Journal of Biomedical Discovery and Collaboration, 2006; 1: 17-17 (más artículos en esta revista)

Que teme al Homo sapiens?

BioMed Central
M Todd Preuss (tpreuss@emory.edu) [1]
[1] División de Neurociencia, y en el Centro de Neurociencia del Comportamiento, Primates Yerkes National Research Center, Universidad de Emory, 954 Gatewood Road, Atlanta, GA 30329, EE.UU.

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Resumen

La comprensión de cómo los seres humanos difieren de otros animales, así como la forma en que son como ellos, exige que las investigaciones comparativas. Con el fin de documentar las características distintivas de los seres humanos, los más informativos investigación involucra la comparación de los seres humanos a nuestros parientes más cercanos de los chimpancés y otros grandes simios. La psicología y la antropología han mantenido una tradición de investigación empírica comparativa sobre la especialización de la cognición. Las neurociencias, por el contrario, han estado dominados por el modelo de investigación animal paradigma, lo que supone el carácter común de "básico" características de organización del cerebro a través de especies y desalienta el tratamiento de graves diferencias especies. Como resultado de ello, las neurociencias han avanzado poco en la comprensión del cerebro humano especializaciones. Los acontecimientos recientes en neuroimágenes, la genómica y otras técnicas no invasivas permitirán comparar directamente los seres humanos y no humanos especies en niveles de organización que antes eran inaccesibles, ofreciendo la esperanza de obtener una mejor comprensión de las especies de características específicas del cerebro humano . Esta esperanza se desvanecen, sin embargo, si los chimpancés y otras especies de grandes simios ya no están disponibles incluso para no invasivo de investigación.

Introducción

¡Qué placer es leer a Karl Pribram de 1970 James Arthur Conferencia humanos en especialidades del cerebro y la cognición [1]. Se nos devuelve a un tiempo audaz científico de conjeturas sobre la naturaleza humana, una era que vio la publicación de la Konrad Lorenz sobre la agresión (1966, primera edición alemana, 1963) [2], BF Skinner Más allá de la libertad y la dignidad (1971) [3 ], EO Wilson y la sociobiología (1975) [4], a tomar unos cuantos ejemplos, todos los libros que me intriga (y me enfureció a veces) como un estudiante. Pribram muestra un impresionante amplio conocimiento de la psicología y la neurociencia, lograr una síntesis que pocos científicos en el momento hubiera sido capaz y de que los científicos aún menos creíble podría intentar hoy. El trabajo es también impresionante, porque el autor es razonablemente específica acerca de lo que él considera que son las características distintivas de los seres humanos. En el ámbito de la cognición, el orador hace hincapié en significado y, en particular, la capacidad de los seres humanos para construir proposiciones. Él no muy afirmación de que el lenguaje es una firma de especialización de la cognición humana, pero esto está implícito en su argumentación. Considera, por ejemplo, que los chimpancés pueden usar signos, pero no está impresionado con su capacidad sintáctica. En el ámbito de la neurociencia, Pribram es menos específico, sino que sugiere que el carácter distintivo del cerebro humano no implica la organización de cortico-corticales conexiones, como uno podría suponer, sino más bien la organización cortical de las conexiones con estructuras subcorticales motor, en consonancia con su opinión de que el sentido se basa en la intención y la acción.

¿Cómo Pribram del conjeturas sostienen a la luz de la moderna investigación? Hay que reconocer que Pribram la conferencia no provocar una nueva serie de investigaciones en humanos cognitivas o neurológicas especializaciones. En el decenio de 1970, comparativo humano-simio investigación estuvo dominado por los simios en lengua proyecto, en el que participaron la enseñanza de simios (chimpancés, principalmente) para comunicarse a través de sistemas de manual gesto, como el lenguaje de señas americano, con deficiencias físicas o fichas. La cultura popular de hoy tiene como teniendo en cuenta que los monos compartir con los seres humanos la capacidad de lenguaje. Los estudiantes del idioma, sin embargo, tienen en su mayor parte, señalan lo contrario lección de los simios en lengua proyecto, concluyendo que los monos demuestran poca capacidad productiva de idiomas, incluso después de una capacitación intensiva, y que la lengua es un ser humano especialización (por ejemplo, [5 - 12 ]). Los últimos años han traído nuevas ideas sobre cognitivo humano especializaciones. Por ejemplo, Povinelli [13 - 15] ha propuesto que, a diferencia de los seres humanos, los chimpancés no forma explícita de las representaciones abstractas, unobservable variables, tales como estados mentales (en el caso de la causalidad del comportamiento) o en masa la fuerza (en el caso de interacciones físicas) . Estas propuestas han suscitado un amplio debate en la cognición comparativa comunidad, junto con nuevos experimentos (para obtener el sabor del debate, véase el Tomasello et al. [16] y los comentarios que acompañan). Cabe señalar que Povinelli la "reinterpretación" hipótesis [14, 17, 18], que sostiene que los seres humanos crear nuevas causales de interpretaciones antiguas conductas, recuerda Pribram de la reclamación de que los seres humanos y crear el sentido de representar a través de proposiciones. Además, los antropólogos han reavivado la idea clásica de que la cultura es la adaptación humana, y han comenzado a caracterizar cognitiva especialidades que participan en la adquisición y transmisión del conocimiento cultural (por ejemplo, [19 - 21]].

¿Cuáles son las especialidades de evolución del cerebro humano?

Si bien una fina pero vital hilo de la investigación en seres humanos cognitivo especializaciones corre a través de la psicología y la antropología de la década de 1970 hasta la actualidad, las neurociencias en el hilo se ha preparado de manera excelente en cuanto a ser casi invisibles. Considere la posibilidad de Pribram la lista de especialidades cerebro humano: la ampliación del cerebro, la dominación hemisférica y la especialización, y "algo más generalizado" cytoarchitecture. De éstos, la ampliación del cerebro (encephalization) sigue siendo bien aceptada, aunque la naturaleza de esta ampliación hubo una ampliación o una más específica la ampliación de la corteza de asociación?-Es objeto de controversia [22 - 26]. Ya sea que los seres humanos muestran una mayor especialización hemisférica que los simios y otros primates no humanos también es controvertido: hay algunas pruebas de que nuestros parientes más cercanos, los chimpancés y otros simios, poseen homólogos de Wernicke y de Broca de zonas, y que estas son lateralizado en formas que se encuentran en menos cualitativamente similares a los seres humanos [27 - 30]. Hay, sin embargo, aquellos que sostienen que los seres humanos demuestran la extrema asimetría hemisférica y funcional lateralidad, y que estas se encuentran entre los rasgos de los seres humanos [31 - 33].

Unos pocos humanos especialidades han sido identificados en los niveles más finos de organización estructural. Por ejemplo, la organización histológica de la corteza visual primaria muestra algunas diferencias notables con los monos y los monos [34]. Los seres humanos tienen varias poblaciones de morfológica y bioquímicamente distintivo células piramidales en la corteza anterior [35 - 37]. El espaciamiento y la densidad de las células de minicolumns Wernicke difieren en la zona de la izquierda y la derecha hemisferios en los seres humanos, pero no en los chimpancés o los monos [38]. Con la extensión de las técnicas de imagen funcional a primates no humanos ha llegado la prueba de que las funciones de las áreas homólogas visuales difieren en cierta medida entre los seres humanos y los monos Macaca (los animales más comúnmente utilizados como modelos del sistema visual humano), y también plantean la posibilidad de que los seres humanos tienen varias de orden superior visual zonas que no esté presente en los monos [39 - 41]. Por desgracia, aún no han sido los estudios de imagen funcionales de simios corteza visual, por lo que no es posible decir si estas diferencias representan un verdadero humanos especialidades o especialidades del grupo más grande (la Hominoidea) para que los seres humanos y los monos pertenecen, la posibilidad de que diferencias representan especializaciones de macacos también debe tenerse en cuenta. Uno puede apuntar a otras diferencias entre los seres humanos y diversos "modelo" de especies, como humanos-Macaca humanos o de ratón diferencias-algunos de ellos muy notables [42]-, sino como interesante e importante ya que estas diferencias son, sin duda, no podemos segura la conclusión de que estas especialidades son humanos sin estudios que comparar directamente los seres humanos a simios, así como a otras especies.

¿Qué delgado pickings! Parece extraordinario que la neurociencia ha tan poco que ofrecer en una cuestión tan fundamental como lo es acerca de nuestro cerebro que nos hace humanos. No menos inquietante es el entendimiento de que si no tenemos la información que dice mucho acerca de cómo nuestros cerebros son distintos de los de otros animales, probablemente sabe menos de lo que suponemos acerca de cómo los seres humanos se parecen a otros animales, también.

¿Por qué sabemos tan poco acerca de especializaciones cerebro humano?

¿Cómo es posible que después de más de 125 años de neurología experimental sabemos tan poco acerca de cómo el cerebro humano difiere del de otras especies? Considerar el tipo de investigación necesarios para comprender el lugar de los seres humanos entre los animales: uno tendría que examinar los estudios del cerebro humano estructura y función en detalle, y que comparar los seres humanos a otras especies utilizando técnicas comparables. La mayoría de las comparaciones informativo, si la meta es comprender humanos especializaciones, están con los grandes simios, y sobre todo con los chimpancés (Pan troglodytes) y bonobos ( "pigmeos" chimpancés; Pan paniscus), ya que estos animales son los más estrechamente relacionados con nos. Si la meta principal es entender lo que los seres humanos comparten con otros animales, los estudios comparativos seguiría siendo esencial, aunque en este caso uno tendría que estudiar una amplia gama de especies, de diferentes grados de relación con los seres humanos.

No tenemos este tipo de estudios. La obvia razón de ello es que ha sido difícil para estudiar el cerebro humano directamente en mucho detalle. Históricamente, el más valioso de las técnicas de investigación en las neurociencias han requerido invasivas y las técnicas de terminal, u otras manipulaciones (como las manipulaciones genéticas) que consideramos contrarias a la ética en los seres humanos. Así que, en su mayor parte, los neurocientíficos no estudio real de sustitución, los seres humanos, pero los seres humanos, no humanos especies que creemos que son lo suficientemente similares para los seres humanos a ser de carácter informativo sobre la condición humana, pero no tan similares como para ser éticamente problemáticos (o al menos no tan prohibitivo ). Este enfoque-el modelo animal de paradigma-ha sido ampliamente empleados en la experimentación biomédica, las ciencias, en particular, con preferencia a la más amplia, enfoque comparativo que ha prosperado en algunas otras disciplinas biológicas.

La adopción del modelo animal de paradigma dado lugar a importantes cambios en la manera en que los científicos comprender el papel de los animales en la investigación [43 - 46]. En la primera parte del siglo 20, antes del establecimiento del modelo actualmente a favor de las especies animales como las ratas, ratones y monos rhesus, los biólogos experimentales tratado de identificar las características de la organización biológica que son compartidos por una gran variedad de especies. Para determinar estas características, se consideró necesario comparar realmente una gran variedad de especies. Actitudes como la ha cambiado a favor de los animales se convirtió en modelo arraigado como recursos de investigación: cada vez más se partió del supuesto de que el experimentalmente identificado características de estas especies tienen una amplia generalidad y la necesidad imperiosa de demostrar empíricamente generalidad se desvaneció. Como historiadores de la ciencia han observado, el establecimiento de colonias de cría de roedores transformado estos animales de temas de investigación en algo más normalizados como los reactivos químicos [43, 44, 47]. Desde esta perspectiva, las especies cruzadas variación en la organización biológica es un problema, una amenaza potencial para la legitimación de un modelo particular de los animales más grandes dentro de la comunidad de investigación. Especies diferencias, si se reconoce a todos, tienden a ser suave-peddled y relegado a la condición de ruido: es que los puntos comunes. En este contexto, la palabra "básica" ha llegado a significar "común" o "ampliamente compartida". Como resultado de ello, "básicos" mantiene una estrecha sociedad con la "misma", por lo que uno oye a menudo la expresión "la misma base X", donde X puede ser la estructura, función, organización, o cualquier otro atributo de los organismos.

Este análisis no implica que el uso de especies no humanos como modelos de investigación de los sistemas biológicos humanos o enfermedades específicas es equivocada, después de todo, los seres humanos comparten muchas características en común con otros animales. Lo que es problemático es la mentalidad promovido por el modelo animal de paradigma: ver el mundo biológico principalmente a través de esta lente y tiene serias consecuencias negativas para la empresa científica. Por un lado, porque el modelo animal de paradigma desalienta sistemático, riguroso tratamiento de las similitudes y diferencias entre especies, seguimos en la posición de asumir la generalidad, en lugar de demostrar empíricamente. Se trata de un problema particular de las neurociencias-corteza cerebral de mamíferos, por ejemplo, ha demostrado ser mucho más variable de todas estas especies, que considera una década o dos atrás, fundamentalmente en peligro la idea de que hay una "uniformidad básica" de diseño cortical [ 48 - 51]. Además, al no tomar en serio las diferencias, hemos ignorado en gran parte la correlación entre las variaciones de la organización biológica y la función de la evolución producida, y al hacerlo han hecho caso omiso de una muy rica fuente de información sobre la estructura-función de las relaciones (para conocer ejemplos de cómo estas variaciones pueden ser explotados, ver [52, 53]]. Por último, el modelo animal de paradigma tiene poco espacio para humanos especializaciones, ya que si consideramos como "básico" sólo aquellas características de la organización biológica que son compartidas entre especies, entonces las características que distinguen a los cerebros humanos de los de otras especies don ' t cuentan como "base." Estos incluirían algunas de las más interesantes e importantes cosas que nos gustaría saber sobre los seres humanos, tales como qué características de nuestro cerebro apoyo nuestro distintivo capacidades cognitivas y características lo hacen los seres humanos (por sí solas entre los primates ) Vulnerables a la enfermedad de Alzheimer [54, 55].

Hacer espacio para los seres humanos: la necesidad crítica de humanos-chimpancé comparaciones

Podemos comenzar a corregir algunas de las deficiencias en nuestros conocimientos científicos derivados de la primacía del modelo animal de paradigma, con su enfoque indirecto a la comprensión de la naturaleza humana, por invertir más en estudios comparativos. El momento es especialmente propicio para los estudios que abordan especialidades humanos a través de comparaciones directas de los seres humanos y especies estrechamente relacionadas, porque los nuevos se dispone de técnicas que permiten estudiar directamente el cerebro humano con gran detalle, y en los medios éticamente aceptables, y podemos aplicar estas mismas técnicas para el estudio de nuestros parientes más cercanos.

Como la resolución espacial de las técnicas de neuroimagen ha mejorado, se ha convertido en práctica de utilizarlas para comparar la estructura y la función de cerebros humanos a los de otros primates. Si bien las comparaciones con monos Macaca-favoreció el modelo de primates no humanos-se han subrayado [56 - 59], estos métodos pueden aplicarse al estudio de los chimpancés y otros simios así como las especies [60, 61], abriendo la puerta a nuevas exploraciones de humanos específicos de organización del cerebro. Además, los estudios histológicos de los seres humanos, utilizando el tejido obtenido postmortem, han sido sometidos a una especie de renacimiento, impulsada en parte por la necesidad de proporcionar una mejor comprensión de la organización regional de la corteza para la correcta interpretación de neuroimagen funcional resultados que pueden obtenerse de los cien años de antigüedad cortical mapa de Brodmann [62]. Es evidente que se puede obtener información fiable y con resultados postmortem de tejidos derivados no sólo de los seres humanos, así como de simios y otros primates no humanos (por ejemplo, [34 - 36, 63, 64]].

El crecimiento del conocimiento sobre la organización genómica de los seres humanos y los primates no humanos, incluidos los chimpancés, crea oportunidades adicionales para la comprensión humana de organización específicas del cerebro. Un número de estudios han identificado la expresión de genes o secuencias de genes de las diferencias entre los seres humanos, los chimpancés y otros primates no humanos (revisado en [65 - 67]]. En gran escala genómica cambios en la evolución humana también se han documentado, con la participación de las duplicaciones y reordenamientos de ADN, que en algunos casos incluso han dado lugar a la creación de novela, el hombre genes específicos (por ejemplo, [68 - 70]].

Genómica comparativa la investigación en seres humanos-simios diferencias ha generado enorme interés en los medios de comunicación populares, lo cual no es sorprendente si tenemos en cuenta el gran interés del público en la comprensión de lo que nos hace humanos. Un punto importante que no es muy apreciado, sin embargo, es que la identificación de diferencias genéticas que distinguen a los seres humanos de otros animales es, en última instancia de poco valor si no podemos conectar la diferencias genéticas a las diferencias fenotípicas [71, 72]. En la actualidad, la gran cantidad de información sobre el hombre chimpancé diferencias genéticas está en marcado contraste con la pobreza de nuestra comprensión de humanos-chimpancé diferencias en la organización del cerebro. Mis colegas y yo hemos sugerido que podemos utilizar la información comparativa de los estudios genéticos como pistas para identificar previamente desconocido especializaciones fenotípicas del cerebro humano, por ejemplo, siguiendo el rastro de los genes de ARNm y proteínas en el tejido de expresión [66, 73] . Si bien nos hemos centrado en los estudios histológicos comparativos, la genómica basada en "fenotipo descubrimiento" podría emplear cualquiera de la creciente gama de no invasiva, no las técnicas de terminal (bioquímicos, proteómicos, imágenes, de comportamiento) que tenemos para comparar los seres humanos a otros animales .

¿Habrá que estudiar los chimpancés?

El advenimiento de tecnologías como la genómica y de neuroimagen me da esperanza de que la neurociencia puede adoptar un enfoque más directo al estudio de la naturaleza humana y una vez más hacer frente a cuestiones fundamentales de la clase dirigido por Karl Pribram de la conferencia. Mi optimismo se ve, sin embargo, por el conocimiento que pronto podría perder un recurso vital para el presente ejercicio. Entender lo que hace que nuestro cerebro distintivamente humanos requiere la comparación de los seres humanos a los chimpancés, nuestros parientes más cercanos. En un mundo donde el valor de los animales en la investigación se mide principalmente en términos de su utilidad como "modelos", los chimpancés no encajan muy bien, ya que son más caros y difíciles de mantener que, por ejemplo, roedores y como ocurre con los seres humanos, su uso en investigación invasiva está limitada. Así que, a pesar de la evidente valor de los estudios comparativos de los chimpancés y los seres humanos para comprender el cerebro humano (incluida su distintivo la vulnerabilidad a las enfermedades neurodegenerativas), ya pesar de la disponibilidad de nuevas técnicas para comparar los humanos y chimpancés cerebros, que puede convertirse pronto en algo imposible de alcanzar esta investigación básica. En 1997, se enfrentan con una mayor población de chimpancés en cautividad que podría razonablemente ser apoyado, NIH impuso una moratoria sobre la cría de chimpancés. En consecuencia, la población no está siendo sustituido como animales mueren de vejez y el número de chimpancés disponibles para el tipo de no-invasivo de investigación se ha descrito anteriormente-el tipo de investigación que llevamos a cabo con seres humanos-está rápidamente disminuyendo. Dada la gran situación de peligro chimpancés, que parecen destinados a la extinción en estado silvestre dentro de unas décadas, es poco probable que tal recurso, una vez perdida, sería reconstituido. En 2007, NIH decidirá si procede o no levantar la moratoria. Como alguien comprometido con la comprensión de la estructura, función y enfermedades del sistema nervioso humano, espero que la moratoria se terminó. Parece prudente, ahora que la población se ha reducido, suficiente para permitir la cría de mantener una población viable. Para estar seguro, sería más simple para seguir la política actual, evitando el calor político que tendría como resultado de la elección para mantener la población de chimpancés, y en lugar de dedicar nuestros recursos limitados para apoyar a los ratones y otros pocos a favor de modelo de especies animales. Pero, después de todo, el ratón de manera que siempre tienen con nosotros, mientras que los chimpancés estará con nosotros para sólo un corto período de tiempo más largo, si seguimos a nuestro curso actual. Si no somos capaces de preservar el medio para entender lo que nos hace humanos, en materia de salud y en enfermedad, las generaciones futuras seguramente preguntar: ¿cuáles son el pensamiento?

Conflicto de intereses

Los autores declaran que no tienen intereses en conflicto.

Autores de las contribuciones

El PGT es el único autor de este documento.

Agradecimientos

El autor es apoyado por el James S. McDonnell Foundation (JSMF 21002093), el Nacional de Primates Yerkes Centro de Investigación en virtud del NRCC subvención RR00165, y el Centro de Neurociencia del Comportamiento en el marco del programa STC de la National Science Foundation (IBN-9876754).