Había pocas posibilidades de perder el elefante en la habitación. Aproximadamente una docena de años después de la muerte de Simba en el zoológico de Cleveland Metroparks, una placa de media pulgada de su cerebro amarillento, arrugado y del tamaño de una pelota de baloncesto fue presentada ante John Allman, neurocientífico del Instituto de Tecnología de California en Pasadena.
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Conservado en formaldehído, parecía la mitad de un panqueque, congelado en una cama de hielo seco. Allman lo rebanó cuidadosamente usando el equivalente de laboratorio de un cortador de fiambres. Tomando más de una hora, cortó 136 secciones delgadas de papel.
Allman estaba buscando un tipo peculiar de célula cerebral que sospecha es la clave de cómo el elefante africano, como un ser humano, logra mantenerse en sintonía con los matices siempre cambiantes de la interacción social. Estas células cerebrales en forma de huso, llamadas neuronas von Economo, llamadas así por el hombre que las describió por primera vez, se encuentran solo en seres humanos, grandes simios y un puñado de otras criaturas notablemente gregarias. Allman, de 66 años, compara los cerebros de las personas y otros animales para conocer la evolución del comportamiento humano.
"La neurociencia parece realmente reacia a abordar la cuestión de qué es lo que nos hace humanos de nuestros cerebros, y John está haciendo exactamente eso", dice Todd Preuss, neuroanatomista y antropólogo del Centro Nacional de Investigación de Primates de Yerkes en Atlanta. "Sabemos muy, muy poco acerca de cómo nuestros cerebros difieren de los de otros animales, excepto que nuestros cerebros son más grandes".
Las neuronas von Economo son el hallazgo más sorprendente de los últimos años en la investigación comparativa del cerebro, en la que los científicos descubren diferencias finas entre las especies. El neuroanatomista Patrick Hof y sus colegas de la Escuela de Medicina Mount Sinai en Manhattan se encontraron por primera vez con las neuronas en muestras de cerebro humano en 1995, en una región hacia el frente del cerebro llamada corteza cingulada anterior. La mayoría de las neuronas tienen cuerpos en forma de cono o estrella con varias proyecciones ramificadas, llamadas dendritas, que reciben señales de las células vecinas. Pero las neuronas von Economo son delgadas y alargadas, con solo una dendrita en cada extremo. Son cuatro veces más grandes que la mayoría de las otras células cerebrales, e incluso en especies que tienen las células, son raras.
Resultó que el equipo de Manhattan había redescubierto un tipo celular oscuro identificado por primera vez en 1881. Hof nombró a las células en honor a un anatomista con sede en Viena, Constantin von Economo, quien describió con precisión las neuronas en el cerebro humano en 1926; luego las células se deslizaron en la oscuridad. Hof comenzó a buscar en los cerebros de los primates fallecidos, incluidos los monos macacos y los grandes simios (chimpancés, bonobos, gorilas y orangutanes) donados por zoológicos y santuarios. Se puso en contacto con Allman, que tenía una colección de cerebros de primates, y le pidió que colaborara. En 1999, los científicos informaron que todas las grandes especies de simios tenían células von Economo, pero los primates menores, como macacos, lémures y tarseros, no. Eso significaba que las neuronas evolucionaron en un ancestro común de todos los grandes simios hace unos 13 millones de años, después de que se separaron de otros primates, pero mucho antes de que los linajes humanos y chimpancés divergieran hace unos seis millones de años.
Aunque Allman es reconocido como neuroanatomista, no es sorprendente encontrarlo profundizando en preguntas más amplias sobre lo que significa ser humano. Su doctorado, de la Universidad de Chicago, fue en antropología, y siempre ha estado fascinado con la evolución del cerebro de los primates. Realizó estudios históricos con su colega Jon Kaas, identificando las partes del cerebro del mono búho que analizan la información visual y hacen posible la vista. En 1974, Allman se mudó a Caltech, donde estudió visión durante 25 años. Pero también ansiaba descubrir cómo el funcionamiento básico del cerebro humano da forma al comportamiento social. Las neuronas von Economo capturaron de inmediato su interés.
Allman, quien está divorciado, vive en una casa de ladrillo de 150 años en San Marino que comparte con dos perros pastores australianos, Luna y Lunita. Fotografías en tonos sepia de su abuela sufragista cuelgan de la pared de la sala. Siendo "notoriamente nocturno", como dice Allman, rara vez llega al laboratorio antes de la 1 de la tarde, sale por la tarde para seguir trabajando en casa y generalmente permanece despierto hasta las 2 de la mañana. Su oficina de Caltech está débilmente iluminada por una sola ventana y un pequeño lámpara de escritorio; parece una cueva invadida de libros y papeles. Al final del pasillo, toboganes de vidrio de tejido cerebral de gorila, bonobo y elefante, teñidos de azul y marrón, yacen secos sobre mesas y mostradores.
Del trabajo de von Economo, Allman aprendió que las células inusuales parecían residir solo en la corteza cingulada anterior (ACC) y otro nicho del cerebro humano, la ínsula frontal (FI). Los estudios de escaneo cerebral han establecido que el ACC y el FI son particularmente activos cuando las personas experimentan emoción. Ambas áreas también parecen ser importantes para el "autocontrol", como notar sensaciones corporales de dolor y hambre o reconocer que uno ha cometido un error. El ACC parece estar ampliamente involucrado en casi todos los esfuerzos mentales o físicos.
Por el contrario, la ínsula frontal puede desempeñar un papel más específico en la generación de emociones sociales como la empatía, la confianza, la culpa, la vergüenza, el amor, incluso el sentido del humor. Según los experimentos que miden el funcionamiento de varias regiones del cerebro, el área se activa cuando una madre escucha a un bebé llorar, por ejemplo, o cuando alguien examina una cara para determinar las intenciones de la otra persona. La FI es donde el cerebro monitorea y reacciona a los "sentimientos intestinales" de las sensaciones corporales o interacciones dentro de una red social, dice Allman. Es el vínculo entre el autocontrol y la conciencia de los demás lo que nos permite comprender los sentimientos de otras personas. "La propuesta básica que estoy avanzando", dice, "es la noción de que la autoconciencia y la conciencia social son parte del mismo funcionamiento, y las células de von Economo son parte de eso".
Allman cree que las neuronas aceleran la comunicación desde el ACC y el FI al resto del cerebro. Las células son inusualmente grandes y, en el sistema nervioso, el tamaño a menudo se correlaciona con la velocidad. "Son grandes neuronas, que creo que hacen una lectura muy rápida de algo y luego transmiten esa información a otros lugares rápidamente", dice. Él especula que a medida que nuestros ancestros primates evolucionaron cerebros cada vez más grandes, necesitaron conexiones de alta velocidad para enviar mensajes a través de distancias más grandes. "El gran tamaño del cerebro necesariamente conlleva una ralentización de la comunicación dentro del cerebro", agrega. "Entonces, una forma de lidiar con eso es tener unas pocas poblaciones especializadas de células que son bastante rápidas".
Dado que las neuronas viven en los puntos calientes sociales del cerebro, Allman teoriza que el sistema celular von Economo permite una lectura rápida e intuitiva de situaciones volátiles cargadas de emociones. Las neuronas "le permitirían a uno adaptarse rápidamente a los contextos sociales cambiantes", especula. En el pasado antiguo, este cableado neuronal podría haber conferido una ventaja de supervivencia a nuestros antepasados al permitirles hacer juicios precisos y de fracción de segundo, especialmente sobre en quién podían confiar o no.
Allman, Hof y sus colegas han buscado neuronas von Economo en más de 100 especies animales, desde perezosos hasta ornitorrincos. Se sabe que solo unos pocos, aparte de los primates y los elefantes, tienen células: ballenas jorobadas, cachalotes, ballenas de aleta, orcas y delfines nariz de botella. Las células probablemente evolucionaron en especies ahora extintas que dieron origen a esos mamíferos marinos hace unos 35 millones de años.
Mientras lo veía seccionar el cerebro de elefante en Caltech, Allman, con sus colegas Atiya Hakeem y Virginie Goubert, finalmente llegó a la FI del hemisferio izquierdo de Simba. Tres días después, el examen con microscopio de las rebanadas del cerebro reveló que estaba punteado con las células distintivas en forma de huso. Eso confirmó su avistamiento previo de neuronas similares en la FI del hemisferio derecho de Simba. Las células de elefante son más grandes que las humanas y las de los primates, aproximadamente del tamaño de las neuronas de ballena, pero el tamaño y la forma son inconfundiblemente neuronas de von Economo.
A partir del conteo de las células von Economo en 16 diapositivas, una tarea que da brillo a los ojos, Hakeem y Allman estiman que hay aproximadamente 10, 000 de ellas en el FI del tamaño de un sello postal en el lado derecho del cerebro del elefante, o alrededor del 0.8 por ciento del FI 1.3 millones de neuronas. Las neuronas de Von Economo son más abundantes en la FI humana, con un promedio de aproximadamente 193, 000 células y representando aproximadamente el 1.25 por ciento de todas las neuronas allí. En números absolutos, el cerebro humano tiene aproximadamente medio millón de neuronas von Economo, mucho más que el cerebro de elefantes, ballenas o grandes simios. Allman y sus colegas no han encontrado ninguno en los parientes más cercanos del elefante: el oso hormiguero, el armadillo y el hyrax de roca. La ausencia de células en estas especies respalda la teoría de Allman de que las neuronas son una característica de los cerebros grandes.
Allman especula que dichas células evolucionan fácilmente de un pequeño conjunto de neuronas en la corteza insular que se encuentran en todos los mamíferos y regulan el apetito. Él piensa que si bien las células de von Economo probablemente evolucionaron para acelerar la información alrededor de un gran cerebro, fueron cooptadas por las demandas de las interacciones sociales. Si tiene razón, los animales inteligentes y sociales como las ballenas y los elefantes podrían tener el mismo cableado especializado para la empatía y la inteligencia social que los seres humanos.
Las ballenas y los elefantes, como las personas y los grandes simios, tienen cerebros grandes y una etapa juvenil prolongada durante la cual aprenden de sus mayores. Se reconocen mutuamente y desarrollan relaciones cooperativas de por vida. Las orcas cazan en grupos y protegen a los compañeros heridos. La sociedad de elefantes está anclada por matriarcas que guían a sus rebaños a los abrevaderos que conocen de visitas anteriores. (Y puede haber algo de cierto en la creencia de que los elefantes nunca olvidan: cuando Allman, Hof y Hakeem hicieron la primera imagen tridimensional de alta resolución de un cerebro de elefante, en 2005, encontraron un enorme hipocampo, la región del cerebro donde los recuerdos se forman.) Las bestias sensibles se identifican entre sí por sus retumbos y sus trompetas, se ayudan mutuamente y parecen llorar a sus muertos.
A Allman le gusta mostrar un clip de un documental sobre un grupo de elefantes africanos que adoptaron un ternero huérfano. Cuando el bebé elefante cae en un pozo de agua, la matriarca entra rápidamente, seguida por los demás. Juntos, ella y una segunda hembra usan sus colmillos, troncos y piernas para liberar a la cría del estiércol. Otras patas de animales en la empinada orilla con su pie, construyen una rampa que el joven usa para subir a un lugar seguro. "Es realmente notable", dice Allman sobre cómo los elefantes evaluaron rápidamente la crisis y trabajaron juntos para salvar al bebé. "Es un tipo de funcionamiento muy elevado que muy pocos animales son capaces de hacer. Y", agrega con una sonrisa, "los humanos solo pueden hacerlo en los días buenos". El rescate, dice, "captura la esencia del comportamiento social realmente complejo y coordinado".
La idea de la centralidad de las neuronas para la inteligencia social está ganando terreno. El primatólogo de Yerkes, Frans de Waal, dice que la investigación "extremadamente emocionante" de Allman encaja con algunas de sus propias investigaciones sobre la inteligencia del paquidermo. Hace dos años, de Waal y dos colaboradores informaron que un elefante del zoológico del Bronx llamado Happy podía reconocerse en un espejo. Algunos científicos teorizan que la capacidad de reconocer la propia reflexión indica una capacidad de autoconciencia e incluso empatía, habilidades útiles en una especie altamente social. De Waal señala que solo los animales que tienen neuronas von Economo pueden hacerlo.
Sin embargo, de Waal también advierte que "hasta que alguien establezca la función exacta de esas células, básicamente sigue siendo una historia".
Los pensamientos de Allman sobre las células von Economo todavía están evolucionando. A medida que entran nuevos datos, descarta los conceptos iniciales e integra otros. A diferencia del científico cauteloso estereotípico, no duda en presentar hipótesis audaces basadas en algunas observaciones. La teoría de que las neuronas von Economo subyacen a la cognición social es audaz. Y es tentador aprovechar las células como una simple explicación de la base de la compleja naturaleza social de nuestra especie. Pero Allman sabe que es exagerado.
Su teoría tiene sus escépticos. El antropólogo Terrence Deacon, de la Universidad de California en Berkeley, cuestiona si las neuronas son realmente un tipo diferente de célula cerebral o simplemente una variación que surge en los cerebros grandes. Él dice que las diferencias en nuestros cerebros que nos hacen humanos tienen más probabilidades de surgir de cambios a gran escala que de cambios sutiles en la forma de las neuronas. "No creo que sea una gran parte de la historia", dice sobre la idea de Allman. Sin embargo, agrega, cuando se trata de comprender el cerebro humano, "siempre y cuando reconozcamos que tenemos muy poco para continuar, en esas circunstancias todas las hipótesis deben ser consideradas".
Punto a favor. Pero es difícil no dejarse seducir por la teoría de Allman cuando algunas de las pruebas más convincentes no provienen del laboratorio de patología animal sino de la clínica médica.
William Seeley, neurólogo de la Universidad de California en San Francisco, estudia una enfermedad neurodegenerativa poco conocida llamada demencia frontotemporal. Los pacientes sufren un colapso en su carácter, perdiendo gracias sociales y empatía, volviéndose insensibles, erráticos e irresponsables. Los matrimonios y las carreras implosionan. Muchos pacientes parecen carecer de autoconciencia física: cuando se les diagnostica otras enfermedades, niegan tener algún problema. Los estudios de imágenes cerebrales de pacientes con demencia han descubierto daños en áreas frontales del cerebro.
En 2004, Seeley escuchó a Allman dar una conferencia sobre las neuronas von Economo. Cuando Allman hizo clic en sus diapositivas de PowerPoint, Seeley vio que las células estaban agrupadas en las mismas regiones cerebrales a las que apuntaba la demencia, el ACC y el FI. "Fue algo así como, Eureka", recuerda Seeley. Pensó que las células podrían ayudar a los investigadores a descubrir por qué esas áreas eran vulnerables a la destrucción. "Además, pensé, qué manera interesante de aprender algo sobre la naturaleza humana. Quizás los déficits que desarrollan los pacientes podrían estar en cosas que son exclusivamente humanas. Así que hubo una gran cantidad de ideas".
Después, mientras tomaban un café, Seeley y Allman acordaron unirse para averiguar si las neuronas von Economo estaban dañadas en personas con demencia frontotemporal. Analizando cerebros de pacientes fallecidos, los científicos descubrieron que, de hecho, alrededor del 70 por ciento de las neuronas von Economo en el ACC habían sido destruidas, mientras que las células cerebrales vecinas no se vieron afectadas en gran medida. "Está muy claro que el objetivo original de la enfermedad son estas células, y cuando destruyes estas células obtienes todo el colapso del funcionamiento social", dice Allman. "Ese es un resultado realmente sorprendente que habla de la función de las células con la mayor claridad posible".
Este sistema neuronal inusual parece ser la base de mucho de lo que nos hace humanos. Pero el hecho de que los elefantes y las ballenas aparentemente compartan el mismo hardware neuronal abre la mente a una inclinación en perspectiva: nuestros cerebros pueden ser más similares a los de otros animales inteligentes y sociales de lo que pensábamos.
Ingfei Chen vive en Santa Cruz, California.
El fotógrafo Aaron Huey vive en Seattle.
Encontrado en 1881 y descrito en 1926 por Constantin von Economo, la gran célula cerebral en forma de huso (derecha) tiene menos ramas que una neurona típica (izquierda). (KK Watson, TK Jones y JM Allman / con permiso de Elsevier (2)) 
John Allman (con su colega Atiya Hakeem en Caltech examinando especímenes de cerebro de elefante) está buscando una de las claves biológicas para el comportamiento humano. (Aaron Huey) 
Ahora se sabe que las neuronas de Constantin von Economo se producen en partes del cerebro humano que procesan sensaciones y emociones sociales. (Ilustración de Guilbert Gates) 
Constantin von Economo describió con precisión las neuronas en el cerebro humano en 1926. (Oxford University Press) 
Estudiar otras especies arroja información sobre "qué tiene nuestro cerebro que nos hace humanos", dice Todd Preuss. (Jack Kearse / Universidad de Emory) 
Inteligentes, sociales y sí, dotados de una excelente memoria, los elefantes (Simba en el zoológico Metroparks de Cleveland, donde murió en 1995) se encuentran entre los pocos animales con neuronas von Economo. (Zoológico de Cleveland Metroparks) 
John Allman estudia secciones del cerebro de Simba. (Aaron Huey) 
Patrick Hof está investigando cuándo y dónde evolucionaron las neuronas von Economo en el árbol genealógico de los primates. (Michael Balter) 
John Allman usando una cortadora de cerebro. (Ingfei Chen) 
John Allman talla secciones delgadas de papel de un cerebro preservado para estudiarlas. (Ingfei Chen) 
Muestras de cortes cerebrales en el laboratorio de John Allman. (Aaron Huey) 
Los gorilas de montaña se encuentran entre los animales que viven en grupos complejos. (iStockphoto) 
Las ballenas jorobadas son otra especie conocida por vivir en grupos complejos. (Blaine Harrington III / Corbis) 
Se sabe que los elefantes africanos también viven en grupos complejos. ¿Por qué son tan buenos para socializar? Una razón, sostiene Allman, son las neuronas von Economo especializadas que aceleran los impulsos a través de cerebros inusualmente grandes entre los centros involucrados en la comunicación y la cooperación. (iStockphoto)
