¿Cómo evolucionó la inteligencia humana? Los antropólogos han estudiado esta cuestión durante décadas al observar herramientas encontradas en excavaciones arqueológicas, evidencia del uso del fuego y así sucesivamente, y cambios en el tamaño del cerebro medidos a partir de cráneos fósiles.

Sin embargo, trabajando con colegas del Instituto de Estudios Evolutivos de la Universidad de Witwatersrand en Sudáfrica, hemos encontrado una nueva forma de estimar la inteligencia de nuestros antepasados.

Al estudiar cráneos fósiles, determinamos cuánta sangre y cuánta energía necesitaban los cerebros de los antiguos homínidos para seguir funcionando. Este uso de energía nos da una medida de cuánto pensaron.

Descubrimos que la tasa de flujo sanguíneo al cerebro puede ser una mejor indicación de la capacidad cognitiva que el tamaño del cerebro por sí solo.

El cerebro como superordenador

Los investigadores a menudo han asumido que los aumentos en la inteligencia en los antepasados ​​humanos (homínidos) ocurrieron a medida que los cerebros crecían.

Esta no es una suposición irrazonable; para primates vivos, el número de células nerviosas del cerebro es casi proporcional al volumen del cerebro. Otros estudios de mamíferos en general indican que la tasa metabólica del cerebro (cuánta energía necesita para funcionar) es casi proporcional a su tamaño.

El procesamiento de información en el cerebro involucra células nerviosas (neuronas) y las conexiones entre ellas (sinapsis). Las sinapsis son los sitios de procesamiento de información, muy parecido a los interruptores de transistores de una computadora.

El cerebro humano contiene más de 80 mil millones de neuronas y hasta 1, 000 billones de sinapsis. Aunque ocupa solo el 2% del cuerpo, el cerebro utiliza aproximadamente el 20% de la energía de una persona en reposo.

Alrededor del 70% de esa energía es utilizada por las sinapsis para producir neuroquímicos que transfieren información entre neuronas.

Para comprender cuánta energía usaban los cerebros de nuestros antepasados, nos centramos en la velocidad del flujo sanguíneo al cerebro. Debido a que la sangre suministra oxígeno esencial al cerebro, está estrechamente relacionado con el uso de energía sináptica.

El cerebro humano requiere alrededor de 10 ml de sangre por segundo. Esto cambia notablemente poco, si una persona está despierta, dormido, ejercitar o resolver problemas matemáticos complicados.

A este respecto, podemos ver el cerebro como una supercomputadora bastante cara en energía. Cuanto mayor sea la capacidad de una computadora, cuanta más energía necesita para seguir funcionando, y más grandes deben ser sus cables de suministro eléctrico. Lo mismo ocurre con el cerebro:cuanto mayor es la función cognitiva, cuanto mayor sea la tasa metabólica, cuanto mayor es el flujo sanguíneo y más grandes son las arterias que irrigan la sangre.

Midiendo el tamaño de las arterias de los cráneos

El flujo sanguíneo a la parte cognitiva del cerebro. el cerebro, viene a través de dos arterias carótidas internas. El tamaño de estas arterias está relacionado con la velocidad del flujo sanguíneo a través de ellas.

Así como un plomero instalaría tuberías de agua más grandes para acomodar una tasa de flujo más alta a un edificio más grande, el sistema circulatorio ajusta el tamaño de los vasos sanguíneos para que coincida con la tasa de flujo sanguíneo en ellos. La tasa de flujo, a su vez, está relacionada con la cantidad de oxígeno que requiere un órgano.

Inicialmente, establecimos la relación entre la tasa de flujo sanguíneo y el tamaño de las arterias a partir de 50 estudios que incluían imágenes de ultrasonido o resonancia magnética de mamíferos. El tamaño de las arterias carótidas internas se puede encontrar midiendo el tamaño de los orificios que les permiten atravesar la base del cráneo.

Próximo, medimos estos agujeros en los cráneos de 96 grandes simios modernos, incluidos los chimpancés, orangutanes, gorilas. Comparamos los cráneos con 11 de Australopithecus hominins que vivieron hace aproximadamente 3 millones de años.

Los cerebros de chimpancés y orangután tienen aproximadamente 350 ml de volumen, mientras que el gorila y el Australopithecus son un poco más grandes con 500 ml. La sabiduría convencional sugiere que el Australopithecus debería ser al menos tan inteligente como los demás.

Sin embargo, Nuestro estudio mostró que un cerebro de Australopithecus tenía solo dos tercios del flujo sanguíneo de un chimpancé o un orangután, y la mitad del flujo de un gorila.

Los antropólogos a menudo han colocado al Australopithecus entre los simios y los humanos en términos de inteligencia, pero creemos que es probable que esto sea incorrecto.

La trayectoria única de la evolución del cerebro humano

En humanos y muchos otros primates vivos, la tasa de flujo sanguíneo de la arteria carótida interna parece ser directamente proporcional al tamaño del cerebro. Esto significa que si el tamaño del cerebro se duplica, la tasa de flujo sanguíneo también se duplica.

Esto es inesperado porque la tasa metabólica de la mayoría de los órganos aumenta más lentamente con el tamaño del órgano. En mamíferos, duplicar el tamaño de un órgano normalmente aumentará su tasa metabólica solo en un factor de aproximadamente 1,7.

Esto sugiere que la intensidad metabólica de los cerebros de los primates (la cantidad de energía que cada gramo de materia cerebral consume cada segundo) aumentó más rápido de lo esperado a medida que aumentaba el tamaño del cerebro. Para los homínidos, el crecimiento fue incluso más rápido que en otros primates.

Entre el Ardipithecus y el Homo sapiens de 4,4 millones de años, los cerebros se volvieron casi cinco veces más grandes, pero la tasa de flujo sanguíneo creció más de nueve veces. Esto indica que cada gramo de materia cerebral estaba usando casi el doble de energía, evidentemente debido a una mayor actividad sináptica y procesamiento de la información.

La tasa de flujo sanguíneo al cerebro parece haber aumentado con el tiempo en todos los linajes de primates. Pero en el linaje de los homínidos, aumentó mucho más rápidamente que en otros primates. Esta aceleración fue de la mano con el desarrollo de herramientas, el uso del fuego y sin duda la comunicación en pequeños grupos.

Este artículo se ha vuelto a publicar de The Conversation con una licencia de Creative Commons. Lea el artículo original.