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La evolución del sistema nervioso

Los esfuerzos para entender nuestro sistema nervioso nos han llevado a estudiar la SN de otros animales. De hecho, compartimos muchas características biológicas y conductuales con todos los animales y, por tanto, entender cómo funciona su SN nos puede ayudar a entender cómo funciona nuestro. Hay que tener presente que, a pesar de las similitudes, hay aspectos en los que su SN es más simple, e incluso aspectos que difieren significativamente de los nuestros.

Muchos investigadores han considerado los estudios comparativos como una parte de la historia evolutiva, es decir, de la filogenia de los humanos. Así, las comparaciones entre diferentes animales, pero también los datos obtenidos de restos fósiles, nos proporcionan una idea sobre la historia de la SN y, por tanto, de cómo se ha formado el SN humano.

A continuación os ofrecemos una breve descripción del estudio evolutivo del SN, es decir, como el SN se ha desarrollado a lo largo de la escala filogenética hasta llegar a la forma de los humanos (mamíferos).

Animales sin sistema nervioso

Algunas criaturas existen como células simples (animales unicelulares), por tanto, sin sistema nervioso, pero disponen de toda la maquinaria para realizar los procesos biológicos elaborados. También hay animales sin sistema nervioso pluricelulares, como la esponja.

Sistema nervioso de los invertebrados

La mayoría de animales de la Tierra son invertebrados, es decir, sin columna vertebral. El hecho de que el SN de estos animales sea muy sencillo, ya la vez puedan presentar una gran variedad de adaptaciones conductuales, incluidas formas de aprendizaje y memoria, ha estimulado el estudio.

La evolución filogenética del SN en los invertebrados pasa por las siguientes etapas:

Inicialmente se encuentra un sistema nervioso reticular, en forma de red difundida. En estos animales las células forman tejidos, pero no órganos.

Por ejemplo las medusas o las anémonas de mar, un tipo de celentéreos, tienen un sistema nervioso en forma de red aleatoria y difundida. Este tipo de organización no implica conexiones con una estructura situada centralmente del tipo de un encéfalo.

A partir de los gusanos encontramos una tendencia creciente a la centralización, de manera que el SN se organiza como un sistema nervioso ganglionar:

  • El SN es ventral.
  • Hay un eje longitudinal con cabeza y cola en los extremos.
  • En el extremo de la cabeza hay una agrupación de células nerviosas (ganglios) con tendencia a la especialización (olfato, vista, etc.). Los ganglios son los precursores del SNC.
  • Inicio de la segmentación (Metam). Cada ganglio segmentario recibe información de células sensoriales de la piel y envía impulsos a esa parte del cuerpo.

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Por ejemplo en el cuerpo de los anélidos, como las lombrices de tierra o las sanguijuelas, ya podemos observar segmentos diferenciados, controlados cada uno por un grupo local de células nerviosas dispuestas en ganglios elaborados. En el caso de la sanguijuela, su SNC incluye una cadena de veintiún un ganglios unidos en un extremo por un ganglio cefálico y por el otro al ganglio de la cola.

Sistema nervioso de los vertebrados

Las características principales de la SN de los vertebrados son las siguientes:

  • Desarrollo a partir del tubo neural.
  • Simetría bilateral (aunque en humanos, los hemisferios cerebrales no son ni anatómicamente ni funcionalmente idénticos).
  • Segmentación: en la médula espinal, salen un par de nervios espinales para cada nivel, segmento, de la médula.
  • Control jerárquico: los hemisferios cerebrales controlan o modulan la actividad de la médula espinal.
  • Sistemas separados: el SNC (encéfalo y médula) se diferencia claramente del SNP.
  • Localización de funciones: ciertas funciones están controladas por ciertas localizaciones del SNC.

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En principio, todos los vertebrados deberían compartir estas características, ya que descienden de un antecesor común. Tras examinar gran cantidad de sistemas nerviosos de diferentes vertebrados, parece que la mayoría tienen las mismas subdivisiones principales, aunque se encuentran diferencias entre las especies en los tamaños relativa y absoluta de éstas.

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Si comparamos el encéfalo humano y el de la rata, encontramos que las diferencias son principalmente cuantitativas, es decir, hacen referencia a la medida absoluta y relativa del encéfalo completo, las regiones encefálicas y las células del encéfalo. También debemos destacar las diferencias en el grado de elaboración o complejidad de los sistemas nerviosos.

Evolución de la corteza de los mamíferos

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Todos los mamíferos tienen, además de paleocorteza (que ya aparece en reptiles), neocorteza que está formada por seis capas.

En los mamíferos más avanzados, la neocorteza representa más de la mitad del volumen del encéfalo. Además, en muchos mamíferos, como los humanos, la neocorteza se encuentra totalmente plegada, recubriendo el resto de cerebro.

En los mamíferos más avanzados, la corteza es la responsable principal de muchas funciones complejas, como la percepción de objetos. Las regiones del encéfalo que eran responsables de las funciones perceptivas en los animales no evolucionados, en mamíferos más modernos se convierten en centros de control de conductas reflejos o estaciones de paso en la vía de proyección hasta la corteza.

Evolución del tamaño del encéfalo

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Podríamos pensar que el porcentaje peso del cerebro / peso corporal en los humanos es más elevado. Esto es así sólo cuando los comparamos con animales de peso corporal elevado, pero no cuando lo hacemos con animales pequeños, como los ratones por ejemplo.

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Se ha visto que el peso del encéfalo no aumenta en la misma proporción que el tamaño del cuerpo, sino que es proporcional a 2/3 del peso corporal y depende, además, de un valor constante (el factor de encefalización) que varía entre las especies animales. Esta constante es mayor en animales que han evolucionado más recientemente, y es especialmente elevada en los humanos.

Resumen

La mayor parte de vertebrados tienen las mismas subdivisiones principales del encéfalo. Las diferencias se encuentran en los tamaños relativos y absolutos de éstos.

Todos los mamíferos tienen, además de la paleocorteza que ya aparece en reptiles, neocorteza.

En los mamíferos más avanzados la neocorteza representa más de la mitad del volumen del encéfalo.

En muchos mamíferos la neocorteza se encuentra totalmente plegada, y recubre el resto de cerebro.

En los mamíferos más avanzados la corteza es la principal responsable de muchas funciones complejas.

Sistema nervioso central y periférico

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