Una reconstrucción de la evolución de las neuronas cerebrales en amniotas revela que mamíferos y aves aumentaron drásticamente su número en partes del cerebro asociadas con una mayor cognición.

Estos hallazgos de investigadores de la Universidad Charles de Praga sugieren que tan solo cuatro cambios importantes en la escala de las neuronas y el cerebro en más de 300 millones de años de evolución allanan el camino hacia la inteligencia de las aves y los mamíferos. El estudio se publica en PNAS.

La evolución de la capacidad de procesamiento del cerebro se ha inferido tradicionalmente a partir de datos sobre el tamaño del cerebro. Sin embargo, cerebros de tamaño similar de especies lejanamente relacionadas pueden diferir en el número y distribución de neuronas, sus unidades computacionales básicas. Por lo tanto, necesitamos comparar cerebros no por masa sino por número de neuronas para revelar los caminos evolutivos hacia una mayor capacidad cognitiva.

Usando un conjunto de datos nuevo y completo, los investigadores ahora analizaron la composición celular del cerebro en amniotas. En comparación con los reptiles, los mamíferos y las aves han aumentado drásticamente el número de neuronas en el telencéfalo y el cerebelo, que son partes del cerebro asociadas con una cognición superior. Sorprendentemente, un análisis filogenético sugiere que tan solo cuatro cambios importantes en la escala neurona-cerebral en más de 300 millones de años de evolución allanan el camino hacia la inteligencia en los vertebrados terrestres endotérmicos.

"Usando el conjunto de datos más grande de su tipo e incluyendo datos esenciales sobre reptiles, nuestro estudio reconstruye la evolución de los cerebros a través de amniotas mediante el análisis directo del número de neuronas. Los resultados sugieren que un puñado de eventos evolutivos únicos aumentaron el poder de procesamiento del cerebro en aves y mamíferos. Por lo tanto, no sorprende que la alta inteligencia sea una capacidad rara", dice uno de los autores del estudio Pavel Nemec del Departamento de Zoología de la Facultad de Ciencias de la Universidad Charles.

La investigación muestra que los reptiles no solo tienen cerebros pequeños en relación con el tamaño del cuerpo, sino también densidades neuronales bajas, lo que da como resultado un número promedio de neuronas 20 veces menor que el de las aves y los mamíferos de tamaño corporal similar. La evolución del cerebro amniota se caracteriza por los siguientes cuatro cambios principales en la escala neurona-cerebro.

Los aumentos más dramáticos en las neuronas cerebrales ocurrieron de forma independiente con la aparición de aves y mamíferos, lo que resultó en una escalada neuronal convergente en los dos linajes endotérmicos. Parece que la endotermia, un modo de vida energéticamente costoso, permitió esta notable ganancia de neuronas metabólicamente costosas. Esto destaca las limitaciones energéticas como un factor crucial en la evolución del cerebro. Los otros dos aumentos importantes en el número de neuronas ocurrieron en aves terrestres centrales y primates antropoides, que son dos grupos conocidos por su destreza cognitiva.

Curiosamente, "el tamaño relativo del cerebro se asocia con la densidad relativa de células neuronales en reptiles, aves y primates, pero no en otros mamíferos. Esto tiene implicaciones importantes para los estudios que utilizan el tamaño relativo del cerebro como indicador indirecto cuando se buscan impulsores evolutivos de la cognición animal", dice otro miembro del equipo de investigación, Kristina Kverková del Departamento de Zoología de la Facultad de Ciencias de la Universidad Charles.