Lectura recomendada
Los científicos crean un mapa detallado del cerebro de los dinosaurios, Science, theguardian.com
Laboratorio Witmer, Perspectives
Lectura avanzada
Witmer y Ridgely, Anatomical Record: Descripción de los endocastos del T. Rex.
Introducción a la tarea
¿Qué tan inteligentes eran los dinosaurios? Cómo podemos averiguar la inteligencia de una criatura se ha extinguido durante millones de años? Una forma es observando la estructura de su cerebro. Aunque nadie ha visto nunca un cerebro de dinosaurio podemos tratar de inferir su estructura haciendo algo que se conoce como un endocast del cráneo. Lo que es un endocast, es esencialmente un modelo tridimensional del espacio interior del cráneo, también conocido como braincase. Este es un espacio donde normalmente va el cerebro. Lo bueno es que no necesitamos hacer un molde para ver la estructura interna del cerebro. De hecho, podemos realizar un TAC del cráneo fosilizado y utilizar un ordenador para modelar la estructura interna del cráneo. Esto nos permite crear una imagen bastante buena de cómo habría sido el cerebro del dinosaurio. Por ejemplo, mira el endocast de este cerebro de Tiranosaurio Rex realizado por el laboratorio Witmer de la Universidad de Ohio. ¿Te resulta familiar?
Endocast de cerebro de tiranosaurio. La barra de escala es de 4 cm.
Fuente: Witmer y Ridgely, 2009, The Anatomical Record
Aquí está el mismo cerebro dentro del contexto de todo el cráneo:
Aunque el T. Rex tenía una cabeza enorme, se puede ver que la caja del cerebro es en realidad muy pequeña en relación con el tamaño del cráneo. De hecho, gran parte del cráneo es principalmente la mandíbula y los senos paranasales. Los senos paranasales son el lugar donde se encontraba el epitelio olfativo que se utiliza para percibir el olor. Por lo tanto, podemos inferir que el sentido del olfato era muy importante para este dinosaurio. A partir de aquí podríamos predecir que las áreas olfativas del cerebro del T. Rex también serían relativamente grandes. Echa un vistazo a esta animación, que muestra el cráneo, los senos paranasales y el endocast (cerebro):
Así que vamos a volver y echar un vistazo de cerca al cerebro, ¿reconoces algunas regiones del cerebro? Las grandes estructuras de delante son los bulbos olfatorios (etiquetados como ob) y cerca están los hemisferios cerebrales (cer). Otras estructuras que estamos acostumbrados a ver, como el tectum óptico o el cerebelo, son difíciles de inferir y probablemente eran pequeñas. Las ramas amarillas de la parte inferior son los nervios craneales que transportan la información sensorial desde la cabeza hasta el tronco encefálico y el garabato rojo es el laberinto vestibular, que controla el sentido del equilibrio del dinosaurio. En general, el cerebro anterior del T. Rex es de aproximadamente 2 pulgadas de ancho y 4 pulgadas de largo. No es muy grande!
¿Qué más podemos decir de este cerebro? Aunque no es muy grande en relación con los cerebros de los mamíferos, es bastante grande en relación con los cerebros de otros dinosaurios. Por ejemplo, este cerebro del saurópodo Ampelosaurus es del tamaño de una nuez (mostrado para comparar). Esto tiene sentido ya que los T-Rex eran carnívoros y los carnívoros tienden a tener cerebros más grandes que les permiten cazar.
Si usted recuerda, hace poco hablamos del cociente de encefalización, que es una medida que compara el cerebro y el siuze del cuerpo y de alguna manera se correlaciona con la inteligencia de un organismo. Esta medida del cociente de encefalización es problemática para los reptiles, las aves y otros vertebrados no mamíferos, ya que la relación entre el tamaño del cuerpo y el cerebro varía mucho entre las especies. Dicho esto, si hacemos un ajuste por esto y comparamos el CI del T-Rex con el de un caimán, el CI del T-Rex está entre 1 y 2, que es aproximadamente el doble que el de un caimán grande. ¿Significa esto que el tiranosaurio era más inteligente que un caimán? No necesariamente, a lo sumo podemos decir que están en el mismo rango.
Tal vez un enfoque más útil es comparar la organización de la función de los cerebros de los dinosaurios con los cerebros de los cocodrilos y las aves. En términos de evolución, los dinosaurios evolucionaron después de los cocodrilos y luego las aves evolucionaron a partir de los dinosaurios, por lo que tendría sentido que un cerebro de dinosaurio se pareciera a una mezcla entre un cerebro de cocodrilo y un cerebro de ave. En un estudio reciente, Erich Jarvis y sus colegas de la Universidad de Duke realizaron mapas funcionales de los cerebros de las aves y de los cocodrilos. Utilizando técnicas especiales de etiquetado genético, pudieron hacer mapas funcionales de las distintas regiones cerebrales implicadas en el procesamiento de la información sensorial y en la generación de vocalizaciones (o sonidos). Luego, para obtener el mapa del cerebro de los dinosaurios, los científicos simplemente fusionaron los mapas cerebrales de los caimanes y las aves. Luego tomaron este mapa y lo superpusieron a un endocast del cerebro del T-Rex.
Fuente: Erich Jarvis, Chun-Chun Chen, Duke University
El cerebro del dinosaurio contiene seis regiones. Una de ellas, el mesopalio, está implicada en comportamientos y procesamientos complejos. Es la misma zona que interviene en el aprendizaje y la generación de canciones en los pájaros cantores, lo que sugiere que es técnicamente posible que el T-Rex haya utilizado esta región para comunicarse con otros miembros de su especie. Al comparar las diferentes regiones del cerebro en animales menos y más evolucionados que los dinosaurios, podemos empezar a inferir un poco sobre cómo funcionaba el cerebro de los dinosaurios. Lo que también es notable, es que a pesar de que los dinosaurios se han extinguido durante cientos de millones de años, todavía podemos reconocer estructuras en sus cerebros que los animales vivos todavía tienen. La organización básica del sistema nervioso de los vertebrados se ha mantenido durante millones y millones de años! Recurso genial: Si quieres explorar más a fondo los endocasts, esta página del laboratorio Witmer tiene un montón de endocasts interactivos en 3D y películas de todo tipo de especies, vivas y extintas, desde humanos, hasta tigres dientes de sable y dinosaurios.
Instrucciones:
Ahora que ha aprendido cómo puede utilizar la neuroanatomía comparativa para aprender un poco sobre la función cerebral en animales extintos, ¡va a aplicar sus habilidades para determinar la función cerebral en criaturas ficticias! Para esta tarea, generarás una entrada de blog en la que detallarás la anatomía y organización cerebral de cualquier criatura que puedas imaginar.
1. Elige un personaje de ficción o inventa tu propia criatura. Utiliza un personaje de dibujos animados, tu Pokémon favorito o tu monstruo de película favorito.
2. Considera las diferentes habilidades sensoriales que tiene tu criatura, así como los diferentes tipos de comportamiento que debe hacer. Luego, basándote en lo que has aprendido sobre la anatomía y la organización del cerebro, diseña el sistema nervioso de esta criatura. Piensa qué partes del cerebro serían las más grandes y cuáles deberían ser las más pequeñas. Piensa qué órganos sensoriales tendría tu criatura. Y piensa en qué tipos de estructura cerebral necesitaría para apoyar su comportamiento. Así, por ejemplo, si eligiera a Bugs Bunny, su cerebro tendría probablemente la forma de un cerebro de conejo, salvo que, como camina erguido, la médula espinal y el tronco encefálico estarían en ángulo recto con respecto al cerebro anterior, como en los humanos, en lugar de ir hacia atrás. Ciertas regiones del cerebro anterior implicadas en la generación del lenguaje serían mucho más grandes que en un conejo normal, al igual que las áreas implicadas en la cognición social, como el córtex prefrontal. A diferencia de un conejo normal, el cerebro de Bugs Bunny también tendría una representación significativamente grande de sus manos en su corteza somatosensorial y motora. Sé creativo. No dudes en incluir dibujos, diagramas o cualquier cosa que quieras que sepamos sobre tu criatura. O simplemente escribe una serie de párrafos descriptivos.
3. Una vez que su proyecto esté completo, haga clic en el blog de su sección en la columna de navegación de la izquierda y suba todo su material, incluidas las imágenes y el texto, a una nueva entrada del blog. Asegúrate de incluir una imagen de tu criatura.