presiones evolutivas que podrían haber llevado a esta diferencia y aislar dónde, exactamente, se dirige esa energía cerebral adicional.

La investigación ha sido publicada en Naturaleza.

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