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martes, 13 de mayo de 2014

Los sentidos I: El cerebro

Sistema de detectores y conexiones sensoriales dentro de la cabeza de un tiburón blanco (Carcharodon carcharias). El cerebro, en forma de Y, está suavemente marcado en naranja (cada brazo de esa Y se conecta con un bulbo olfatorio). Imagen tomada de la página de Fin Fighters UK.

Los sentidos son fundamentales para nuestra supervivencia, individual y como especie. A través de ellos logramos salir de nosotros mismos y abrirnos al exterior para captar toda la información que necesitamos para adoptar un determinado patrón de comportamiento y descartar otros. Esto puede hacerse bien de modo instintivo, bien tras un procesamiento más o menos consciente o elaborado de los datos. Gracias a nuestros sentidos somos capaces de conseguir alimento, encontrar una pareja receptiva, establecer algún tipo de cooperación con nuestros congéneres, y detectar un peligro o amenaza. En todos los seres vivos ocurre algo parecido.

Los tiburones, como depredadores extraordinariamente evolucionados que son, están dotados de un sistema sensorial muy sofisticado, que está conectado a un cerebro que en muchas especies es comparable, en complejidad y tamaño relativo, al de las aves y los mamíferos superiores. No es de extrañar que a menudo se los compare con cazas de última generación, aparatos diseñados para la vigilancia y el ataque y repletos de sensores de todo tipo siempre alerta para detectar la presencia de una presa o de una amenaza: sensores químicos, lumínicos, de sonidos, de presión, de movimiento, de campos eléctricos, todos perfectamente modulados e integrados en un sistema que se adapta a las necesidades de cada especie y hábitat específico. No todos los tiburones son iguales, y no todos los cerebros son iguales. Pueden variar en estructura y tamaño de una especie a otra, desde los más simples de algunos Squaliformes a los más complejos de los Carcharhínidos, hasta llegar al cerebro más grande y complejo de todos, el de los tiburones martillo (fam. Sphyrnidae), no en vano se trata de los tiburones más evolucionados (como curiosidad, el cerebro más grande de todos los elasmobranquios es el de las mantas diablo). Así por ejemplo, el cerebro del peregrino (Cetorhinus maximus) es el más pequeño de todos los lamniformes, probablemente porque su técnica de caza es sumamente simple y pasiva, típica de un animal filtrador: nadar lentamente con las fauces abiertas dejando que el agua atraviese sus branquispinas¹; mientras que en el otro lado tenemos el del tiburón toro (Carcharias taurus), el cerebro más grande del grupo el del tiburón blanco (Carcharodon carcharias) se situaría en un punto medio.

Vista dorsal del cerebro de una mielga (las pelotas oscuras a cada lado son los ojos). Fuente: www.zoology.ubc.ca
El cerebro del tiburón es una estructura alargada con forma de Y como si agarrásemos un cerebro "normal" y lo estirásemos sobre una mesa. Puede dividirse en cinco áreas o regiones:
  • Telencéfalo o encéfalo anterior, que se prolonga en los lóbulos olfativos; contiene los hemisferios cerebrales (responsables de la toma de decisiones, comportamiento social, el aprendizaje y la memoria), el hipotálamo y la glándula pituitaria.
  • Diencéfalo, que se encarga del control de diversos procesos hormonales; sobre él se encuentra la glándula pineal. 
  • Mesencéfalo o encéfalo medio, donde se sitúan los lóbulos ópticos.
  • Cerebelo o metencéfalo, responsable, entre otras, de la coordinación de los movimientos musculares y de la integración de los estímulos sensoriales con el movimiento.
  • Miencéfalo o médula oblonga, encargada de la transmisión de diversos estímulos de la médula al cerebro, entre otras funciones.
Vista anterior dorsal del cerebro. En primer término los bulbos olfativos (1) con sus respectivos tallos (2), que los conectan a los lóbulos olfativos (3); el telencéfalo (4), los lóbulos ópticos (5), el cerebelo (6) (la pequeña protuberancia que se observa en su lado derecho abajo es uno de los lóbulos auditivos), y la médula oblonga o mielencéfalo (7). En rojo (8), la glándula pineal (foto tomada de classes.endowner.net y posteriormente modificada).
Vista lateral derecha (fuente: classes.edowner.net).
Aunque probablemente existen muy diversas variables y procesos que todavía no acabamos de comprender en relación a este punto, puede decirse que la forma y tamaño del cerebro parece depender en buena medida más del estilo de vida y hábitat típico de una determinada especie que de la herencia genética que comparte con sus parientes cercanos incluidos en el mismo taxón. Esto quiere decir que tiburones con un alto grado de parentesco pueden poseer cerebros radicalmente distintos. El cerebro del tiburón ballena (Rhincodon typus), muy pequeño en comparación a la masa corporal, se parece mucho más al del tiburón peregrino (orden Lamniformes) que al de otras especies de su mismo orden (Orectolobiformes), como la gata nodriza (Ginglymostoma cirratum). En efecto, Rhincodon y Cetorhinus presentan un telencéfalo relativamente pequeño, un diencéfalo relativamente grande, un mesencéfalo relativamente pequeño... y un cerebelo enorme (de los más grandes de todos los elasmobranquios) fuertemente foliado², a diferencia del cerebelo de otras especies, cuya superficie es lisa.
Sección longitudinal del cerebro de un tiburón ballena. En el centro, se muestra la perspectiva desde el exterior, abajo, el corte interior (fuente: Jason G. Goldman, en blogs.scientificamerican.com).
Lo más curioso es que esta esta estructura es también similar a la de los zorros marinos (Alopiidae), igualmente pertenecientes al orden Lamniformes, pero con una dieta y técnica de caza radicalmente distintas. ¿Cómo encajar todo esto? Sabemos que el cerebelo interviene en la organización y coordinación de los movimientos así como en la corrección de errores en la ejecución de las órdenes motoras, lo cual, en teoría, resulta fundamental para los cazadores activos, como los alópidos, pero, ¿para los filtradores? La única explicación plausible es que la anatomía del cerebelo responda más a la necesidad de coordinar movimientos que a las exigencias motoras propias de la caza. Los tiburones ballena como los peregrinos realizan grandes migraciones horizontales y verticales, y se les ha visto suspendidos en posición vertical sobre la columna de agua mientras se alimentaban, un tipo de maniobra que requiere un alto grado de coordinación.

Tiburones ballena alimentándose (extraordinaria fotografía de Jeffrey C. de Guzman).
Como sucede con otras muchas especies, la estructura de los cerebros del tiburón ballena y del tiburón peregrino es producto de una convergencia evolutiva motivada por un estilo de vida similar, no por compartir una clasificación taxonómica (pensemos que a ambos los separan unos 289 millones de años de evolución).
Aunque conocemos la estructura externa del cerebro y podemos identificar qué segmentos se ocupan del aprendizaje, de la memoria, del control muscular, o de los diferentes sentidos, existen todavía elementos cuya función nos resulta completamente desconocida.
Pero lo que si sabemos con certeza es que los tiburones son criaturas extraordinariamente complejas e inteligentes, es decir, el reverso del triste estereotipo que todavía se empeña en presentarlos como seres primitivos y acaso, en ocasiones, un poco estúpidos. Echadle un vistazo a estos dos artículos: La capacidad cognitiva de los tiburones y Los juegos de los jóvenes cailones (Lamna nasus).

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¹Véase Peregrino (Cetorhinus maximus)-Primera parte y Peregrino (Cetorhinus maximus)-Segunda parte.
²Yopak, K.E., Frank L. R. (2009) "Brain size and brain organization of the whale shark, Rhincodon typus, using magnetic resonance imaging." Brain, behavior and evolution, 74(2), 121-42.
Véase también el excelente artículo de Jason G. Goldman "Cooler than Shark Week: What Can We Learn From the Brains of the Largest Sharks?", publicado el 7 de agosto de 2013 en el blog de Scientific American.


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