Cervell i comportament

Solament si l’investigador posseeix un coneixement profund del comportament natural de l’animal amb què treballa serà capaç de dissenyar experiments etològicament rellevants.

Brain and behaviour: an ethological approach. One prominent area of research in modern neuroscience is the neural basis of behaviour. There are two different approaches to studying the brain and behaviour: the neuropsychological approach and the neuroethological approach. The laboratory procedures used by practitioners of the neuropsychological approach have often neglected the complexities of animal behaviour related to their natural environment. In contrast the neuroethological approach is firmly founded on knowledge of the natural behaviour of the animals under study and based on the premise that brain functions evolved to solve particular problems related to environment.

Han transcorregut quasi deu anys des que el juliol de 1990 qui llavors era president dels Estats Units, George Bush, declarà la tot just inaugurada dècada dels noranta com la «dècada del cervell». La iniciativa tenia com a objectiu potenciar la investigació bàsica i aplicada sobre el sistema nerviós i tingué una acollida excel·lent no solament als Estats Units, sinó també en altres països, incloent-hi els de la Unió Europea. Encara que hi ha qui opina que els èxits aconseguits en els darrers anys no estan a l’altura de les expectatives que va generar la dècada del cervell, altres afirmen que la nostra comprensió del cervell sa i de les malalties que l’afligeixen ha avançat més en la dècada que ara s’acaba que en la resta de la història de la humanitat. El fet és que, com a coseqüència d’aquesta i d’altres iniciatives similars, actualment dediquem més recursos materials i humans a l’estudi del cervell que no a l’estudi d’altres òrgans com ara el fetge, la melsa o els ronyons. Per què estudia tanta gent el cervell?

No sembla aventurat suposar que hi ha dues raons fonamentals per les quals el cervell atrau tanta atenció. En primer lloc, es troben les malalties neurològiques, com ara la malaltia d’Alzheimer, la de Parkinson, l’esquizofrènia o la depressió. Gran part de la investigació sobre el cervell té com a objectiu immediat el tractament o l’eradicació d’aquests i d’altres trastorns neurològics. El cervell és, en comparança amb el fetge o la melsa, un òrgan extremadament complex i aquesta mateixa complexitat el fa molt vulnerable a tota mena d’agressions. Als països desenvolupats, aproximadament una quarta part de totes les places hospitalàries són ocupades per pacients afectats per algun transtorn neurològic; el cost tant humà com econòmic que acompanya aquestes malalties és per tant molt elevat. A més, l’increment de la nostra esperança de vida fa que un sector cada vegada major de la població arribe a edats en què el risc de contraure determinades malalties, en particular algunes de les denominades malalties neurodegeneratives, augmenta. Donat que la població de risc freqüentment inclou aquelles persones que tenen el poder de decidir on s’inverteixen els escassos recursos disponibles per a la investigació, no resulta sorprenent que una part important d’aquests recursos es dedique precisament a intentar posar fi a aquestes malalties. En aquest sentit, resulta difícil imaginar que en la decisió del president Bush de proclamar la dècada del cervell no pesara el coneixement del fet que el seu antecessor en el càrrec havia contret la malaltia d’Alzheimer.

L’altre motiu pel qual molts decideixen estudiar el cervell té a veure amb la relació entre cervell i comportament. Potser avui ens pot semblar obvi que la ment i el comportament són el resultat de l’activitat cerebral, però no ha estat sempre així. Per Aristòtil, per exemple, la ment residia en el cor. Galè, per la seua banda, opinava que els «esperits animals» responsables de la sensació i del moviment s’allotjaven als ventricles del cervell, des d’on es distribuïen a tot el cos per mitjà dels nervis, que, segons ell, eren tous. En el segle XVII, Descartes defensava que la glàndula pineal era l’estructura més important en relació al comportament, perquè rebia informació procedent dels òrgans sensorials i emetia diversos «esperits» que arribaven als músculs i que produïen el moviment. Curiosament, cap d’aquests autors atribuïa un paper rellevant al teixit cerebral en relació amb el comportament. Acualment, però, acceptem que el comportament, tant l’humà com el dels animals no humans, és el resultat del processament d’informació que té lloc en xarxes de cèl·lules nervioses interconnectades, i la majoria d’aquestes cèl·lules nervioses es troben, almenys en els animals vertebrats, al cervell.

    L’estudi de les bases naturals del comportament és una de les àrees d’investigació més actives en la neurociència actual. Un objectiu de les investigacions sobre les bases neurals del comportament és arribar a predir el comportament d’altres espècies animals i manipular-lo per al nostre benefici. No obstant això, l’interès de molts dels qui exploren les relacions entre cervell i comportament està motivat pel desafiament intel·lectual que representa intentar descobrir els mecanismes responsables d’un dels aspectes més complexos i fascinants de la vida en la terra com és el comportament animal. Kenneth Roeder, un dels pioners en l’estudi de les bases neurals del comportament, afirmava que l’objectiu últim de qualsevol investigació sobre el sistema nerviós és la comprensió del comportament. Això és cert, recalcava Roeder, tant si l’investigador que porta a terme la recerca està interessat en el comportament com si no. La justificació per a una afirmació tan sorprenent és que la selecció natural únicament pot actuar sobre el cervell en la mesura que l’activitat cerebral es tradueix en comportament. L’èxit o el fracàs evolutiu d’un determinat disseny cerebral es valora per les seues repercussions sobre el comportament dels seus portadors.

Hi ha moltes maneres d’estudiar les relacions entre cervell i comportament, però una de les més utilitzades consisteix a provocar algun tipus d’alteració al cervell d’un animal i tot seguit estudiar els efectes d’aquesta alteració sobre el seu comportament. L’alteració típicament consisteix en una lesió restringida a la zona del cervell que hom pretén estudiar. Analitzant el comportament dels animals lesionats podem, almenys en teoria, arribar a deduir la funció o funcions que la zona danyada del cervell desenvolupava en l’animal intacte. Un altre tipus d’alteracions experimentals afecta el mateix material genètic dels animals: a hores d’ara, les tècniques d’enginyeria genètica permeten crear animals transgènics amb els quals és possible estudiar els efectes de determinats gens sobre la funció cerebral. Desgraciadament, una mutació esporàdica o una lesió en una zona concreta del cervell sovint desencadenen una cascada d’esdeveniments amb uns efectes sobre el comportament que són difícils de predir. El repte a què s’enfronta l’investigador, tant el qui lesiona el cervell com el qui fa servir animals transgènics, és dissenyar una estratègia adequada per analitzar els efectes d’aquestes alteracions sobre el comportament dels animals.

    Els investigadors interessats per aquestes qüestions generalment aborden el problema des de dues perspectives diferents, que alguns denominen l’aproximació «neuropsicològica» i l’aproximació «neuroetològica». L’aproximació neuropsicològica deriva la seua inspiració de la metodologia que tradicionalment s’ha utilitzat als laboratoris de psicologia experimental durant els darrers cinquanta anys. Els qui practiquen aquesta aproximació investiguen l’impacte d’alguna forma de lesió cerebral sobre l’execució d’una tasca de laboratori molt ben delimitada la rellevància de la qual per a l’animal en el món és sovint desconeguda. Per contra, l’aproximació neuroetològica descansa sobre la premissa que el cervell d’un animal ha evolucionat a fi de permetre’l detectar i respondre aquells aspectes de l’ambient que amb major probabilitat poden afectar el seu èxit reproductor. Per tant, els neuroetòlegs estudien el comportament dels animals en el seu ambient natural o en ambients «naturalitzats» que permeten l’expressió de comportaments naturals. A més, els neuroetòlegs estudien els efectes de les lesions cerebrals i d’altres tipus d’alteracions, no sobre tasques arbitràries de laboratori, sinó precisament sobre aquells comportaments que són rellevants des del punt de vista de la supervivència i la reproducció dels animals.

És indubtable que les dues aproximacions han contribuït al progrés del coneixement sobre les relacions entre cervell i comportament. Tanmateix cada vegada són més nombroses les veus que insisteixen en la necessitat de dissenyar experiments que tinguen en compte el comportament natural dels animals, és a dir, experiments que tinguen validesa o rellevància etològica. El laberint aquàtic de Morris, per exemple, és un aparell que es fa servir en l’estudi d’un tipus especial d’aprenentatge que es coneix com aprenentatge espacial. El laberint consisteix en una piscina circular en què els animals han de nadar fins localitzar una plataforma submergida i va ser originalment dissenyat per a experiments amb rates que viuen en zones humides i són bones nadadores. Alguns estudis recents amb el laberint aquàtic, però, han utilitzat ratolins en lloc de rates. Encara que rates i ratolins són parents propers, normalment ocupen hàbitats molt diferents. Els ratolins excaven caus i viuen en sabanes, praderies o boscos, però no en zones humides. No és per tant sorprenent que els ratolins tinguen moltes més dificultats que les rates a l’hora de negociar el laberint aquàtic. Les diferències, però, no semblen atribuïbles al fet que els ratolins tinguen menor capacitat d’aprenentatge espacial, sinó al fet que la tasca que ha de resoldre al laboratori no és la més adequada per a ells. Si aspirem a comprendre el funcionament del cervell, és crucial que els experiments que dissenyem tinguen en compte l’ambient en què el cervell ha evolucionat. Solament si l’investigador posseeix un coneixement profund del comportament natural de l’animal amb què treballa serà capaç de dissenyar experiments etològicament rellevants.

Enrique Font. Institut Cavanilles de Biodiversitat i Biologia Evolutiva. Universitat de València.
© Mètode 23, Tardor 1999.