La conectividad de cerebelo parecida a primates hace que los loros sean más inteligentes

Un circuito cerebro-cerebeloso extraordinario está relacionado con la inteligencia de los loros.

Por primera vez, los neurocientíficos han identificado que la conectividad de los primates entre el cerebelo (en latín, “cerebro pequeño”) y el cerebro pueden estar relacionados con la inteligencia aviar superior y las capacidades cognitivas complejas de los loros.

Lo que hace que este descubrimiento en el reino animal sea especialmente significativo es que obtener una mejor comprensión de cómo funciona la conectividad cerebro-cerebelosa en aves y primates podría ayudarnos a comprender mejor los fundamentos neuronales de la inteligencia humana.

Cristián Gutiérrez-Ibáñez, Andrew N. Iwaniuk, Douglas R. Wylie (2018) in Scientific Reports/Creative Commons 4.0

Vías corticocerebelosas en aves y mamíferos. En los mamíferos, las entradas de la corteza al cerebelo se dirigen a través de los núcleos pontinos. En las aves, las entradas desde el telencéfalo al cerebelo también se dirigen a través de dos núcleos en la base de la protuberancia (núcleo pontino medial y lateral, PM y PL) pero también a través de un núcleo adicional en el pretecto, los núcleos espiformes medial (SpM) .

Fuente: Cristián Gutiérrez-Ibáñez, Andrew N. Iwaniuk, Douglas R. Wylie (2018) en Scientific Reports / Creative Commons 4.0

Este artículo, “Los loros han evolucionado en un circuito telenfálico similar al de los primates del cerebro mediocerebeloso”, se publicó el 2 de julio en Informes científicos . Cristián Gutiérrez-Ibáñez, profesor de psicología en la Universidad de Alberta, fue el primer autor de este artículo. Para este estudio, Gutiérrez colaboró ​​con Douglas Wylie, quien encabeza el laboratorio de cerebros de aves “basado en la neurociencia“, con el coautor Andrew Iwaniuk del Centro Canadiense de Neurociencia Conductual (CCBN) de la Universidad de Lethbridge.

Un hallazgo clave de esta investigación es que la vía telencephalon-SpM-cerebelar en loros puede jugar un papel muy similar a la vía cortico-ponto-cerebelosa de los primates en términos de controlar las habilidades motoras finamente sintonizadas y facilitar ciertos procesos cognitivos.

Para este estudio, el equipo canadiense tuvo acceso a la mayor colección de cerebros de aves del mundo. Después de comparar las diferencias anatómicas en la estructura cerebral de 98 tipos diferentes de aves, los investigadores descubrieron que una pequeña región cerebral que conecta el cerebelo con la corteza cerebral en las aves (llamado “núcleo espiforme medial” o SpM) era mucho más grande en los loros.

“Un área del cerebro que juega un papel importante en la inteligencia de los primates se llama núcleos pontinos, esta estructura transfiere información entre las dos áreas más grandes del cerebro, la corteza y el cerebelo, lo que permite un procesamiento de orden superior y un comportamiento más sofisticado. “Gutiérrez dijo en un comunicado. “En humanos y primates, los núcleos pontinos son grandes en comparación con otros mamíferos. Esto tiene sentido dadas nuestras habilidades cognitivas “.

La región SpM realiza la misma función en aves que la región de núcleos pontinos en primates, que es la circulación de información entre el cerebelo y la corteza cerebral del cerebro. “Este lazo entre la corteza y el cerebelo es importante para la planificación y ejecución de comportamientos sofisticados”, dijo Doug Wylie en un comunicado.

“Independientemente, los loros han desarrollado un área ampliada que conecta la corteza y el cerebelo, similar a los primates”, dijo Gutiérrez. “Este es otro ejemplo fascinante de convergencia entre loros y primates”. Comienza con comportamientos sofisticados, como el uso de herramientas y la autoconciencia, y también se puede ver en el cerebro. Cuanto más observamos los cerebros, más similitudes vemos. Esto podría presentar una excelente manera de estudiar cómo ocurre el proceso similar, basado en pontus, en humanos “, concluyó Gutiérrez. “Podría darnos una manera de comprender mejor cómo funcionan nuestros cerebros humanos”.

“Lo que sea que esté haciendo el cerebelo, está haciendo mucho”.

Para la mayoría de la gente, aprender que la inteligencia de los loros puede estar relacionada con la conectividad de los primates entre el cerebro y el cerebelo probablemente no fue un momento asombroso, “¡guau!”. Pero, para mí, aprender esta información casi me hizo caer de la silla.

En 2005, mi difunto padre, Richard Bergland (1932-2007) y yo creamos un nuevo y radical modelo de cerebro dividido que llamamos “cerebro cerebro abajo” que pone la conectividad estructural y funcional entre el cerebelo y el cerebro en el punto de mira. (Para más información, vea “El cerebro dividido: una hipótesis siempre cambiante”).

Photo and illustration by Christopher Bergland (Circa 2007)

Este diagrama ilustra las encarnaciones más tempranas del “Modelo del cerebro dividido de Bergland” y describe varias contribuciones hipotéticas del cerebro y el cerebelo durante la interacción cerebro cerebelosa. (De la p. 81 de The Athlete’s Way)

Fuente: Foto e ilustración de Christopher Bergland (Circa 2007)

Mi padre era neurocirujano, neurocientífico y autor de The Fabric of Mind (Viking). Cada vez que discutíamos el funcionamiento interno del cerebro, mi padre respondía: ” No sabemos exactamente qué está haciendo el cerebelo. Pero sea lo que sea que esté haciendo, está haciendo mucho de eso.

A principios del siglo XXI, solo había un puñado de neurocientíficos que especulaban que el cerebelo estaba involucrado en cualquier tipo de procesos cognitivos de orden superior. Mi padre fue uno de ellos. En ese momento, la mayoría de los expertos pensaban que el cerebelo solo era responsable de las funciones motoras “no pensantes”, como la coordinación muscular fina y la coordinación del momento preciso de los movimientos físicos. Como mi formación profesional es deportiva, el cerebelo siempre me interesó especialmente. El “pequeño cerebro” facilita lo que llamo “superfluidez” y es fundamental para el rendimiento atlético máximo.

Desafortunadamente, cuando publiqué nuestro modelo radical de “cerebro arriba y abajo” hace una década en The Athlete’s Way: Sweat and the Biology of Bliss (La Prensa de San Martín), el concepto fue totalmente rechazado por el establecimiento médico y no logró despertar la curiosidad de los lectores en general. El libro fue un fracaso. Dicho esto, me gustaría pensar que papá y yo estábamos adelantados a nuestro tiempo … Basándome en la oleada de investigaciones sobre el cerebelo últimamente, soy optimista de que en algún momento de este siglo el cerebelo finalmente obtendrá el pleno reconocimiento y la apreciación que merece.

Después de la muerte de mi padre en 2007, hice una promesa de que mantendría mis antenas listas para cualquier nueva investigación cerebelar en honor al trabajo de su vida. Y, que haría todo lo posible para ayudar a avanzar en nuestra comprensión de cómo funciona el cerebelo y continuar compartiendo esta información con los lectores de todos los días.

Un día en 2009, con el cerebelo en mente, ¡tuve un Eureka! momento en que estaba caminando a casa desde el gimnasio y tropecé con una amiga mía llamada María, que es poeta. Mientras discutíamos el posible vínculo entre el ejercicio aeróbico y el pensamiento creativo, ella dijo: ” Cada vez que comienzo a mover los brazos y las piernas hacia adelante y hacia atrás en el entrenador elíptico, la poesía me derrama “.

En el momento en que María pronunció estas palabras, una imagen de los cuatro hemisferios cerebrales interactuando como un “bucle infinito super-8” apareció en mi mente. Entonces, corrí a casa y traté de obtener una representación artística de estos feedforward y retroalimentación en papel, tan rápido como pude. Este intento precipitado resultó en el colorido arañazo de pollo que se muestra en el mapa del cerebro a continuación. (Para más información sobre esto, vea “¡Eureka! Deconstruyendo la Mecánica Cerebral de los momentos” Aha! “).

Photo and illustration by Christopher Bergland (Circa 2009)

Este boceto ilustra una versión actualizada del modelo original del cerebro dividido, cerebro arriba, que Christopher Bergland creó con su padre.

Fuente: Foto e ilustración de Christopher Bergland (Circa 2009)

El “súper 8” amarillo y verde con flechas bidireccionales en la ilustración anterior “puenteando las brechas entre los cuatro hemisferios cerebrales” representa retroalimentación e interacción directa entre varias regiones de ambos hemisferios cerebrales y ambos hemisferios cerebelosos. Como puede ver, coloquialmente me refiero al mesencéfalo como “el puente” que conecta el cerebro y el cerebelo. Después de leer el último artículo de Gutiérrez-Ibáñez y otros, sé que esta área se llama técnicamente los “núcleos pontinos” en mamíferos y primates.

Cuando dibujé el mapa del cerebro anterior en 2009, no estaba al tanto de la innovadora investigación sobre el cerebelo basada en la ataxia de Jeremy Schmahmann en el MGH de la Escuela de Medicina de Harvard. En los últimos años, he tenido la buena fortuna de comunicarme regularmente con Schmahmann y ahora me doy cuenta de lo pionero del cerebelo que ha sido desde finales del siglo XX. (Para más información, consulte sus publicaciones históricas, “The Cerebrocerebellar System” (1997) y “Dysmetria of Thought: Consecuencias clínicas de la disfunción cerebelar en la cognición y el afecto” (1998)).

Debido a que no soy neurocientífico, el diseño del mapa cerebro-cerebeloso rudimentario anterior se inspiró principalmente en pensar mucho sobre un posible vínculo entre el cerebelo y la cognición basado en conversaciones inspiradoras con mi padre.

Durante la última década, he estado buscando evidencia empírica e investigación basada en la neurociencia que me ayudaría a comprender mejor y comunicar el significado de este mapa, que dibujé por capricho. Baste decir que cuando leí sobre las últimas investigaciones del “Laboratorio de Cerebros de Aves” y vi sus ilustraciones de la conectividad córtico-cerebelosa en primates y pájaros, estaba sobre la luna.

Todavía tenemos un largo camino por recorrer antes de que sepamos “qué está haciendo el cerebelo”. Afortunadamente, es una investigación pionera, como el nuevo estudio sobre la conexión cerebelosa con la inteligencia de los loros por Cristián Gutiérrez-Ibáñez, Andrew Iwaniuk y Douglas Wylie. nos acerca un paso más para resolver este enigma.

Referencias

Cristián Gutiérrez-Ibáñez, Andrew N. Iwaniuk, Douglas R. Wylie. “Los loros han evolucionado en un circuito telenfálico similar al de los primates del cerebro medio cerebeloso”. Informes científicos (publicado por primera vez el 2 de julio de 2018) DOI: 10.1038 / s41598-018-28301-4

Jeremy D. Schmahmann y Deepak N.Pandyat. “El sistema Cerebrocerebellar”. (1997) Revista Internacional de Neurobiología DOI: 10.1016 / S0074-7742 (08) 60346-3

Jeremy D. Schmahmann. “Dismetria del pensamiento: consecuencias clínicas de la disfunción cerebelosa en la cognición y el afecto” (1998) Tendencias en las ciencias cognitivas DOI: 10.1016 / S1364-6613 (98) 01218-2