Tema 2 (2017)

Apunte Español
Universidad Universidad Jaume I (UJI)
Grado Psicología - 2º curso
Asignatura Fonaments de neurociència II
Año del apunte 2017
Páginas 11
Fecha de subida 05/10/2017
Descargas 0
Subido por

Descripción

Filogenia: evolución del sistema nervioso central

Vista previa del texto

Articulo aula virtual de Bruner sale en el examen TEMA 2 FILOGENEIA: EVOLUCION DEL SISTEMA NERVIOSO CENTRAL 1. TEORÍA DE LA EVOLUCIÓN Y SELECCIÓN NATURAL FILOGENIA (del griego phylon, “tribu” y genea,”origen”) Es la historia evolutiva de los organismos.
En la actualidad utilizamos comparaciones de diferentes especies para obtener pistas sobre la historia evolutiva del cerebro humano.
Comparar entre animales existentes y huesos fósiles nos permite hipotetizar sobre la evolución cerebral CONDUCTA DESDE EL PUNTO DE VISTA FILOGENÉTICO La complejidad de la conducta varía considerablemente en diferentes especies.
Conductas Innatas: Formas relativamente fijas y estereotipadas de respuesta Conductas Aprendidas: Formas flexibles de respuesta Sistema Nervioso Simple Sistema Nervioso Complejo RANGO DE CONDUTA LIMITADA AMPLIO RANGO DE CONDUCTA El comportamiento, aquellos cambios asociados a nuestra realidad está influido por nuestra dotación evolutiva y por nuestro desarrollo. Nosotros nacemos con conductas innatas y con conductas que aprendemos. Las innatas son fijas y estereotipadas. Estereotipia: respuesta motora inflexible que se inicia como una secuencia fija y se acaba como una secuencia fija. La complejidad varía entre especies porque el cerebro también varía entre estas.
Según explicó Raúl, el cerebro de los humanos tiene más capas con más capacidades cada una que por ejemplo los reptiles no tienen. Como una conducta pasa de ser flexible a ser inflexible: de pequeño me atacó un perro y ahora tengo aversividad hacia él. Las formas flexibles de respuesta se amplían cuando el cerebro se amplia. Tenemos un control de conducta extraordinario. (Cuando un violador, viola a alguien el valor conductual de su cerebro esta “apagado” y la parte del cerebro que está actuando es la primaria, la primitiva, la animal.) ORIGEN DE LOS ESTUDIOS FILOGENÉTICOS Primeras ideas sobre clasificación y evolución: Hasta hace unos 200 años se creía que cada especie había sido creada por separado.
La idea de la evolución fue introducida entre los naturalistas a medida que los geólogos demostraban que la tierra había estado cambiando a lo largo de millones de años.
Primera clasificación de los seres vivos: sistema básico que utilizamos actualmente.
Pero… ¿cuál es el mecanismo de la evolución? EVOLUCIÓN: LA CONTRIBUCIÓN DE LAMARCK Herencia de los rasgos adquiridos: Las especies evolucionan mediante la acumulación gradual de características adquiridas a lo largo de la vida de cada individuo a medida que ejercitan y fuerzan su cuerpo.
Esas características adquiridas por el progenitor son transmitidas a la descendencia EVOLUCIÓN: EL LEGADO DE DARWIN PRINCIPIOS de la Evolución: -Los individuos de una especie no son idénticos: Se asume que hay variabilidad y que los animales de esa especie no son idénticos y por eso se adaptan más unos que otros.
-Parte de esa variación es heredada -No todos los descendientes sobreviven Las variaciones de un individuo a otro afectan a las probabilidades de que sobrevivan, se reproduzcan o transmitan sus características Darwin asume que este tipo de herencia adaptativa no tiene por qué ocurrir de manera lineal, sino que puede ocurrir de manera abrupta. Dice que la evolución implica que las especies sufran cambios graduales de manera sistemática.
Sabemos que a través de determinados cambios genéticos (mutaciones) se producen adaptaciones al medio (rasgo adaptativo) que incrementan la supervivencia y que después se transmiten por herencia. Las implicaciones a que tienen las teorías de la evolución natural es entender que un animal se adapta para sobrevivir y da lugar a cambios genéticos.
Concepto e Implicaciones de la Selección Natural: Explica como las especies existentes cambian a lo largo del tiempo y dan lugar a nuevas especies. Tanto el cerebro como la conducta cambian poco a poco en animales que evolucionaron hacia una mayor complejidad (p.ej: primates). La interacción del organismo con su ambiente da lugar a diferentes fenotipos.
Dado que todas las especies animales están relacionadas, sus neuronas y cerebros deben estarlo también, así como sus conductas.
• Esta es la razón por la cual se estudian animales más simples para entender el SN humano y su conducta. Ejemplo: las mismas neuronas que se activan en una rata cuando come azúcar son las mismas que se activan en los humanos.
• Por ejemplo las expresiones emocionales en humanos (a través de diferentes culturas) y otros animales son similares LA TEORÍA EVOLUTIVA MODERNA: HERENCIA BIOLÓGICA Mendel. Hay factores hereditarios, a los que llamamos genes, que dan lugar a los fenotipos que manifiestan las especies. Si los genes de un rasgo pasan a la descendencia, la descendencia también podrá transmitir dicha característica.
De Vries dio a conocer los estudios de Mendel.
La evolución no es sólo el proceso lento que Darwin hipotetizaba. También puede producirse rápidamente. Descubrió que de vez en cuando aparecía una variedad (en flores) que transmitía sus características a sucesivas generaciones.
Mutación: cualquier cambio en la secuencia de nucleótidos del ADN.
Puede ser una mutación génica si afecta a un solo gen, cromosómica si afecta a la estructura de uno o varios cromosomas y genómica cuando produce alteraciones en todo el genoma.
La mutación es un cambio en el genoma, en el gen, que puede dar lugar a la variabilidad genética. Todo el impacto epigenetico va a influir en la filogenia, influye hasta cuanto se puede mutar una especie durante la vida de esa especie.
Los rasgos nuevos aparecen por la combinación de diferentes genes, porque los genes sufren mutaciones y se forman nuevos alelos.
PROCESOS EPIGENÉTICOS Y EVOLUCIÓN: Cambios heredables que no se encuentran en la estructura del ADN, sino en los mecanismos de expresión de los genes.
Esos cambios se producen por la interacción del genoma con el ambiente, tanto interno como externo.
2. CLASIFICACÓN TAXONÓMICA Taxonomía: Rama de la biología que clasifica y da nombre a las especies. Organiza grupos de organismos con características comunes.
Especie: grupo de organismos que puede reproducirse entre ellos, pero no con miembros de otras especies.
Ancestro común: Antepasado del cual proceden dos o más linajes o grupos familiares. Cada reino tiene un ancestro común.
LA EVOLUCIÓN DA LUGAR A SEMEJANZAS ENTRE ANIMALES QUE TIENEN TANTO ANCESTROS COMUNES, COMO DIFERENTES EVOLUCIÓN CONVERGENTE: hace referencia a rasgos similares seleccionados en diferentes especies (formas corporales del atún y del delfín).
HOMOLOGÍA: es una semejanza en la estructura basada en un antepasado común. Por ejemplo la homología entre estructuras del antebrazo.
El tamaño y forma de los huesos del antebrazo han evolucionado para adaptarse a funciones muy diferentes. Sin embargo, las similitudes entre los conjuntos de huesos reflejan la descendencia de un antepasado común ANALOGÍA: Se refiere a una función similar aunque las estructuras sean distintas. Por ejemplo volar con alas de insecto versus alas de murciélago.
Problemas en la reconstrucción de relaciones filogenéticas por similitud de rasgos análogos y homólogos.
ORIGEN DE LOS “CEREBROS ” • Las células cerebrales y los cerebros son adaptaciones muy recientes comparadas con la edad de la tierra (4.5 billones de años) – Primeras formas de vida: 3.5 billones de años – Primeras células cerebrales: 700 millones de años – Primeros cerebros: 250 millones de años – Primeros cerebros “homínidos”: 3 - 4 millones de años – Cerebros modernos: 100.000 – 200.000 años EL SISTEMA NERVIOSO EN LOS ANIMALES Entre los diferentes “tipos” de animales, el sistema nervioso ha evolucionado considerablemente.
Sistemas neurales actuales: • Red Neural: Neuronas sensoriales y motoras • Tronco Neural Segmentado: Dividido en diferentes partes y bilateralmente simétrico • Ganglio: Grupo de células neurales que funcionan como un cerebro.
• Cordados: Animales que tienen un encéfalo y una médula espinal. Todo este sistema encefálico medular está protegido por una estructura. Cada hemisferio va a recoger información y controlar el lado opuesto. La medula no está por delante del cerebro. El sistema nervioso de los cordados se sitúa a lo largo del dorso. En otros animales se sitúa en el tubo digestivo. El encéfalo de los cordados se sitúa en la cabeza del animal lo que permite responder rápido a la información sensorial cuando se desplaza de un lugar a otro.
Notocorda: tubo flexible que discurre a lo largo de la espalda.
En los humanos la Notocorda está presente en embriones, pero es reemplazada progresivamente por la columna vertebral.
EL SISTEMA NERVIOSO C ORDADO • – – – –  – –  Los sistemas nerviosos de los cordados varían bastante pero tienen en común: Simétricamente bilaterales y están segmentados.
El cerebro y la médula espinal están metidos en una estructura ósea o en un cartílago.
Organización cruzada: Cada hemisferio recibe información y controla el lado opuesto del cuerpo.
La médula espinal está situada dorsalmente al corazón y a los intestinos.
La complejidad conductual entre los cordados correlaciona con la evolución de los hemisferios cerebrales y el cerebelo: Incrementan en tamaño y plegamiento para adaptarse al cráneo.
A mayor complejidad conductual mayor tamaño y complejidad del sistema. El cerebro humano tiene muchísima más sofisticación estructural que otros animales. Nuestro cerebro ha ido plegándose durante la evolución. A nivel evolutivo el cerebro respecto al cerebelo es el que más ha evolucionado. En el caso de un gato hay una gran parte que ocupa el cerebro, pero en el caso del pescado es al revés. El cráneo del homosapiens es el que alberga el mayor nivel de plegamiento.
La evolución del cerebro en los vertebrados no es lineal, sino que se da en paralelo en los tipos (filos) más recientes.
3. EVOLUCIÓN HUMANA: PRIMATES Y HOMÍNIDOS METODOS PARA CLASIFICAR ANIMALES Y DEDUCIR SU EVOLUCION Nuestro linaje se puede rastrear comparando genes, cerebros y conductas de diferentes animales presentes y extintos.
REGISTROS FOSILES: PALEOANTROPOLOGIA.
Nos ayuda a datar y a entender la forma y tamaño del cerebro a través de los endocastos. Por ejemplo, la edad de los cráneos más antiguos de Homo Sapiens se remonta a hace 160.000 años.
ANALISIS DE ADN: GENETICA MOLECULAR Han permitido confirmar muchas clasificaciones y mejorar otras. También nos permite calcular la distancia genealógica entre especies.
PALEONEUROLOGÍA. Estudio de la evolución cerebral de especies extintas. Estas técnicas encuentran cuanto nos parecemos a nuestro antepasados a nivel genómico.
ENDOCASTO: moldes endocraneales que reproducen la morfología externa del encéfalo por las impresiones en la superficie interna del hueso del cráneo, reproducen la volumetría y morfología de los cerebros.
Reconstrucción filogenética por TÉCNICAS GENÉTICAS: Obtener distancias genéticas por hibridación de ADN.
Chimpancé Humano Gorila Orangután Gibón Bonobo 0,69 1,64 2,37 3,56 5,00 Chimpancé --1,63 2,21 3,58 4,76 Humano ----2,27 3,60 4,78 Gorila ------3,55 4,75 Orangután --------4,74 Asociación entre la distancia genética y una variable temporal. Por cada valor se hipotetiza que hay 4,2 millones de años de distancia genética. Por ejemplo: los humanos nos diferenciamos de los gorilas 2,27 distancia genética= 9,5 millones de años.
Aunque compartimos el 98% del código genético con bonobos y chimpancés, nos separamos de ellos hace 6 millones de años.
Las pruebas de ADN demuestran que la distancia genética entre Chimpancés, Bonobos y Humanos es mucho menor que la diferencia entre especies tan parecidas para nosotros como el vireo de ojos rojos y el vireo de ojos blancos.
RASGOS COMUNES EN LOS PRIMATES: • Excelente visión en color: La visión en color nos da una gran ventaja en cuanto a la supervivencia.
• Ojos en la parte frontal de la cara que incrementa la percepción de la profundidad: Disparidad binocular: mejor voy a representar alternativas cuando mejor visión tengo, mejor imagino e invento cuando mejor tengo una visión visual del mundo • Las hembras típicamente sólo tienen un hijo por embarazo. Los hijos requieren más cuidados: Muchísima energía centrada en el cuidado del desarrollo de una cría de esa especie.
• Cerebros mayores EVOLUCIÓN DE LOS H OMÍNIDOS : “Eslabones perdidos”. No descendemos del mono, somos un mono entre muchos otros tipos de monos. Los homínidos es una familia de primates. Los homínidos están muy cerca de otras especies dentro de las estirpes en un momento concreto que son los austrolopitecus.
Hablamos como previo al género homo pero emparentado. Ya andaba erguido y ya manejaba instrumentos sofisticados.
Familia Homínidos: Primates que caminan erguidos. Incluyen a todas las formas de humanos, actuales y extintos.
• Australopitecus (en Africa) – Austral: “del sur”; pithekos: “simio”.
– Ancestro distante que caminaba erguido y dio lugar al género Homo hace 4 millones de años – El cerebro era 1/3 del actual “Eslabón perdido”: Entre el Australopitecus y el Homo habilis.
Familia Homínidos: Género: Homo Especie: Homo naledi.
Cuerpo como los homo, capacidad craneal como los australopitecus.
 • Homo Naledi (en Africa) Homo habilis (en Africa): es el primero del genero del grupo homo del cual tenemos información. Los fósiles que datan esto son bastante consistentes.
– Hace 2 millones de años – Fabricó herramientas simples • Homo Ergaster (primera salida de Africa da lugar a subespecies directamente en Europa) Homo Antecesor (península ibérica).
• Homo Erectus (Africa, Europa y Asia) – Hace 1.6 millones de años – Cerebro mayor que el de H. habilis y sus herramientas más sofisticadas LOS PRIMEROS HUMANOS • Homo sapiens: Se ha podido datar exactamente el recorrido de los homosapiens.
– Se extendió por África y Asia hace 200.000 años y por Europa hace 100.000 años.
– Su cerebro era mayor que el de H. erectus – Coexistieron con otros componentes del género homínido que habían aparecido en otras áreas como deriva también del Ergaster como el Homo Neandertal en Europa y el Homo Denisovano en Asia, el Homo de Flores en Indonesia, y que poseían cerebros parecidos – Los humanos actuales poseen algunos de sus genes: Llegamos al homo sapiens después de una evolución no lineal, después de grandes cambios climáticos tan fuertes que han podido extinguir una subespecie homo, y todos esos factores han hecho que el homo sapiens haya sobrevivido.
TAMAÑO DEL CEREBRO Y CONDUCTA • Principio de la Masa Apropiada: Las especies que muestran conductas más complejas poseen cerebros relativamente mayores • Jerison (1973). Desarrolló un índice de tamaño cerebral que permite comparaciones entre especies – Utiliza el tamaño del cuerpo para predecir el tamaño del cerebro COCIENTE DE ENCEFALIZACIÓN Medida del tamaño cerebral obtenida de la ratio entre el tamaño real del cerebro y el tamaño esperado para un animal de un tamaño corporal concreto El H. sapiens tiene el mayor CE. Tenemos un encéfalo 7 veces más grande de lo que nos corresponde de acuerdo con el peso corporal.
DESARROLLO Y C RECIMIENTO DEL CEREBRO • La paleoneurología estudia la Morfogénesis: El crecimiento del cerebro hace referencia al aumento de tamaño y el desarrollo del cerebro implica cambios en la forma. El estudio del cráneo se produce en paralelo al del cerebro y permite analizar la morfología.
¿CÓMO AUMENTÓ EL TAMAÑO DEL ENCÉFALO EN LOS HOMÍNIDOS? Cambios climáticos rápidos dieron lugar a nuevos ambientes que produjeron la selección de nuevos rasgos, como el agrandamiento del cerebro FACTORES ECOLÓGICOS -Nuevos nichos ecológicos y hábitos alimenticios: NICHOS ECOLÓGICOS HÁBITOS ALIMENTICIOS Cuando la competencia en un nicho aumenta, aquellas especies que puedan ganarse la vida de forma distinta a los demás lograrán aumentar su aptitud inclusiva Presión para el desarrollo cortical: Mayor sofisticación conductual.
Las especies con grandes encéfalos presentan un mayor grado de ocupación de nuevos y diversos nichos.
La aparición de la visión en color, de repente junto con muchos cambios fisiológicos estas especies llega a un lugar a un sitio donde hay frutas. Ver en color es fundamental, si yo veo esta fruta sé que está bien para comer.
Aquellas especies que comen más fruta son los que tienen los cerebros más grandes.
Cambio en el estilo de vida de los Primates: Hábitos Alimenticios La conducta de búsqueda de alimentos en primates es más compleja que la de otros animales.
Encontrar frutas es más difícil que comer hierba. Se precisan buenas habilidades sensoriales y memoria. Los comedores de frutas tienen cerebros mayores.
La aparición de animales de manada en las zonas sin árboles pudo inducir a comer carroña y al posterior desarrollo de la caza. La ingesta de más proteínas incrementó la capacidad cerebral.
FACTORES FISIOLÓGICOS Los cambios en la morfología del cráneo, incluído el aumento de los orificios permiten un incremento de la vascularización y por lo tanto una mayor tasa metabólica y mayor termorregulación Las diferencias entre especies de homínidos se dan más a nivel arterial que venoso.
-Hipótesis del radiador craneal y la termorregulación: HIPÓTESIS DEL RADIADOR Cuanto más activo está un cerebro más calor genera. Se desarrolla un nuevo modo de enfriar la masa cerebral que es más grande. Aparecen orificios craneales que permiten el paso de un sistema vascular más potente.
Estos cambios se encuentran ya en algunas variedades de australopitecos Esos cambios permitieron incrementar la adaptación en hábitats con estrés térmico.
TERMORREGULACIÓN los animales homeotermos presentan mayores encéfalos para su peso corporal HOMEOSTASIS TÉRMICA: La posibilidad de mantener la temperatura corporal en un valor constante permite ocupar nuevos nichos ecológicos. Esto implica un mayor consumo de energía y supone una presión selectiva para localizar fuentes de alimentos más frecuentemente NECESIDADES ENERGÉTICAS: Una dieta rica en energía y un sistema digestivo de procesamiento rápido permite un CEREBRO con alta tasa metabólica basal. Cocinar los alimentos ayuda en el procesamiento rápido INCREMENTO DEL COSTE ENERGÉTICO DEL CEREBRO y reducción del coste invertido en la digestión. En los primates existe una relación inversa entre tamaño del encéfalo e intestinos ESTRATEGIAS EVOLUTIVAS -Bipedestación: Los animales que caminaron erguidos mejoraron sus probabilidades de supervivencia en la nueva sabana: • Mejora la visión a largas distancias • Reduce la exposición al sol • Permite transportar cosas con las manos Al mismo tiempo que se incrementaba el volumen cerebral y el cráneo, el bipedismo llevó a cambios en la pelvis de la hembra de la especie produciendo el desplazamiento de la vagina hacia delante. La solución evolutiva fue ADELANTAR EL PARTO -Estrategias Reproductoras: Estrategia “r”: propia de especies que tienen muchos hijos y les dedican pocos cuidados Estrategia “k”: propia de especies que tienen pocos hijos y les dedican muchos cuidados.
Implica mayor desarrollo cerebral postparto por lo tanto mayor flexibilidad en el desarrollo del cerebro -Neotenia El ritmo de maduración de una especie se hace más lento, de modo que las fases juveniles de los predecesores se convierten en las características adultas de los descendientes.
Especies evolutivamente más nuevas se parecen a los jóvenes de sus ancentros.
La velocidad de maduración se enlentece: Esto permite la producción de más células cerebrales.
Las cabezas de los Humanos modernos se parecen más a las cabezas de los chimpancés jóvenes que a la de los adultos.
Los cráneos de los neonatos Neandertales y los del Homo Sapiens son muy similares cuando nacen, pero entre los 2 y los 6 años el cráneo de los humanos modernos pasa por un tiempo de globularización mientras que el de los Neandertales no lo hace.
Así en la edad adulta los cráneos y cerebros de los Neandertales no eran tan redondeados, sino más alargados.
Además el crecimiento del cerebro del homo sapiens tarda más en llegar a la forma adulta PERSPECTIVA EVOLUTIVA DE CEREBRO E INTELINGENCIA • Permite hacer comparaciones entre conductas y cerebros de diferentes especies • No permite hacer comparaciones dentro de la misma especie • Las conductas comunes entre diferentes tipos de animales están sustentadas por circuitos cerebrales comunes.
• En los primates superiores, y en particular en los humanos, el cerebro es muy flexible y permite la aparición de conductas nuevas sustentadas culturalmente, es decir, por el aprendizaje.
FACTORES QUE ACELERARON LA EVOLUCIÓN DEL SN EN HOMÍNIDOS • Locomoción bípeda eficiente y versátil • Incorporación de fruta y carne a la dieta • Industria lítica (1,8 millones de años) • Uso del fuego • Lenguaje ...

Comprar Previsualizar