" Todos los seres vivos conocidos que subsisten, crecen y se reproducen en este planeta: los árboles y las flores, los hongos y las setas, la extraordinaria riqueza de la vida animal, en las aguas, en el aire y en la tierra, incluida la humana los seres, junto con el mundo inmensamente variado de bacterias y protistas invisibles, todos se mantienen y se propagan por los mismos mecanismos, sin duda heredados de una forma ancestral común. La revelación es impresionante. También lo es la comprensión de que el implacable deseo humano de comprender ha revelado, en nuestros tiempos, los secretos de la vida para nosotros ".
Christian De Duve, la evolución de la vida .
El origen y la evolución de la vida en la tierra se ha descrito en términos del surgimiento de órdenes jerárquicos acelerados de complejidad (Pettersson, 1996). La historia de la vida en la tierra y la historia relativamente breve de la evolución biológica y cultural humana es muy rápida, con profundas implicaciones para comprender todos los aspectos de nuestro desarrollo de la vida.
En particular, todo lo que vive está hecho de una o más células, y cada célula viviente evolucionó a partir de células que vivieron en nuestro planeta hace unos 3.500 millones de años (De Duve, 2002). En una fascinante descripción de la evolución, Pettersson (1996) define nueve niveles integradores de entidades naturales: tres en el rango físico (es decir, partículas fundamentales, átomos, moléculas), tres en el rango biológico (es decir, entidades intermedias, células ordinarias y organismos multicelulares), y tres en el rango social (es decir, una familia de madres, sociedad mulifamiliar y sociedad de estados soberanos). Al rastrear el surgimiento temporal de un nivel integrador desde el nivel inferior y al usar las estimaciones masivas para rastrear el tiempo de duplicación cuantitativa de las entidades innovadoras, Pettersson concluyó lo siguiente:
Podría decirse que la aceleración que ahora observamos en la evolución cultural puede facilitar aún más nuestro éxito adaptativo como especie, suponiendo que podamos gestionar el aumento acelerado de la complejidad que implica esta evolución cultural. En cada ámbito de nuestra vida en la tierra, la medida en que podamos gestionar la complejidad será fundamental para nuestro éxito futuro. Debajo, quiero hablar sobre el desarrollo de la vida y el envejecimiento y un estudio reciente donde investigamos los marcadores biológicos de la complejidad.
La historia de la vida humana en la tierra es una historia no solo de aceleración de la complejidad, sino también de una historia de crecimiento y envejecimiento de la población. Desde que los neandertales fueron invadidos por una ola de población de Homo sapiens hace unos 100.000 años (Mayr, 2002), la población mundial de seres humanos ha estado creciendo, envejeciendo y viviendo más tiempo. A fines del siglo diecinueve, la población mundial era de aproximadamente mil millones de personas. Para 1900, 1.7 mil millones de personas vivían en el planeta. La población humana superó los 6 mil millones en el año 2000. Para 2050, se espera que más de 9 mil millones de personas ocupen 148,939,100 km² de tierra. Aquí cooperarán y competirán para sobrevivir, adaptarse y florecer. Los seres humanos han experimentado un crecimiento sin precedentes en gran medida como consecuencia de la evolución de la infraestructura social y la cultura: mejores condiciones de saneamiento y vida, mejores conocimientos e instalaciones médicas, cambios en la organización familiar, social, económica y política (Moore, 1993) .
El estudio de organismos unicelulares y multicelulares nos dice que la vida opera como un delicado sistema de energía, un sistema cuya energía se usa parcialmente para mantenerse, por ejemplo, a través de la nutrición, crecimiento, excreción, movimiento de masa de sus partes y reproducción (Sherrington , 1955). Dentro de cada sistema viviente hay una incesante labor de construcción de todo tipo: se debe ganar energía de modo que se pueda mantener el trabajo de la vida, un trabajo que compense el continuo y variable grado de deterioro dentro del sistema. El equilibrio entre la ganancia y la pérdida de energía a lo largo del tiempo se puede describir como un equilibrio dinámico (Bertalanffy, 1968). Los sistemas vivos sostienen su vida explotando formas de energía externas. Al reunir energía y usarla de manera que se mantenga a sí misma, un sistema viviente puede lograr la estabilidad requerida y la consistencia en los patrones de relaciones funcionales necesarios para la adaptación dentro de un entorno cambiante. En otras palabras, el sistema puede perseguir consistentemente la variedad de objetivos del sistema que ayudan a mantenerlo vivo y bien. En este sentido, los sistemas vivos se pueden describir como sistemas autoorganizados, autorreguladores y dinámicamente estables (Bertalanffy, 1968; Kauffman, 1993).
En el contexto de los objetivos del sistema de fruncir, es pronto que la complejidad cognitiva es adaptativa en muchos aspectos de la vida. Como parte de la dinámica evolutiva más amplia, la complejidad cognitiva, la inteligencia fluida, la velocidad de procesamiento y el control ejecutivo en Homo sapiens muestran un patrón normativo de aumento desde la infancia a la adultez y luego disminuyendo en la vejez (Fischer, 2006; Hogan, 2004). Cabe destacar que las enfermedades relacionadas con la edad como la demencia se acompañan de decrementos en el funcionamiento cognitivo (Anderson y Craik, 2000; Grady y Craik, 2000; Hogan, 2004; Hogan et al., 2003) y algunos investigadores han argumentado que esta disminución puede explicarse en parte por una pérdida general de complejidad con el envejecimiento y la enfermedad (Goldberger et al., 2002; Kaplan et al., 1991; Lipsitz, 2002). Los investigadores han estado interesados en identificar marcadores biológicos potenciales de complejidad en un esfuerzo por comprender mejor las trayectorias del desarrollo de la vida y recientemente hemos analizado las medidas de entropía de EEG como posibles marcadores candidatos de complejidad biológica.
EEG es un método de imágenes cerebrales que implica colocar electrodos en puntos particulares del cuero cabelludo. Estos electrodos permiten medir la actividad eléctrica sobre diferentes regiones del cerebro. La entropía de las señales EEG es un índice de la irregularidad o características de imprevisibilidad de tales señales. Se ha argumentado que las bioseñales más complejas o impredecibles son indicativas de un sistema biológico más adaptable y flexible que es más saludable, más resistente y tiene una gran capacidad general para perseguir una variedad de objetivos del sistema (Goldberger et al., 2002; Kaplan et al. al., 1991; Lipsitz, 2002).
Llevamos a cabo un estudio en el que medimos la entropía de EEG en adultos más jóvenes, adultos mayores y adultos mayores cognitivamente disminuidos que realizaban 1 DE por debajo de sus iguales de edad y educación (Hogan et al., 2012). Medimos la entropía electrofisiológica de cada persona en cuatro condiciones experimentales: ojos cerrados (5 minutos), ojos abiertos (5 minutos), mientras aprendemos una lista de palabras presentadas en una pantalla de computadora y, más tarde, durante una prueba de reconocimiento de memoria. Las mediciones de entropía se calcularon en seis regiones corticales diferentes: frontal izquierda, frontal derecha, temporal izquierda, temporal derecha, parietal izquierda y parietal derecha.
Los resultados del estudio revelaron un aumento significativo en la entropía de los ojos cerrados a los ojos abiertos a la tarea, de acuerdo con la idea de que los índices de entropía son sensibles a los aumentos en las demandas de procesamiento de la información. También hubo una tendencia por la cual los adultos mayores disminuidos mostraron una entropía más baja que los adultos mayores en el lóbulo frontal, esta diferencia es mayor en el hemisferio izquierdo durante la fase de codificación del experimento. Además, los adultos jóvenes mostraron una mayor asimetría hemisférica, más precisamente, una mayor entropía en el hemisferio derecho con respecto al hemisferio izquierdo en el lóbulo temporal y una mayor entropía en el hemisferio izquierdo con respecto al hemisferio derecho en el lóbulo parietal. Los controles más antiguos también mostraron una diferencia límite entre ambos hemisferios en el lóbulo temporal en la misma dirección que los adultos más jóvenes, sugiriendo nuevamente un patrón de asimetría hemisférica en las medidas de entropía. Sin embargo, los adultos mayores cognitivamente disminuidos no demostraron diferencias significativas entre la entropía del hemisferio izquierdo y derecho. Nuestros resultados sugieren que el declive cognitivo en la vejez no está simplemente relacionado con niveles más bajos de entropía en regiones cerebrales clave, sino más bien una combinación del nivel y el rango diferenciado de estados de entropía en el cerebro (ver también O'Hora et al., 2013) )
Es importante comprender los mecanismos que ayudan a explicar el deterioro cognitivo relacionado con la edad y la enfermedad y la pérdida asociada de funcionamiento adaptativo. Creemos que las medidas de entropía pueden proporcionarnos conocimientos únicos sobre la naturaleza del declive cognitivo relacionado con la edad y la enfermedad. Se necesita más investigación para comprender los vínculos dinámicos entre la complejidad biológica y nuestro éxito adaptativo y el bienestar a lo largo de la vida. Comprender los factores que promueven y mantienen la complejidad y protegen contra el declive cognitivo relacionado con la edad y la enfermedad será un foco importante para futuras investigaciones.
La pregunta más importante para todos nosotros es si la aceleración que ahora observamos en la evolución cultural puede o no facilitar nuestro éxito adaptativo global y la salud y el bienestar sostenidos de nuestra creciente población de adultos mayores. Esperamos que para el año 2050 veamos a 9 billones de personas que ocupan 148,939,100 km² de tierra, pero veremos una comunidad global donde las personas viven vidas más largas, más felices y más sanas, una comunidad donde la gente se apoya cada vez más y trabaja Cooperativamente para promover nuestra continua supervivencia, adaptación y florecimiento. Aunque los seres humanos han experimentado un crecimiento sin precedentes como consecuencia de la evolución de la infraestructura social y la cultura, la siguiente fase de nuestra evolución cultural debe implicar una inversión mayor y más equilibrada en nuestro desarrollo de la vida y la salud y el bienestar de nuestra creciendo la población adulta mayor. Quizás haya un décimo nivel integrador de entidades naturales más allá de las nueve que define Pettersson. ¿Cómo crees que debería verse el décimo nivel?
Michael Hogan (Twitter) y Nicola Hohensee (Twitter).
Referencias
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