Cuantifican por primera vez el número de neuronas de 111 especies de pájaros para investigar la relación entre tamaño del cerebro e inteligencia

Barcelona, 14 de julio de 2022. ¿Qué hace que un animal sea más inteligente que otro? Desde hace tiempo se argumenta que la inteligencia está relacionada con el tamaño del cerebro. Esta teoría, llamada “teoría de la encefalización”, defiende que el tejido cerebral “extra” de un cerebro más grande permite dedicar más neuronas a tareas cognitivas. Sin embargo, hasta ahora no se disponía de evidencias científicas que lo apoyaran. Una razón es la dificultad de contabilizar la densidad neuronal en distintas especies animales.

 

El trabajo cuenta con la participación del investigador Joan Garcia-Porta, miembro del Grupo de Investigación de Genómica Evolutiva y Bioinformática -integrado en la plataforma Bioinformatics Barcelona (BIB)- del Departamento de Genética, Microbiología y Estadística de la Facultad de Biología y el Instituto de Investigación de la Biodiversidad (IRBio) de la UB. El estudio está codirigido por el investigador Daniel Sol, miembro del CSIC y del CREAF, y ha sido posible gracias al desarrollo de un nuevo método para contar neuronas -el fraccionador isotrópico- por parte del equipo de la neurobióloga Suzana Herculano -Houzel, un equipamiento que hace posible contar neuronas de muchas especies en poco tiempo y cuidadosamente.

Para realizar el estudio, los investigadores han partido de la estimación del número de neuronas en el telencéfalo palial, área cerebral de los pájaros donde tienen lugar funciones superiores (sensoriales, asociativas y pre-motoras) y que en los mamíferos correspondería al neocórtex. Para este trabajo se ha medido la densidad neuronal de 81 individuos de 46 especies. Esto ha sido posible gracias a la participación de Pavel Němec, neurobiólogo de la Charles University de Praga (República Checa) que ha coliderado el estudio y que es uno de los pocos expertos mundiales en la cuantificación de neuronas con la técnica del fraccionador isotrópico. Como controles, además del palio también se han cuantificado las neuronas en el cerebelo (implicado en movimientos voluntarios) y en el tronco encefálico (no directamente implicado en funciones cognitivas). Sumados a las 65 especies medidas en estudios previos, el número total de especies analizadas llega hasta 111, lo que representa la mayor muestra de número de neuronas utilizada hasta ahora en un mismo estudio.

 

Los datos del número de neuronas han sido comparados con información de la capacidad de innovación basada en 4.400 observaciones que describen comportamientos innovadores de pájaros en sus hábitats naturales. Esta información es el resultado de dos décadas de trabajo de Louis Lefebvre, psicólogo de la McGill University (Montreal, Canadá) y colider del estudio. Comprende observaciones entre 1960 y 2020 de comportamientos innovadores, tanto en la adopción de nuevos alimentos como en el uso de nuevas técnicas. Ejemplos de estas observaciones incluyen grajillas rompiendo el caparazón de nueces arrojándolas sobre el pavimento, gorriones bloqueando los sensores de las puertas de supermercados para robar comida o herrerillos abriendo los botes de leche que el repartidor deja a las puertas de las casas.

 

 

Los resultados demuestran que el número de neuronas en el palio, y no las del cerebelo ni del tronco encefálico, son un predictor afinado de la capacidad cognitiva de una especie: un mayor número de neuronas en el palio implica una mayor capacidad de innovación. A su vez, la acumulación de neuronas en el palio hace que el cerebro crezca tanto en términos absolutos como en términos relativos. Así pues, de entre todas las especies y linajes estudiados, los científicos destacan que son los córvidos y los loros las aves que tienen un cerebro mayor en relación al cuerpo y también más neuronas en el palio. Son también las que tienen un tiempo de maduración más largo.

 

“Estos resultados son consistentes con la hipótesis de que la acumulación de neuronas en el palio tiene lugar en fases tardías del desarrollo”, apunta Daniel Sol. “Nuestros resultados sugieren que en córvidos y loros la acumulación de neuronas en el palio es el resultado de alargar el tiempo que necesita el pollo para desarrollarse, una vez salido del huevo”.

 

En cambio, apunta, “en grupos como los faisanes y las palomas, la etapa de desarrollo postnatal es más corta, lo que no les permite acumular tantas neuronas en el palio. Esto puede explicar por qué tienen un cerebro relativo pequeño y son poco innovadoras en su comportamiento”.

 

Además, tanto córvidos como loros tienen una vida más larga. "Vivir más tiempo aumenta el valor de resolver problemas mediante la innovación porque el tiempo que dedicas a aprender un nuevo comportamiento se compensa si el comportamiento ofrece beneficios durante más tiempo".

 

 

El trabajo demuestra, pues, que no importa tanto el número de neuronas en total sino cómo se organizan las neuronas dentro del cerebro, y que es más importante el tamaño del cerebro en relación al cuerpo que en términos absolutos.

 

Y es que, hasta ahora, existía controversia sobre si era más importante el tamaño del cerebro en términos absolutos o en términos relativos. "Los elefantes tienen un cerebro mayor que los humanos en términos absolutos", indica Lefebvre. “¿Quiere decir esto que son más inteligentes que los humanos? No necesariamente, si lo que más importa es el tamaño relativo del cerebro. El cerebro de los humanos contiene más neuronas en el palio, lo que hace que sea mayor en proporción a nuestro tamaño que el de los elefantes”.

 

Según Louis Lefevbre, “Nuestros resultados ayudan a unificar las medidas neuroanatómicas en múltiples niveles, reconciliando las opiniones contradictorias sobre el significado biológico de la expansión del cerebro”. En opinión de Daniel Sol, "Los resultados también ponen de manifiesto el valor de la perspectiva de la historia vital para avanzar en nuestra comprensión de las bases evolutivas de las conexiones entre el cerebro y la cognición".

 

Daniel Sol, Seweryn Olkowicz, Ferran Sayol, Martin Kocourek, Yicheng Zhang, Lucie Marhounová, Christin Osadnik, Eva Corssmit, Joan Garcia-Porta, Thomas E. Martin, Louis Lefebvre and Pavel Němec. Nature Ecology and Evolution. https://doi.org/10.1038/s41559-022-01815-x  
https://www.nature.com/articles/s41559-022-01815-x