Evolución: Cognición y Lenguaje. Francisco Lopera.
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El documento presenta información sobre la evolución del lenguaje y el cerebro humano a través de la historia, incluyendo el origen de la vida, la cognición y el lenguaje, el desarrollo del cerebro de mamíferos comparado con reptiles, y hitos en la evolución de Homo sapiens como Homo habilis, Homo erectus y Neanderthal. También discute investigaciones sobre las bases genéticas y neurológicas del lenguaje humano.
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- 2. Piedra filosofal Naturaleza pensándose a sí misma Wittgenstein: “sólo hay un problema filosófico importante: el Lenguaje”.
- 3. Origen de la vida, la cognición y el Lenguaje
- 4. Origen de la vida y Evolución Rye and Holland (1999)
- 6. Complejidad de la vida
- 7. Funciones complejas sin Sistema Nervioso
- 8. Gradiente de azúcar MALTOSA Concentración baja Concentración alta Concentración baja Concentración alta Carrera Carrera Carrera Voltereta
- 9. APRENDIZAJE VISUAL DEL PULPO B Pulpo A: Blanco: descarga eléctrica, Rojo: alimento Pulpo B toca sólo la Roja (R Montalcini)
- 10. Le evolución del cerebro
- 11. Neocorteza: 200.000 mm2. Aparece en Mamíferos.
- 12. Corteza, estructuras subcorticales Ventrículo Inpu t cortical Inpu t talámico CORTEZA DE LOS REPTILES (Ulinski) Superficie cortical
- 13. CORTEZA DE LOS MAMÍFEROS
- 14. 3 CEREBROS Instintivo, emocional, racional
- 16. Cerebro de Ballena Asesina Peso cerebro: 7,1 kg/ peso corporal:4.455 kgr (Tarpley and Ridgway)
- 17. Peso cerebral vs peso corporal Homo sapiens: mayor índice de encefalización 200 especies de Vertebrados Vivientes. Evolution of the brain and Intelligence (Harry Jerison 1973)
- 18. TAMAÑOS RELATIVOS DEL CEREBRO CHIMPANCE HUMANO
- 19. Cortex prefrontal: gran crecimiento en primates
- 20. Corteza visual humana y de otros Primates
- 21. Relación Bulbo Olfatorio vs Corteza visual -0.5 -0.5 0 0.5 0 5 Tamaño relativo de V1 Tamaño relativo de OB
- 22. FOTORECEPTORES 500 millones de años: Primera duplicación genética
- 23. Curva de densidad de conos y bastones Visión Periférica y Central
- 24. Dos vías visuales divergentes
- 25. Retina y Fotoreceptores 127 millones de bastones, 3 millones de conos
- 26. Evolución de la visión tricromática 40 millones de años
- 27. Genes para la visión al color Dicromática: vertebrados. Tricromática: Preprimates
- 28. Sensibilidad de los conos al espectro visual
- 30. CAMPOS VISUALES FRONTALES PRIMATE TEMPRANO
- 31. Domesticación del lobo hace 135.000 años
- 34. Dimetrodón (anfibios, reptiles y aves) Mamífero temprano
- 35. Duplicación: Células ciliadas internas (arriba) y externas (abajo): innovación en los mamíferos. (A. Ladhams)
- 36. Conducta parental: Escena del triásico hace 200 millones de años Mamífero (oye >100 ciclos/seg) Reptil (oye <100 ciclos/seg )
- 39. HOMO HABILIS (2 Millones de Años) Edad de Piedra
- 40. Homo Erectus (1 millón de años)
- 41. Neanderthal (300 mil años) ritos funerarios, lenguaje descriptivo
- 42. Homo sapiens
- 43. Australopithecus Africano: 3 millones de años (400cc) Homo erectus: 1 millón de años (1.000 cc) Homo sapiens: 100.000 años (1.500 cc)
- 46. Uno de estos primates puede hablar de lo que está viendo, el otro no
- 47. Noam Chomsky (1959)
- 49. Representación separada o superpuesta en A Broca dependiendo del momento del aprendizaje de segunda lengua. Kim, Relkin, Lee, & Hirsch’s 1997 , Nature, 388 : 171-174. Aprendizaje de segunda lengua en la infancia Aprendizaje de una segunda lengua en la vida adulta
- 51. Síndrome de Down trisomía para 47 Mb (Chr 21) Sìndrome de Williams monosomía para 1.5 Mb (Chr 7)
- 59. Noam Chomsky Nim Chimpsky Terrace, 1983 Nim Chimpsky
- 61. Cuando apareció el lenguaje en la Evolución de los Homínidos?
- 63. Norman Geschwind (1926-1984): Asimetría del Planum Temporal Esta Asimetría existe hace unos 300.000 años. Existe en H Spiens y Neanderthal
- 64. Homo Sapiens Primates L Sintáctico L Léxico/semántico
- 66. Areas y Cone xiones Broca Wernicke Fascículo Arqueado
- 68. 2 Operaciones Linguísticas Básicas (Jacobson y Luria) Polo receptivo/expresivo, Posterior/Anterior, Decodificación/Codificación, Selección/Combinación, Eje Paradigmático/Sintagmático, LEXICO-SEMANTICO/SINTACTICO
- 72. PET + RNMf (La recherche # 289,1996) Inactivo (1) Activo (2) Pensando en verbos (1-2)
- 73. Pensando en verbos (La recherche # 289,1996)
- 76. Familia KE. (1990-2001) Trastorno de lenguaje hereditario Brain, Vol. 125, No. 3, 465-478, March 2002
- 77. FOXP2 (Mutación en Rojo)
- 78. El código genético dispone de sólo 4 letras. El código lingüístico dispone de 6-7 veces más letras para combinar FORKHEAD BOX P2 This genomic DNA sequence shows the non-template strand of the FOXP2 gene. This gene contains 2472 base pairs with 779 adenines, 627 cytosines, 524 guanines, 542 thymines 1 agtgagctag cttctgagtt ttcccttctt tttatactgt tttctgtgct ggcttttttg 61 aatcttccta atttttcatc tctttaacaa actcctatga agttgaaacc gggaagtttg 121 ctctaacatt tccagagaag gtattaagtc atgatgcagg aatctgcgac agagacaata 181 agcaacagtt caatgaatca aaatggaatg agcactctaa gcagccaatt agatgctggc 241 agcagagatg gaagatcaag tggtgacacc agctctgaag taagcacagt agaactgctg 301 catctgcaac aacagcaggc tctccaggca gcaagacaac ttcttttaca gcagcaaaca 361 agtggattga aatctcctaa gagcagtgat aaacagagac cactgcaggt gcctgtgtca 421 gtggccatga tgactcccca ggtgatcacc cctcagcaaa tgcagcagat ccttcagcaa 481 caagtcctgt ctcctcagca gctacaagcc cttctccaac aacagcaggc tgtcatgctg 541 cagcagcaac aactacaaga gttttacaag aaacagcaag agcagttaca tcttcagctt 601 ttgcagcagc agcagcaaca gcagcagcag caacaacagc agcaacaaca gcagcagcaa 661 caacaacaac aacagcagca acaacagcag cagcagcagc aacagcagca gcagcagcaa 721 cagcatcctg gaaagcaagc gaaagagcag cagcagcagc agcagcagca acagcaattg 781 gcagcccagc agcttgtctt ccagcagcag cttctccaga tgcaacaact ccagcagcag 841 cagcatctgc tcagccttca gcgtcaggga ctcatctcca ttccacctgg ccaggcagca 901 cttcctgtcc aatcgctgcc tcaagctggc ttaagtcctg ctgagattca gcagttatgg 961 aaagaagtga ctggagttca cagtatggaa gacaatggca ttaaacatgg agggctagac 1021 ctcactacta acaattcctc ctcgactacc tcctccaaca cttccaaagc atcaccacca 1081 ataactcatc attccatagt gaatggacag tcttcagttc taagtgcaag acgagacagc 1141 tcgtcacatg aggagactgg ggcctctcac actctctatg gccatggagt ttgcaaatgg 1201 ccaggctgtg aaagcatttg tgaagatttt ggacagtttt taaagcacct taacaatgaa 1261 cacgcattgg atgaccgaag cactgctcag tgtcgagtgc aaatgcaggt ggtgcaacag 1321 ttagaaatac agctttctaa agaacgcgaa cgtcttcaag caatgatgac ccacttgcac 1381 atgcgaccct cagagcccaa accatctccc aaacctctaa atctggtgtc tagtgtcacc 1441 atgtcgaaga atatgttgga gacatcccca cagagcttac ctcaaacccc taccacacca 1501 acggccccag tcaccccgat tacccaggga ccctcagtaa tcaccccagc cagtgtgccc 1561 aatgtgggag ccatacgaag gcgacattca gacaaataca acattcccat gtcatcagaa 1621 attgccccaa actatgaatt ttataaaaat gcagatgtca gacctccatt tacttatgca 1681 actctcataa ggcaggctat catggagtca tctgacaggc agttaacact taatgaaatt 1741 tacagctggt ttacacggac atttgcttac ttcaggcgta atgcagcaac ttggaagaat 1801 gcagtacgtc ataatcttag cctgcacaag tgttttgttc gagtagaaaa tgttaaagga 1861 gcagtatgga ctgtggatga agtagaatac cagaagcgaa ggtcacaaaa gataacagga 1921 agtccaacct tagtaaaaaa tatacctacc agtttaggct atggagcagc tcttaatgcc 1981 agtttgcagg ctgccttggc agagagcagt ttacctttgc taagtaatcc tggactgata 2041 aataatgcat ccagtggcct actgcaggcc gtccacgaag acctcaatgg ttctctggat 2101 cacattgaca gcaatggaaa cagtagtccg ggctgctcac ctcagccgca catacattca 2161 atccacgtca aggaagagcc agtgattgca gaggatgaag actgcccaat gtccttagtg 2221 acaacagcta atcacagtcc agaattagaa gacgacagag agattgaaga agagccttta 2281 tctgaagatc tggaatgaga actgacttgt gaaacctcag cgtgaaggga catatcactg 2341 accttcataa ccactccaca accatgaata tttgacaaat ttttactgtg actatttatt 2401 aagcatggat aaaggagaca gccctaaagg aacttactaa gccagccctt tgggattcag 2461 taccaacagg ca
- 79. Estructura del FOXP2 (crom 7) G x A : (Histidina x Arginina)
- 80. Cambios en nucleótidos y Aminoácidos en FOXP2
- 82. Pequeños cambios en el genoma- Grandes cambios en el fenotipo
- 83. FOXP2:Lenguaje y desarrollo cerebral Pequeñas mutaciones pueden producir grandes modificaciones físicas.
- 84. TEDL
- 91. Almacenes de Palabras en el Cerebro Alteración de la Denominación por Categorías semánticas en lesionados Cerebrales Damasio et al, 1996
- 92. Almacenes de Palabras en el Cerebro Activación Cerebral con PET en tareas de Denominación categorial ( Damasio et al, 1996)
- 93. Vectores que Asocian Representaciones semánticas, lexicales y fonológicas
- 94. Infarto en territorio de ACM Izquierda. Daño del aparato del lenguaje: A Global
- 95. Atrofia cerebral difusa en el cerebro de un paciente con Enfermedad de Alzheimer
- 96. Modelo de Neoconexionista (Damasio) Sistema de la forma de las palabras y las frases (significantes y sintaxis: Aparato del lenguaje Sistema de representación semántica, conceptos. Corteza extraperisilviana Sistema Mediador o de Acceso Conecta significantes con significados
- 98. Niveles de Representación: fonológico, morfológico, sintáctico y semántico
- 100. Cómo se representa una acción en el Cerebro? Representación gráfica de una acción dinámica: MARCHA
- 104. Piedra filosofal Naturaleza pensándose a sí misma Wittgenstein: “sólo hay un problema filosófico importante: el Lenguaje”.
- 107. Uri, 2008 GRACIAS
Notas del editor
- Me siento muy honrado de comenzar este ciclo de conferencia en Homenaje a DARWIN. Agradezco a Juan Carlos Gallego quien tuvo la iniciativa de hacer este homenaje y al director de la SIU Dr Jorge Panesso y al dpto de Comunicaciones de la SIU quienes asumieron la tarea de organizar esta actividad.
- EL lenguaje es a mi modo de ver, el producto más extraordinario que ha surgido en toda la evolución y en la historia de la cultura. Sin el lenguaje difícilmente estaríamos reunidos aquí para reflexionar sobre la EVOLUCIÓN. Es a través del lenguaje como se ha construído casi todo el sabe de la ciencia. Sin lenguaje no habría ciencia, poesía ni leteratura. Escasamente tendíamos algo de arte. El impacto del surgimiento del lenguaje en la evolución ha sido dramático. Ha invadido toas las actividades del hombre. Con toda razón Wittgenstein dijo “sólo hay un problema filósofico importante: el lenguaje. El lenguaje es el instrumento con el que pensamos la mayor parte de las cosas que pensamos sobre el universo y sobre nosotros mismos. En cierto sentido el problema del lenguaje es la piedra filosofal.
- Comienzo del universo Stars in the galaxy 3. Sistema solar Planeta tierra Formación de la sopa primordial El mundo del RNA Células Dinosaurio Chimpancé inteligente A. How old is the Earth? 4.6 billion years (4,600,000,000 years) El Universo se originó de una explosión cósmica que dio origen a nuestra galaxia y al sistema solar done reside nuestro planeta que tiene una historia de 4.600 millones de años. Los primeros mil millones de años al parecer no hubo vida sobre el planete. Luego aparecieron los seres unicelulares que dominaron el plantea por 3 mil millones de años y sólo en los últimos 600 millones de años aparecieron los organismos multicelulares entre los cuales, los insectos, reptiles, aves, mamíferos y finalmente lo hominidos y el homo sapiens. Nuestro planeta tiene una historia de 4.600 millones de años y a lo largo de su evolución ha terminado dando lugar a su más preciado producto: la cognición, que básicamente ha tenido su origen y desarrollo con el surgimiento del sistema nervioso en los últimos 500 millones de años. La vida apareció de manera discreta hace unos 3,6 millardos de años, con un lento proceso de creación de proteínas y de nucleótidos, el desarrollo del código genético y la aparición de mutaciones y de la selección natural. Hace 10 millones de años aparecieron los hominoides que se dividieron en póngidos y en homínidos. La marcha bípeda apareció en los últimos 5 millones de años y el hombre, supuesto portador de los mayores desarrollos de la inteligencia, sólo tiene una historia de 2 millones de años y su mejor representante es el homo Sapiens Sapiens aparecido en los últimos 100.000 años, a partir del cual se consolidó el lenguaje y la conciencia de sí. Nuestra existencia en tanto que seres conscientes es una oportunidad excepcional y quizás sea un fenómeno único e irrepetible en la naturaleza y en la evolución. Guardando las proporciones en la escala del tiempo podríamos decir que la cognición acaba de aparecer en el último segundo de la evolución. ¿Qué ha hecho posible este regalo de la naturaleza y de la vida? Qué hizo posible el surgimiento del sistema nervioso cognoscente? Los siguientes son algunos de los eventos críticos que se comentarán en la conferencia y que se conocen como claves en el origen y desarrollo de la COGNICION. The Human Brain This is the most complex structure in our known universe. I say “our” because there may be more complex structures in the universe, but we may not be able to comprehend them because of the limitations of our brain. We cannot hear the sounds that bats, elephants, and dogs can hear. Similarly, there may be ideas and structures that our limited brains cannot comprehend. Chimpanzees cannot learn algebra not matter how carefully it is explained to them. Similarly, there may be things we cannot learn no matter how carefully they are explained to us. However, I believe that we do have the ability to understand the brain well enough to make a better, though not a perfect world. El cerebro es la estructura más compleja de nuestro universo conocido. Puede que haya extructuras más complejas pero que no serìamos capaces de comprender a causa de las limitaciones de nuestro cerebro. No podemos oir los sonidos que oyen los elefantes y los perros. Igualmente hay ideas y estructuras que nuestro cerebro no puede comprender. Los chimpancès no pueden aprender àlgebra. Hay cosas que no podrìamos aprender no importa que tan cuidadosamente nos sean explicadas. Pero tenemos la capacidad de entender el cerebro lo suficientemente bien para hacer un mundo sino perfecto mejor. AZAR Y EVOLUCIÓN La importancia de los factores contingentes en la trayectoria que sigue la diversificación evolutiva en el planeta es un asunto altamente polémico. Algunos estudiosos (notablemente Stephen Jay Gould; ver Gould, S.J., 1989, Wonderful Life, W.W. Norton) sostienen que el azar y la historia son los determinantes primarios de gran parte de la historia evolutiva. Los adherentes a esta perspectiva la dramatizan diciendo que si lleváramos a cabo el EXPERIMENTO MUNDO, esto es si pudiéramos retornar muchas veces bajo similares condiciones cosmológicas al estado del planeta cuando apareció la vida, transcurridos 3800 millones de años que lo separan del presente, el resultado sería distinto cada vez que repitiéramos el experimento. En esta perspectiva, la extinción de grupos taxonómicos es más un asunto de mala suerte que de mala adaptación, y factores contingentes, y por lo tanto no repetibles, tienen el mayor impacto en determinar qué es lo que se desarrolla de ahí en adelante. Por ejemplo, estos estudiosos sostienen que no hay nada inevitable acerca de la aparición de los animales vertebrados, y menos aún acerca de la aparición los seres humanos, quizás no hay nada inevitable acerca de la aparición de los animales, o aun de los eucariotes y tal vez el mundo podría haber continuado felizmente para siempre con una biota procariote. Este punto de vista contrasta con el de otros estudiosos que están convencidos de que, a pesar de que los eventos aleatorios tienen mucha influencia sobre numerosos detalles históricos (tales como la desaparición de los linajes de dinosaurios), muchas características prominentes de la vida en la Tierra reaparecerían cada vez que el EXPERIMENTO MUNDO se repitiera, aunque lo harían en diferentes formas filogenéticas (nuevamente destaquemos que esto sucedería solo en el caso de que los ambientes físicos de la Tierra mostraran tendencias similares en cada experimento). Así, por ejemplo, los que apoyan este punto de vista dirían que es seguro que caracteres como la fotosíntesis, heterotrofía, homeotermia y complejidad morfológica y de comportamiento aparecerían como consecuencia de la evolución, sin importar qué linajes participen en su génesis.
- Vida: 3,6 millardos de años. Proteìnas, nucleótidos y código genético. sistema nervioso: 500 millones de años. Hominoides: hace 10 millones de años. que se dividieron en póngidos y en homínidos Marcha bìpeda: 5 millones de años. Hombre: 2 millones de años Homo Sapiens Sapiens: 100.000 años, a partir del cual se consolidó el lenguaje y la conciencia de sí La evolución de la vida en la tierra está relacionada a la aparición de oxígeno en la atmósfera. La tierra fue colonizada al prinicipio por organismos simples, probablemente de naturaleza prokariótica y organismo complejos (grandes criaturas multicelulares) no aparecieron hasta que los niveles de oxígeno estuvieron cercanos a los que tenemos hoy en dìa, hace aproximadamente 500 millones de años. Evolution of life on Earth as related to the appearance of oxygen in the atmosphere. The plot of oxygen versus time is modeled after the data of Rye and Holland (1999), who have proposed this pattern as the most likely based on studies of ancient soils (paleosols). The pictures of organisms are meant to emphasize that the early Earth was colonized by simple organisms, probably prokaryotic in nature, and that complex organisms (multicellular large creatures) did not appear until the oxygen levels were near to what they are now, approximately 500 million years ago. Una de las características de los procariotes, además de que todas las células de una especie son semejantes, es que representa el mínimo de elementos estructurales y funcionales y con vida independiente, al grado que, por ejemplo, no tienen siquiera un núcleo, sino una especie de agregado molecular en el que se encuentra el DNA habitualmente en un solo cromosoma. Un procariote, para transformar su energía, dispone de su propia membrana externa, y no de la mitocondria ni del cloroplasto, que en las células eucariotes son las estructuras especializadas para la fosforilación oxidativa o la fotosíntesis. Los procariotes, sin embargo, a pesar de que no tienen una estructura complicada a simple vista, tienen una diversidad de funciones que difícilmente podemos imaginar &quot;contenida&quot; en tan pequeñas dimensiones. LOS EUCARIOTES Los eucariotes, por el contrario, son células mucho más organizadas; se piensa que provinieron de la evolución de los procariotes. Su característica principal es que cuentan con una estructura celular bien definida; de hecho, el nombre significa que tienen un núcleo claro y bien estructurado. Hay una gran cantidad de especies de eucariotes unicelulares, unos de utilidad para el hombre, como las levaduras, y otros dañinos, como los microbios que producen el paludismo, la amibiasis y muchas otras enfermedades.
- OXIGENO Y EVOLUCION: HEMOGLOBINA Y HOMOCIANINA. El cambio de homocianina por hemoglobina ha tenido un impacto enorme en la evolución. La sangre de los cefalópodos que es verde contiene homocianina, una proteína basada en el cobre, que transporta oxígeno a los tejidos. La homocianina puede llevar sólo el 25% del oxígeno que lleva la hemoglobina de los vertebrados basada en el hierro. Así pues el cerebro de los vertebrados dispone de mucho más oxígeno para realizar sus actividades Parece que los niveles de OZONO fueron determinantes para el surgimiento de formas más complejas de vida en la tierra. Durante los 3 mi millones de años cuando predominaron los niveles de OZONO sobre los de oxígeno el planeta sólo fue habitado por seres unicelulares. Cuando los niveles de oxigeno lograron ser equiparables a los de Ozono surgieron los organismos multicelulares hace 600 millones de años. Ahora nuevamente parece que volverán a subir los niveles de Ozono en la atmósfera de nuestro planeta y no sabemos lo que pueda pasar.
- Frecuencia distribución de la complejidad de la vida. Las vidas bacterianas no se han modificado pero los organismos complejos son sólo recientes. Figure 1. “The frequency distribution for life’s complexity becomes increasingly right skewed through time, but the bacterial mode never alters” (quote and figure [adapted from Figure 29] from Gould, 1996, p. 171). La complejidad de las formas de vida en el plante es un problema reciente. De los últimos 600 millones de años. Durante 3 mil millones de años el planeta estuvo habitado por seres unicelulares. Parece que el número de seres unicelulares sigue siendo el mismo en el planeta. Pero después del período precámbrico han aparecido formas complejas de vida como los insectos, los reptiles, las aves, los mamíferos y por último los primates y entre ellos el homo sapiens. Los seres multicelulares o las formas de vida compleja son una minoría dentro del conjunto de seres vivos del planeta.
- Sin embargo es interesante ver cómo los seres unicelulares realizan funciones complejas. EL hecho de ser formas de vida simples no necesariamente significa que funcionan de manera simple. Veamos el caso de una bacteria llamada E COLI. Es un organismo unicelular con una estructura simple: tiene DNA, Citoplasma, membrana y cilios. Le gusta vivir en un medio donde haya buenos niveles de maltosa. Este bicho tiene unos receptores que miden los niveles de maltosa en el medio donde habita. Si detecta que hay bajos niveles de maltosa se desplaza buscando otro lugar con mejores niveles. La bacteria, registra, percibe y miede los niveles de maltosa. Debe tener por lo tanto una memoria de cuáles son los niveles bajos, altos y normales de maltosa en el medio que habita. Tiene la capacidad de sacar conclusiones y tomar decisiones. Si hay un nivel bajo es capaz de organizar sus cilios, dar una voltereta y desplazarse a otro lugar donde hará la misma operación de análisis para tomar decisiones motoras. Este es una comportamiento complejo. A bacterium is a small, single-celled organism. In the case of E. coli, the bacteria are about one-hundredth the size of a typical human cell. You can think of the bacteria as a cell wall (think of the cell wall as a tiny plastic bag) filled with various proteins, enzymes and other molecules, plus a long strand of DNA , all floating in water . The DNA strand in E. coli contains about 4 million base pairs, and these base pairs are organized into about 1,000 genes . A gene is simply a template for a protein, and often these proteins are enzymes . An enzyme is a protein that speeds up a particular chemical reaction. For example, one of the 1,000 enzymes in an E. coli's DNA might know how to break a maltose molecule (a simple sugar) into its two glucose molecules. That is all that that particular enzyme can do, but that action is important when an E. coli is eating maltose. Once the maltose is broken into glucose, other enzymes act on the glucose molecules to turn them into energy for the cell to use. To make an enzyme that it needs, the chemical mechanisms inside an E. coli cell make a copy of a gene from the DNA strand and use this template to form the enzyme. The E. coli might have thousands of copies of some enzymes floating around inside it, and only a few copies of others. The collection of 1,000 or so different types of enzymes floating in the cell makes all of the cell's chemistry possible. This chemistry makes the cell &quot;alive&quot; -- it allows the E. coli to sense food, move around, eat and reproduce. See How Cells Work for more details
- Durante una carrera los 6 flagelos de E COli se agrupan para formar un propulsor. Cuando los receptores detectan una concentración decreciente de los recursos de azúcar, indican a los motores flagelares que inviertan la marcha. Lo que provoca que los flagelos se agiten en vano dando una especie de voltereta y que la bacteria altera su recorrido. A continuación ésta pone nuevamente en funcionamiento sus motores e inicia otra carrera en una dirección distinta. El cerebro en Evolución (MOrgan) Pg 20. GRADIENTES DE AZUCAR MALTOSA Potencial de acción: único sistema de cominicación del cual partió la evolución de tosos los sistemas nerviosos. Si el entorno fuera regular y previsible o el organismo fuera inmóvil no se necesitaría un SN. El papel fundamental del cerebro es servir de amortiguador de las variaciones ambientales. Algunos rasgos esenciales del cerebro se observan en organismos unicelulares como las bacterias que no tienen SN. Ellas deben resolver problemas de localización de recursos y de evitación de toxinas en un entorno variable. Perciben el entorno mendiante una serie de receptores y almacenan información en breves trazas de memoria. Producen movimientos adaptativos a los estimulos sensoriales recibidos. FUCIONES PSEUDOCEREBRALES EN UNICELULARES E COLI: Perciben, recuerdan y se desplazan. Modelo de SN sin tener SN. Proteínas de membranas receptoras de información del medio externo y se comunican con elementos del interior. Tiene más de una docena de tipos diferentes de receptores para detectar CHO o toxinas. La detección de una determinada concentración de nutrientes o de decremento de toxinas hace que active sus flagelos para moverse hacia delante. La detección de un gradiente requiere del recuerdo y la comparación con los niveles detectados previamente. Las células como las personas, estan inmersas en un torrente de información que deben evaluar para generar una respuesta adaptativa.
- Rita L. Montalcini cita en la &quot;Galaxia Mente&quot; a A.M. Covelli: &quot;Il buon diavolo degli abissi.&quot; [El diablo de los abismos] Newton, julio de 1998. La secuencia en la figura es: El pulpo A toca la bola blanca y recibe una descarga eléctrica. Cuando toca la bola roja recibe comida. El pulpo B, que lo ha observado, toca sin dudar la bola roja Cortesìa de Oscar Sierra Este es un experimento digno de un premio Nobel. Cuando el pulpo B toca la bola blanca recibe una descarga eléctira y cuando toca la bola roja recibe alimento. De repetir estas dos experiencias el pulpo termina por ignorar la bola blanca y aprende a tocar sólo la bola roja que le produce recompensa. El pulpo ha creado lo que todos conocemos como un reflejo condicionado. La creación de un reflejo condicionado consiste en evitar un estímulo negativo y adoptar uno que brinda recompensa. Pero lo interesante no es lo que pasa en le recipiente del pulpo B sino lo que pasa en el del pulpo A que es otro pulpo que ha podido observar las expresiones de desagrado del pulpo B cuando toca la bola blanca y las de satisfacción cuando toca la bola roja. Así que cuando al pulpo B se le presentan las dos bolas de colores de entrada ignora la blanca y elige tocar la roja que ya conoce como bola de la recompensa. Esto indudablemente ya no es un reflejo condicionado. El pulpo B ha viso y ha percibido lo que lo que le sucede al pulpo A, ha interpretado la situación y ha sacado conlcuisones: que no se debe tocar la bola blanca y actúa en base a dichas conclusiones. El pulpo B ha dado una muestra evidente de un proceso cognitivo en un organismo bastante simple. Ya no estamos hablando de un reflejo condicionado. Es un comportamiento cognitivo. Compartimos con muchas especies ciertos niveles de COGNICION.
- Indudablemente los niveles más complejos de cognición han aparecido simultáneamente con el crecimiento del cerebro y en especial se ha incrementado paralelamente con el crecimiento de la corteza cerebral. Cerebros de mamíferos dibujados en la misma escala. Los gatos tienen un cerebro del tamaño de 1/3 del humano. Gatos, macacos y chimpancés son capaces de tener conciencia abstracta mientras que los conejos, y opossum no. Tambien se puede considerar a partir de què momento en el desarrollo embrionario se puede tener capacidad de pensamiento abstracto consciente a gran escala. El tamaño del cerebro humano al nacimiento es de 380 gramos con muy ràpido crecimiento por los tres primeros años. Es probable que la màs temprana memoria consciente sea hacia los 4 años de edad. What about brains SMALLER than human brains? Since a Tubulin brain must be about 1 per cent of the human brain size to have Large Scale Abstract Thought Consciousness , an animal capable of it must have a brain that is at least 1 per cent of the size of adult human brains, or about 1 per cent of 1,400 grams, or about 14 grams . The above image (from Evolution of the Brain: Creation of the Self, by John Eccles (Routledge 1989)) shows mammal brains drawn on the same scale. From it, it appears that Cats have brains that are about (1/3)^3, or about 3 or 4 per cent, of the size of human brains, and that Cats, Macaques, and Chimpanzees are capable of Large Scale Abstract Thought Consciousness, while Rabbits and Opossum are not. You might also consider at what point in embryonic development a human brain becomes capable of Large Scale Abstract Thought Consciousness. For instance, the size of the human brain at birth is about 380 grams, with very rapid growth for the first 3 years. It may be relevant that the earliest conscious memory I have is of a time when I was about 4 years old. LA NEOCORTEZA La neocorteza es una parte de la corteza cerebral y estructura presente sòlo en los mamíferos, en contrate con el sistema serotoninèrgico que està en todos los vertebrados. El tamaño de la neocorteza es muy variable y esta relacionada con la masa corporal. Otras partes de la corteza como el hipocampo no es tan variable como la neocorteza. La neocorteza es una capa plegada de tejido neural de un par de milímetros de grosor. La neocorteza humana desplegada equivaldría a una servilleta de considerable tamaño de unos 200.000 mm2. The Cerebral Cortex In lower mammals the cerebral cortex that overlays the limbic system is a simple, smooth structure, but in the sequence rat -> cat -> monkey -> human, it increasingly arches into a complex horseshoe shape as a temporal lobe emerges. This process is shown in Figure 3-4. (The newer cortex, or neocortex, in mammals is frequently referred to as the cerebral cortex, even though, properly speaking, the cerebral cortex also contains older, deep-lying structures such as the limbic system.) The rat neocortex is largely devoted to primary visual, auditory, and sensorimotor activities. More complicated brains, as in the cat, introduce more crenulations, or infoldings of the cortex, and association areas appear that deal with several sensory modalities rather than just one. Crenulations increase the brain's surface area enormously; the effect is rather like that of crumpling a piece of paper into a ball so that it can fit in a small space. Our human cortex, which is deeply furrowed, carries this to an extreme. Increasing complexity of the cortex seems to correlate with the development of social interactions within mammalian species, where a need arises to assess the probable reactions of others to close approach, to compete for food or mates, to distinguish among individuals, and perhaps remember who is reliable and who is not. 4 Even though our brains are vastly more complex than rat brains, the myriad anatomical subdivisions in brainstem, midbrain, and forebrain are similar. Figure 3-4 Evolution of the mammalian neocortex, illustrated by drawings of the brains of the rat, cat, monkey, and human. The most striking changes are the emergence of a temporal lobe, progressive infolding of the cortex that increases its surface area, and an increase in the size of the frontal lobe. The drawing of the human cortex shows the four major lobes of the brain, which are discussed in Figures 3-5 and 3-6. Figures 3-5 and 3-6 illustrate the four major divisions, or lobes, found in each hemisphere of our cerebral cortex: the frontal, temporal, occipital, and parietal lobes. The frontal lobe is concerned with our working memory, planning for future action, and control of movement. The temporal lobe, the horseshoe bend that points forward, deals with hearing as well as aspects of learning, memory, and emotion. The rear portion of the cortex, which consists of the occipital lobe, deals with vision, and the parietal lobe in the middle plays a role in somatic sensation, body image, and analysis of spatial relationships.
- LA NEOCORTEZA, en contraste con el sistema serotoninérgico que está en todos los vertebrados, sólo está presente en los mamíferos. Su tamaño es muy variable y esta relacionada con la masa corporal. La neocorteza es una capa plegada de tejido neural de un par de milímetros de grosor y en el humano equivaldría a un mantel de 200.000 mm2. El surgimiento de la corteza es paralelo al surgimiento de funciones cada vez más elaboradas y complejas. Probablemente evolucionó como parte del conjunto de adaptaciones relacionadas con la homeostasis térmica. Dado que los mamíferos eran pequeños y tenían una capacidad limitada de almacenar energía en forma de grasa, sufrían constantemente la amenaza de morir de inanición. La neocorteza almacena información sobre la estructura del entorno a fin de que el mamífero pueda encontrar fácilmente comida y otros recursos necesarios para sobrevivir (Jhon Morgan Allman, 2003). Hay 5 particularidades del NEO-NEOCORTEX Desde el punto de vista filogenético es el último en aparecer, ya que es específico del desarrollo de los homínidos. Ontogenéticamente es el último en madurar. Como lo demuestra la mielinización retardada y el retardo del desarrollo de las dendritas y las sinapsis. Presenta una asimetría funcional como lo demuestra las habilidades del lenguaje, visuoespaciales y musicales. El hemisferio izquierdo se especializó como un analizador de lenguaje y el derecho como un sintetizador de formas. El hemisferio derecho esta en relación con la conciencia pero no con la conciencia de sí que es una especialización del hemisferio izquierdo. En los jóvenes se caracteriza por una gran plasticidad como lo indica la posibilidad de compensaciones de lesiones. La entrada en acción del neo-neocortex se asocia a una gran variedad de funciones como: la conciencia y la conciencia de sí, la reflexión, la memoria, los sentimientos, la imaginación y la creatividad.
- Estructura de la corteza de los reptiles basada en los estudios de Philip Ulinski. Las neuronas piramidales estan representadas por triángulos pequeños. En uno de ellos se ilustra la ramificación dendrìtica que se extiende hacia la superficie cortical. Las fibras talàmicas forman sinapsis en las partes externas del arbol dendrìtico de la célula piramidal. Fibras de otras partes de la corteza establecen sinapsis en las partes internas del àrbol dendrìtico. El cerebro en evoluciòn MORGAN pagina 114.
- Estructura de la neocorteza de los mamìferos. En comparaciòn con la corteza de los reptiles, existen capas adicionales de neuronas piramidales y los imputs y los outputs son especìficos de la capa. Del imput procedente del núcleo de transmisiòn talàmica se traza un mapa topográfico indicado por el imput codificado en color. Un ejemplo de nùcleo de transmisiòn talàmica es el Nùcleo geniculado lateral que recibe un imput topogràfico de la reina y la transmite a la corteza visual primaria. Las dendritas apicales de las neuronas piramidales abarcan a menudo buena parte del grosor cortical y tienden a estar orientadas perpendicularmente a la superficie cortical. El cerebro en evoluciòn MORGAN pagina 115.
- Durante la evolución el cerebro humano ha adquirido tres componentes que se han desarrollado en capas sucesivamente interconectadas de una forma similar a un sitio arqueológico. La interna o inferior es la más primitiva y corresponde al crebro REPTILIANO. Allì estructuras como el tallo cerebral son responsables del control de funciones involuntarias como la respiración, la circulación, los intestinos, que son fundamentales en la conservación de la vida. La parte intermedia corresponde al cerebro de los mamíferos antiguos, y está formada por estructuras que controlan nuestras emociones, el sistema límbico. La parte superior y reciente en la evolución está formada por el neocortex y algunas otras estructuras subcorticales. Esta es la parte dominante en los mamíferos superiores y en los primates y consecuentemente en el hombre que constituye el cerebro racional responsable de las acciones voluntarias, percepción, consciencia, aprendizaje y lenguaje. Biológicamente hablando el cerebro humano de ahora es el mismo de hace 100.000 años. During its long evolution, the human brain has acquired three components which have developed in successive interconnected layers, in a manner similar to an archeological site: the inner, or inferior brain is the most primitive one, corresponding to a reptilian's brain. There, structures such as the brainstem, are responsible for the control of involuntary functions such as respiration, circulation, the intestines, etc.; which are fundamental for the preservation of life. The intermediary portion corresponds to the brain of older mammals and it is formed by structures which control our emotions, the limbic system. Finally, its the outermost, or higher, part of our brain, is formed mainly by a phylogenetically newer cortex (the neocortex) and some other subcortical structures. This is the dominant part of the brain of higher mammals, including all primates, and consequently, man, where it constitutes the &quot;rational&quot; brain, responsible for voluntary actions, perception, conscience, learning and language. Our mind is the result of the concerted and integrated action of all these parts. It is in the primitive portion of the brain that the most basic behaviors and actions for the survival of the individual and the preservation of the species are generated (the mechanisms of aggression, defense, sex, social hierarchy, territoriality, etc.). Despite the striking dominance of the neocortex, even today civilized men and women are driven by the functions of the primitive brain: all menfolk, for thousands of years, have had ritualistic behaviors, predatory killing, territorial behavior, etc. We also have a strong tendency to tribalism, i.e., the hostility toward people which do not belong to our immediate social groups (family, village, race, etc.). On the top of this biological groundwork, all human cultures, in its striking diversity, have developed. However, they have many things in common, including the &quot;tribal mind&quot;. Some authors, such as Edward Wilson, of &quot;Sociobiology&quot; fame ( 1 ), have proposed that tribalism was fundamental in the past for the accelerated evolution of the human brain, by promoting strong instraspecies competition and genocide among warring tribes. Culture, however, is the result of interaction of genes with the environment, including social learning, and it is capable of evolution, too. Neither genes nor environment alone are responsible for our behavior: both are important, in variable amounts, depending on the kind of behavior. Therefore, concepts which denote &quot;my group&quot; as the center of so many things, such as &quot;my&quot; religion, &quot;my&quot; race, &quot;my&quot; country, etc. has been the main cause of many of the conflicts in modern society. A long time ago, such things were useful, because man was surrounded by wild animals and needed to hunt, so group identification and cohesion was important for survival. As civilization evolved, the tribal mind had to be vanquished. Mankind has truly made a great effort toward this end; and significant progress has been achieved across history. Ten thousand years ago, we abandoned hunting/gathering and the nomadic life in favour of sedentarism and cultivation (the agricultural revolution). Cities flourished everywhere, and writing, mathematics and commerce were invented. In the 19th century, the industrial revolution achieved even greater gains and progress, by substituting human and animal power by machines: the steam and explosion engines, trains, boats, automobiles, airplanes, power tools, etc. Today, we are amidst a third and new era: the information revolution. Human progress has demanded maximum access to information, because its speed of accumulation has been increasing at a vertiginous rate in practically all human activities. Technology, by transmitting, storing and transforming information, has created new ways to make people nearer to each other. Telegraphy, telephony, radio and television have been the predecessors of this shortening of space and time. Computer networks, however, have permitted instant and bidirectional communication and interaction among individuals by means of all sorts of media. Wherever a connection to Internet is found, contact and dialogue between human beings are facilitated. Thus, we have evolved from restricted, narrow tribes of people into a true global village. Information technology reduces the whole planet to a space similar to that of a village, i.e., allowing direct and instant communication; and this is really a great change in human communication processes. This pathway began million of years ago, first with learning by imitation, then communication by gestures and voice (the powerful step of language acquisition) and finally with the invention of writing. There is no doubt that this global village is leading to a dramatic rupture of cultural barriers, allowing the fusion and intertwinning of dialogue, knowledge and, many times, an improvement in mutual understanding. It will perhaps be one of the bridges to finally vanquish the dictatorship of our primitive brains. We must rid ourselves from tribalism. But how? It is said that in the last 100,000 years our brain has remained practically the same, biologically speaking. No evolution by means of natural selection has taken place: cultural evolution has been the dominant force. Therefore, our only hope to improve our brains in any significant way will be through the fourth and next revolution: that of biotechnology. How this could be done remains open to discussion, because there are many ethical, political and moral problems to be solved. However, it seems to us that such a course will be inevitable. The neurosciences will play a leading role in the implementation of this &quot;artificial evolution&quot; of the human brain! Silvia Helena Cardoso PhD. Psychobiologist. Master and doctor in Sciences. Editor-in-chief and founder of Brain & Mind. State University of Campinas, Brazil.
- Hay alguna relación entre la complejidad del comportamiento y el tamaño del cerebro, pero los humanos no tienen los más grandes cerebros. Hay una mejor relación entre la complejidad de la conducta y el tamaño del cerebro en relación al tamaño corporal. From Serendip Evolution of complexity?: &quot;Behavioral complexity&quot;, brain size, and the relation between the two Organisms have indeed gotten more &quot;complex&quot; over evolutionary time, at least on a broad scale Organisms differ in &quot;behavioral complexity&quot; Organisms differ in brain size Hay una relación entre complejidad del comportamiento y tamaño cerebral, pero el tamaño del cerebro humano no es el mayor de los cerebros. Hay una relaciòn entre la complejidad y el tamaño en relaciòn con el peso corporal. There is some relation between &quot;behavioral complexity&quot; and brain size, but humans do not have the largest brains. There is a better relation between &quot;behavioral complexity&quot; and brain size in relation to body size . from Harry J. Jerison, Paleoneurology and the Evolution of Mind, Scientific American, January, 1976 Why should such a relation exist? Is the slope of the line 2/3 ( surface to volume ) or 3/4 ( metabolic rate )? Interesting, so my &quot;behavioral complexity&quot; intuitions do have something behind them. But .... this only says that there are interesting differences between brain sizes in different animals. That's at best indirect evidence for changes in brain size over evolutionary time. Is there any direct evidence ? I'm still more interested in whether there is life on Mars ? .
- El enorme cerebro de una ballena asesina. Este cerebro que pesa 7.100 gramos. Procede de un animal que pesaba 4.455 Kgr Tarpley and Ridgway. El cerebro en evoluciòn MOrgan pag 193.
- Peso de CEREBRO Y COMPARACION DE ESTRUCTURAS Evolution of the brain and Intelligence (Harry Jerison 1973): el peso cerebral tiende a aumentar en función del peso corporal. Para comparar los pesos cerebrales de debe tener en cuenta el peso corporal. La Red de neuronas serotoninèrgicas del tallo cerebral se ha conservado extraordinariamente en la evolución. La neocorteza ha evolucionado mucho màs recientemente y es muy variable en su organización anatòmica. La neocorteza se observa sòlo en mamíferos.
- El cerebro en evlución Morgan pagina 170.
- Corteza prefrontal: región asociada con los más altos niveles de función cognitiva. Dirige pensamientos complejos y acciones. Su daño produce disfunción ejecutiva que produce inatención a lo importante, alteración en los planes de conducta y en el control de impulsos. Home Research People Publications Links Software Earl Miller's homepage Miller Lab @ MIT The Neural Basis of Cognition Our research interests center around the neural mechanisms for voluntary, goal-directed, behavior. Much effort is directed at the prefrontal cortex, a brain region associated with the highest levels of cognitive function. We combine a sophisticated behavioral methodology with techniques for examining the activity of groups of neurons. The prefrontal cortex (PFC), a cortical region at the anterior end of the brain, has long been known play a central role in orchestrating complex thoughts and actions. Its damage or dysfunction seems to result in a loss of the brain's &quot;executive&quot;. It disrupts our ability to ignore distractions, hold important information &quot;in mind&quot;, plan behavior, and control impulses. Cross-species comparison of the prefrontal cortex. Note its relatively large size in primates. Results from our laboratory suggests that the PFC provides an infrastructure for the rapid synthesis of the diverse information. Its major function may be to acquire and implement our internal representations of the &quot;rules of the game&quot; needed to achieve a given goal in a given situation. This could lay the foundation for the complex and elaborate forms of behavior observed in primates, in whom this structure is most elaborate.
- http://www.google.com.co/imgres?imgurl=cogsci.ucsd.edu/~sereno/fig4.gif&imgrefurl=http://cogsci.ucsd.edu/~sereno/brain.html&h=619&w=438&prev=/images%3Fq%3Dprimates%26start%3D80%26svnum%3D10%26hl%3Des%26lr%3D%26ie%3DUTF-8%26oe%3DUTF-8%26sa%3DN Human visual cortical areas Anders Dale and I have developed several high resolution methods for mapping visual areas in humans in collaboration with Roger Tootell and the Massachusetts General Hospital functional NMR group in Charlestown (see Dale and Sereno, 1993; Sereno et al., 1995; Tootell et al., 1995). In the course of this work, we developed a method for reconstructing the complete cortical surface of individual subjects from MRI images. Functional MRI data is then painted onto these surfaces, which can be gently 'inflated' to reveal portions of the cortex normally hidden in sulci. Here are some images from that work. This is Anders' brain. Schematic summary of retinotopic visual areas in the owl monkey, the macaque monkey, and the human at the same scale in (A) and approximately normalized by the area of V1 in (B) (human V1 is twice the area of macaque V1, with larger ocular dominance columns and cytochrome oxidase blobs, but a similar number of cells). Visual areas in humans show a close resemblance to visual areas originally defined in monkeys. The anterior border of visual cortex in humans was estimated using the superior temporal sulcus and intraparietal sulcus as landmarks. In (C), the mapping functions (scale on left axis) and magnification factor functions (scale on right axis) are shown for the upper field representations of human V1, V2, VP and V4. The V1 mapping functions for owl monkeys (OM*, dotted) and macaque monkeys (MM*, dashed) shown at the left were scaled up to match the overall size of human V1. An increased emphasis on the center of gaze in human V1 is evident.
- A medida que en el curso de la evolución se agrandaban las estructuras visuales, disminuía el tamaño de las estructuras olfatorias. Esta consesiòn mutua entre ofato y visiòn refleja un aumento de la dependencia de la comunicaciòn social visual mediante gestos y expresiones faciales y una disminuciòn del uso de señales olfatorias. Si se comparan distintas especies de primates el Bulbo Olfatorio OB experimenta una reducciòn de tamaño a medida que aumenta la corteza visual primaria V1 El cerebro en evoluciòn MOrgan pag 154
- Los bastones sòlo tienen un tipo de pigmento: la rodopsina. Un baston: 100 millones de molèculas de rodopsina. 7. SURGIMIENTO Y EVOLUCION DE LA VISION DEL COLOR Los pigmentos fotorreceptores de la retina se produjeron gracias a una serie de duplicaciones genéticas (Nathans, Thomas, & Hogness, 1986). Hace 500 millones de años se duplicó el gen de la proteína de los fotorreceptores y las copias divergieron con respecto a la función. Un gen produjo un fotorreceptor sensible a niveles bajos de iluminación, que corresponde al origen de los bastones que nos permiten ver en la oscuridad. El segundo gen produjo un fotorreceptor que requería una mayor iluminación, que corresponde al origen de los conos. En el curso de la evolución el gen del fotorreceptor tipo cono experimentó nuevas duplicaciones que produjeron proteínas dispares respecto a la sensibilidad a distintas partes del espectro visible. Esta es la base del origen de la visión dicromática en los vertebrados y mamíferos. Hace unos 40 millones de años, en los antecesores de los actuales simios y seres humanos se produjo una duplicación del gen para el pigmento de cono preferiblemente sensible a la longitud de onda más larga que dio como resultado primates con tres tipos de pigmentos de conos y visión tricromática como la de los humanos. Los animales con visión dicromática adquirieron ventajas de supervivencia al acceder a la posibilidad de discriminar frutos maduros y verdes.
- Rod and Cone Density on Retina Cones are concentrated in the fovea centralis. Rods are absent there but dense elsewhere. Measured density curves for the rods and cones on the retina show an enormous density of cones in the fovea centralis. To them is attributed both color vision and the highest visual acuity. Visual examination of small detail involves focusing light from that detail onto the fovea centralis. On the other hand, the rods are absent from the fovea. At a few degrees away from it their density rises to a high value and spreads over a large area of the retina. These rods are responsible for night vision, our most sensitive motion detection, and our peripheral vision.
- Esquema simplificado de las àreas corticales visuales y de sus conexiones. Hay una divergencia en el flujo de información visual a partir de la corteza estriada V1 que comienza con las àreas V2 y MT. Una vìa se dirige dorsalmente en el cortex parietal posterior PG y la otra ventralmente en el cortex temporal inferior (TE). Suponemos que estas dos vìas divergentes sirven para transmitir la una la percepción del espacio y la otra la identificaciòn de los objetos. Ungerleider, 1985. Evolution du cereveau et crèatrion de la conscience. JOHN ECLLES. PAG 169.
- Nervio optico: un millòn de fibras.
- Breaking the Code of Color: Red, Green, and Blue Cones In bright light, then, when the cones are active, how do we perceive colors? Nathans' ambitious plan to isolate the genes that coded for the three color receptor proteins depended on Wald's view that the genes all evolved from the same primordial ancestor. The only visual receptor protein that had been studied with any intensity at that time was bovine rhodopsin—from the rod cells of cows' eyes. Scientists had purified bovine rhodopsin and deduced the sequence of a fragment of the DNA that coded for it. Nathans used this information to construct a lure—a single strand of DNA—with which he fished out the complete gene for bovine rhodopsin from a sea of bovine DNA. Next he used part of this bovine gene as a lure to catch the gene for human rhodopsin from the jumble of DNA in a human cell. This took less than a year &quot;because the genes for human and bovine rhodopsin are virtually identical, despite an evolutionary distance of 200 million years between cattle and humans,&quot; Nathans says. Finding the human genes for the color receptors proved more challenging, however, since these genes are less closely related to the gene for rhodopsin. Nathans began to sift through DNA from his own cells. &quot;I figured I'd be an unlimited source of DNA as long as I kept eating,&quot; he says. Eventually he fished out some pieces of DNA that belonged to three different genes, each of them clearly related to the rhodopsin gene. &quot;This coincidence—three genes, three types of cones—didn't escape our notice,&quot; he said. Furthermore, two of these genes were on the X chromosome—&quot;exactly what one would expect,&quot; says Nathans, &quot;since defects in red and green color vision are X-linked.&quot; By experimenting with prisms as early as 1672, Isaac Newton made the fundamental discovery that ordinary &quot;white&quot; light is really a mixture of lights of many different wavelengths, as seen in a rainbow. Objects appear to be a particular color because they reflect some wavelengths more than others. A red apple is red because it reflects rays from the red end of the spectrum and absorbs rays from the blue end. A blueberry, on the other hand, reflects the blue end of the spectrum and absorbs the red. Thinking about Newton's discovery in 1802, the physician Thomas Young, who later helped decipher the hieroglyphics of the Rosetta Stone, concluded that the retina could not possibly have a different receptor for each of these wavelengths, which span the entire continuum of colors from violet to red. Instead, he proposed that colors were perceived by a three-color code. As artists knew well, any color of the spectrum (except white) could be matched by judicious mixing of just three colors of paint. Young suggested that this was not an intrinsic property of light, but arose from the combined activity of three different &quot;particles&quot; in the retina, each sensitive to different wavelengths. We now know that color vision actually depends on the interaction of three types of cones—one especially sensitive to red light, another to green light, and a third to blue light. In 1964, George Wald and Paul Brown at Harvard and Edward MacNichol and William Marks at Johns Hopkins showed that each human cone cell absorbs light in only one of these three sectors of the spectrum. Wald went on to propose that the receptor proteins in all these cones were built on the same plan as rhodopsin. Each protein uses retinal, a derivative of vitamin A, to absorb light; and each tunes the retinal to absorb a different range of wavelengths. Wald believed that the three receptor proteins in cones probably evolved from the same primordial gene—and so did rhodopsin. They were all &quot;variations on a central theme,&quot; Wald wrote in his Nobel lecture. This evolutionary message was music to Nathans' ears. It meant that if the gene encoding only one receptor protein could be located, the genes encoding the other receptor proteins could be found by the similarity of the sequence of bases in their DNA. &quot;I realized while reading Wald's lecture,&quot; says Nathans, &quot;that Wald had laid out the whole problem of the genetic basis of color vision, and that this problem was now solvable, completely solvable, by molecular genetic methods.&quot; Wald had taken the problem as far as he could, Nathans pointed out. &quot;But lacking these molecular methods, he couldn't go any further.&quot; — Geoffrey Montgomery < Previous | Top of page | Next >
- Color Blindness The term color blindness is something of a misnomer. Very few (~1 in 105) people cannot distinguish colors at all. Most &quot;color-blind&quot; people actually have abnormal color vision such as confusing the red and green of traffic lights. As high as 8% of the males in some populations have an inherited defect in their ability to discriminate reds and greens. These defects are found almost exclusively in males because the genes that encode the red-absorbing and green-absorbing opsins are on the X chromosome. [Discussion of X-linkage] The X chromosome normally carries a cluster of from 2 to 9 opsin genes. The minimum basis for normal red-green vision is one gene that absorbs efficiently in the red and one that absorbs well in the green (chromosome 1 in the figure). Multiple copies of these genes are also fine ( 2 and 3 ). Males with either a &quot;green gene&quot; or &quot;red gene&quot; missing are severely color blind ( 4 and 5 ). However, if all the red genes carry mutations (this seldom seems to be the case for the green genes - nobody knows why), then they may have red-green color blindness that ranges from mild to severe depending on the particular mutations involved ( 6 ). The rule seems to be that the more the mutations shift the pigment towards green, the more serious the defect. However, a large number of mutations doesn't always produce serious defects. Multiple mutations in a single gene may offset each other producing only mild defects. And as long as one normal copy of each gene is present, the presence of additional mutated genes seldom produce a serious problem ( 7 ).
- The cones in a typical human eye have the ability to separately sense three different portions of the spectrum. We identify these peak sensitivities as red, green and blue - the primary colors. All rod light sensors have the same broadband sensitivity and therefore only provide luminance information. Rods cannot create color images. The brain and nervous system perform extensive processing of the rod and cone outputs in order to generate an image. Our eyes have three sets of sensors with peak sensitivities at light frequencies that we call red (580 nm), green (540 nm) and blue (450 nm). Light at any wavelength in the visual spectrum range from 400 to 700 nanometres will excite one or more of these three types of sensors. Our perception of which color we are seeing is determined by which combination of sensors are excited and by how much. The following illustration shows the spectral sensitivity of the typical human visual system. It is customary to denote the RGB sensors with the Greek letters Rho (red), Gamma (green) and Beta (blue).
- En un mamìfero primitivo el campo visual es casi panoràmico y las àreas visuales corticales del cerebro son pequeñas. La primera àrea visual V1 aparece en rojo, la segunda V2 en naranja. Las ubicaciones de V1 y V2 se basan en los estudios de Jon Kaas et al sobre los erizos. Los bulbos olfatorio OB son grandes, lo que refleja la gran importancia que tenìa el sentido del olfato en los mamìferos primitivos. El cerebro en evoluciòn MOrgan pag 129
- En un primate primitivo, los ojos grandes estan dirigidos hacia delante y hay mucho solapamiento binocular entre los campos visuales de los dos ojos. Los bulbos olfatorios son más pequeños que en los mamìferos primitivos. La primera àrea visual aparece en rojo V1. la segunda V2 en naranja. El tercer nivel de àreas visuales en amarillo. El àrea MT en azul oscuro. La corteza visual inferotemporal en verde. La corteza visual de la corteza parietal posterior en marròn y la corteza visual TP en púrpura. El cerebro en evoluciòn MOrgan pag 130
- Datos de ADN indican que la primera domesticaciòn de los lobos ya se produjo hace 135.000 años. Arriba: un hombre comparte comida con un cachorro igual que los lobos comparten carne con las crìas en su manada. Un perro utiliza sus agudos sentidos para localizar presas. Abajo un perro muerde a una presa para agarrarla. Los perros gracias a su velocidad y vogor persiguen y atrapan presas más facilmente que los seres humanos. Cuando una familia unida de seres humanos y perros se agrupa entorno al fuego en la noche. Uno de los perros detecta y rechaza a intrusos potenciales. Los perros son tambièn una fuente de calor en las noches frías. La domesticaciòn de los lobos otorgò una gran ventaja selectiva a los seres humanos que la llevaron a cabo. El cerebro en evoluciòn MOrgan pag 215.
- Evolución y transformaciòn de los huesos de la mandìbula en osìculos del oído medio en mamìferos. En el DIMETRODON, los hueso AURICULAR Y RECTANGULAR, formaban parte de la articulaciòn de la madìbula, el estribo conducía el sonido desde el tímpano hasta los receptores del sonnido en el oido interno. En los mamìferos , el articular se transformò en MARTILLO Y el rectangular en el Yunque del oìdo medio. El martillo y el yunque junto con el estribo constituyen la cadena de osìculos que transmite el sonido desde el tìmpano al oìdo interno que era el lugar de otra importante innovaciòn de los mamìferos, LAS CELULAS CILIADAS EXTERNAS. Obérvese que en el dimetrodòn un puntal oseo llamado barra post-orbital protegìa el ojo. Esto desapareciò en los mamìferos tempranos, lo que indica la menor imoprtancia de la visiòn en estos animales. El cerebro en evoluciòn MORGAN pagina 104.
- Imagen de esterocilios de las cèlulas ciliadas internas (arriba) y las celulas ciliadas externas (abajo) en el oìdo interno del Ornitorrinco- un monotrema- Las cèlulas ciliadas externas son una caracterìstica exclusiva de los mamíferos y está presente en todos ellos. El cerebro en evoluciòn MORGAN pagina 105.
- Escena del triásico tardìo, hace unos 200 millones de años. Una crìa de mamìferos se ha perdido tras alejarse de su nido y està emitiendo gritos de alta frecuencia audibles para su madre (pero no para un depradador cercano), alertàndola del peligro de su pequeñuelo. Al estar los gritos bastante por encima de la escala auditiva de los reptiles, el despistado depredador no es conscientes del apuro de la crìa. El cerebro en evoluciòn MORGAN pagina 107.
- A la izquierda nuestros ancestros primates y no-primates. Las lìneas verdes atrás representan la lìnea de los primates no-humanos y la lìnea del medio representa una lìnea que no lo fue y al frente vemos nuestra lìnea marchando hacia el futuro. The evolutionary history of humans Here we see the evolution of human beings. To the left are our primate, and pre-primate, ancestors. The green lines in the back of the slide represent a line of non human primates. The middle line a lineage that didn’t make it. At the front we see our line marching confidently into the future. The diagram is quite old and a bit out of date. It is form an old issue of Time Magazine. But I like the artwork in it. It gets across the message of human evolution in a nice way.
- Esquema de la filogènesis de los homínidos. Las cifras de la izquierda expresan el nùmero de millones de años antes del presente TOBIAS 1983. La base del tronco del arbol sombreada podrìa ser ocupada por los homìnidos fòsiles. Evolution du cereveau et crèatrion de la conscience. JOHN ECLLES. PAG 35.
- Map showing that modern humans evolved in Africa before spreading to other parts of the world
- nrg news update • index • ancient DNA - not just old but old and cold in 'Nature' The retrieval of ancient DNA from two Neanderthal skeletons found in Mezmaiskaya, Russia and Feldhofer, Germany and has fuelled demand for more of the same. But a group of British experts has warned the science community not hold its breath. In this week's Nature magazine, the group says its calculations suggest that the DNA may have survived only because of unusually favourable circumstances - the specimens are geologically young and the average temperature of their cave sites low - and that very few other Neanderthal sites could be expected to produce useful samples of DNA. What concerns the group is that the successful retrieval of the DNA could spark a rush to analyse other Neanderthal samples . . . possibly to destruction. 'We recommend that any additional Neanderthal destined for destructive analysis should be carefully selected, taking into account its integrated thermal history', says the group, comprising Matthew Collins and Colin Smith , both of Newcastle University, Andrew Chamberlain of Sheffield University, Michael Riley of Birmingham University, Alan Cooper of Oxford University and Chris Stringer from the Natural History Museum in London. The group calculated the likely deterioration of DNA for a series of fossils, less than 60,000 years old, which had been found at sites for which there was reliable climatic data. Since temperature is the critical factor, the likely rate of DNA deterioration was expressed in terms of its 'thermal age'. The calculation showed that bones with a thermal age greater than that of the Feldhofer Neanderthal failed to yield DNA. When other Neanderthal sites from Northwestern Europe were subjected to the same analysis, only 9 of the 39 cave sites proved to be thermally younger that Feldhofer, and none strikingly so.Dr Matthew Collins, of Newcastle University's Institute of Fossil Fuels and Environmental Geochemistry, recently reported that proteins could survive in bones for much longer than previously believed (New Scientist 'In Brief', 06/01/01).
- El tamaño del cerebro se triplicó durante los últimos 3 millones de años. Lucy (australopitecus aferensis) tenía un cerebro de chimpancè de unos 400cc. El homo ERECTUS evolucionó hace un millón y medio de años con una capacidad cerebral de 1.000 cc. Es el primer hombre peligroso porque podìan planificar como no lo podian hacer los primeros humanoides. El H ERECTUS tenia limitaciones cerebrales congénitas. Su lenguaje era bastante primitivo. HOMO SAPIENS apareciò en la escena hace unos 100.000 años. Su cerebro tambièn es congènitamente limitado ya que no ha podido resolver los problemas de la guerra y la pobreza. The evolution of the human brain Brain size tripled during the last three or so million years. Lucy (Australopithecus afarensis) had a chimpanzee-like brain size of about 400 cc. Homo erectus evolved about a million and a half years ago with a brain capacity of about 1,000 ccs. I think of H. erectus as the first really dangerous man because he/she could plan and scheme in a way that earlier humans likely could not. However, H. erectus had congenital brain limitations. His/her language was likely quite primitive. Homo sapiens probably came on the scene about 100,000 years ago. His/her brain is also congenitally limited. Eliminating war and poverty, and other social evils may be obvious to little green people from Alpha Centauri, but we may never be able to understand how to do it, even if it is explained to us, just as chimpanzees can never understand algebra no matter how carefully it is explained to them. Nevertheless, the nature of our brain has been an issue of both scientific and philosophic concern for a very long time.
- Evolution du cereveau et crèatrion de la conscience. JOHN ECLLES. PAG 32.
- Noam Chomsky In order to establish whether chimpanzees are capable of understanding human language we first must define what human language is. The noted linguist Noam Chomsky offers perhaps the best comprehensive definition of human language. First, he says that human language has structural principles such as grammar or a system of rules and principles that specifies the properties of its expression. Second, human language has various physical mechanisms of which little is known but it does seem clear that &quot;laterization plays a crucial role and that there are special language centers, perhaps linked to the auditory and vocal systems&quot;(Chomsky, 1980). The third quality of human language is its manner of use. Human language is used for expression of thought, for establishing social relationships, for communication of information and for clarifying ideas. Another characteristic of human language is that it has phylogenetic development in the sense that language evolved after humans had separated from the other primates. Therefore language must have had a selective advantage and must coincide with the proliferation of the human species. Finally, human language has been integrated into a system of a cognitive structure(Chomsky,1980). El lenguaje humano 1. Tiene una gramática universal 2. Tiene unos mecanismos físicos: aparato vocal, centros, lateralización 3. El lenguaje tiene un so para expresar las ideas, establecer relaciones sociales,comunicar información. 4. Es una ventaja selectiva en la especie humana y se integra a una estructura cognitiva Chomsky argumentó que la habilidad de los niños para adquirir la gramática de su primer idioma, y la habilidad de los adultos para fácilmente usar esta gramática, sólo puede explicarse si suponemos que todas las gramáticas son variaciones de una sola y genérica &quot;gramática universal&quot; con la que los cerebros humanos vendrían equipados por nacimiento, mediante un &quot;órgano de idioma&quot; que contendría este plano formal del lenguaje ingénito en nuestras neuronas. Se ofrecía esta teoría como la sola respuesta creíble a este al parecer insuperable problema de aprendizaje, tanto más desconcertante si consideramos que cada niño de una cultura diferente aprende con igual naturalidad el idioma propio de ella; según lo planteó el humorista en los célebres versos: Admirose un portugués al ver que en su tierna infancia todos los niños de Francia supiesen hablar francés. El lenguaje está todo el tiempo bajo la poderosa presión selectiva de tener que coincidir con las conjeturas probables de los niños, ya que ellos son el vehículo mediante el cual las lenguas se van reproduciendo de una generación a la otra. Curiosamente, &quot;las lenguas necesitan de los niños mucho más que lo que los niños necesitan de las lenguas&quot;. ( DEACON 97 , pp. 107-109) Esa es precisamente la implicación que la obra de Deacon ha hecho explícita recientemente: la forzosa coevolución del lenguaje y el cerebro, que hace totalmente innecesaria la hipótesis innatista de Chomsky y sus seguidores Los niños humanos parecen preadaptados a conjeturar las reglas de sintaxis correctamente, porque las lenguas evolucionan de tal manera que incorporen en sus sintaxis los patrones conjeturales más frecuentes. Las operaciones lingüísticas que puedan ser aprendidas más rápido y fácilmente por los niños tenderán a pasar a la nueva generación con más efectividad y fidelidad que aquellas que les resulten difíciles de aprender. Esta situación es homóloga a la representada por el reto que enfrentaron las computadoras PC frente a las computadoras Apple: el sistema operativo WINDOWS debió sustituir al sistema DOS porque el primero era más fácil de aprender a usar por los usuarios que el segundo.
- Kim, Relkin, Lee, & Hirsch’s 1997 study on “how multiple languages are represented in the human brain” revealed that, within Broca’s area, second languages acquired outside childhood “are spatially separated from native languages”(p.171) as opposed to languages acquired during early childhood significantly overlap each other (see fig.3 ) Moreover their study revealed that within Wernicke’s area there is little or no separation regardless of the age of second language acquisition. Kim et. al. (p.173) suggest that on the basis of their findings, “the distinction between native and second languages may be less for younger ages of exposure to a second language”. The early bilingual subject acquired Turkish and English simultaneously during early childhood. The image, “obtained through functional magnetic resonance imaging (fMRI) to determine the spatial relationship between native and second languages in the human cortex” reveals that regardless of what language is used elevated activity occurs within the same part of Broca’s area. The late bilingual subject revealed “distinct but adjacent centers of activation” during the use of their native English language or French second language. Given that language is innate or at least innately discoverable any language continuously exposed to from birth is acquired naturally. If the sensitive period of language acquisition is within the first 4 to 6 years then it should hold that adequate exposure to a second language during this time will be more beneficial simply due to the brains own development phase and plasticity. This is particularly important in terms of achieving native competence in grammar and word order. For monolingual parents living within their own monolingual society it is possible to raise a child bilingually however, much will depend on the availability of resources and support and their own commitment.
- What knowledge is needed to use language? Tacit knowledge is the knowledge of how to perform a task ; e.g., riding a bike, stick shift Explicit knowledge is the knowledge of the processes or mechanisms used in these acts Four broad areas of Language Knowledge: Semantics: the meanings of sentences & words Syntax: the grammatical arrangement of words Phonology: the system of sounds in a language Pragmatics: the social rules involved in language use What cognitive processes are involved? People do not know explicitly; infer from behavior
- Ape Language Projects Attempts to teach human language to apes. Viki : chimpanzee raised by Hayes (1951), treated like a daughter Learned to say 4 words: mama, papa, cup, up . Chimp vocal tract incapable of producing many human speech sounds.
- COMPARISON of the head and neck of a modern human and a (reconstructed) Neanderthal shows the differences in the structure of the vocal tract. The much longer pharynx in the modern human is what makes possible the full range of sounds demanded by articulate speech. DECEMBER 2001 Copyright 2001 Scientific American, Inc.
- The final project that I wish to look at was started in 1973 by Herb Terrace. Terrace's goal was to amass and analyze a large body of data through detailed analysis of a chimpanzees communicative behavior. He went about this by examining a large body of the ape's utterances for regularities of a language order and would thereby decide whether a chimp could use one or more rules of finite state grammar. The chimp that was used for this experiment was a two week old chimp named Nim Chimpsky (obviously a play on Noam Chomsky) but work with him did not officially begin until he was nine months old. Nim was taught the pidgin sign language that was used by the Gardners as well as the molding and imitation method that they had used on Washoe. During the forty four months that Nim was studied he learned 125 signs, most of which were common and proper nouns , though he also learned many verbs and adjectives, as well as a few pronouns and prepositions(Terrace,1983). In the months that Nim was observed his teacher's recorded 20,000 of his utterances which consisted of two or more signs. In many cases it was found that Nim used particular signs in either the first or second position, no matter what other signs that sign was combined with. For example &quot;'more' occurred in the first position in 855 of the two sign utterances in which 'more' appeared, and of the 348 two sign combinations containing 'give' 78% had 'give' in the first position&quot;(Terrace,1983).
- Nim Chimpsky: chimp raised by Herb Terrace (1980) exposed to ASL produced long, repetitive utterances (e.g. HURRY GIMME GIMME HUTTY POTATO GIMME HURRY POTATO ) Careful analyses of data revealed random word order (no grammar), much repetition. Re-analysis of Washoe data revealed similar pattern.
- Carta citoarquitectónica del cerebro humano dibujada por BRODMANN. Las àreas estan marcadas por símbolos. A: cara externa del hemisferio izquierdo. b: cara interna del hemisferio derecho Evolution du cereveau et crèatrion de la conscience. JOHN ECLLES. PAG 115 Carta citoarquitectónica del cerebro humano dibujada por BRODMANN. Las àreas estan marcadas por símbolos. A: cara externa del hemisferio izquierdo. b: cara interna del hemisferio derecho Evolution du cereveau et crèatrion de la conscience. JOHN ECLLES. PAG 115
- In humans, the most obvious functional specialization is speech and language abilities. In the mid-1800s, Paul Broca (a French neurosurgeon) identified a particular area of the left hemisphere that plays a primary role in speech production. Shortly afterwards, a German neurologist, Carl Wernicke, identified another part of the left hemisphere primarily concerned with language comprehension. Most humans (but not all) have left hemisphere specialization for language abilities. The only direct tests for speech lateralization are too invasive to use on healthy people, so most of what we know in this area comes from clinical reports of people with brain injuries or diseases. Based on these data, and on indirect measures, we estimate that between 70% to 95% of humans have a left-hemisphere language specialization. That means that some unknown percentage of humans (maybe 5% to 30%) have anomalous patterns of specialization. These might include: (a) having a right-hemisphere language specialization or (b) having little lateralized specialization. The more one knows about the neurological mechanisms underlying language abilities, the more complicated these issues become. For instance, some language functions (like parosody -- the emotive content of speech) is specialized in the right hemisphere of people with left-hemisphere language specializations. The bottom line is that, despite overly-simplistic descriptions of left-brain / right-brain stuff one finds in introductory textbooks and the public press, there is still a great deal about brain lateralization that we simply do not yet understand.
- Figure from the News and Views summary by Ghazanfar (click to enlarge) - Chimpanzees are phylogenetically between macaques and humans in the primate lineage, and the similarly 'in between' pattern of their arcuate pathway terminations strongly suggest a gradual evolution of this pathway.(a) Changing patterns of connections between frontal cortical areas and the temporal lobe in humans, chimpanzees and macaque monkeys. AS, arcuate sulcus; CS, central sulcus; IFS, inferior frontal sulcus; IPS, intraparietal sulcus; PS, principal sulcus; PrCS, precentral sulcus; STS, superior temporal sulcus. (b) The voice area in the rhesus macaque relative to other auditory cortical areas and where the voice area would be if it were in a similar location as the human voice area. LS, lateral sulcus; IOS, inferior occipital sulcus; STS, superior temporal sulcus; other labels refer to cytoarchitectonic areal designations. The lateral sulcus is cut open to reveal the superior temporal plane. In this plane, the core region is thought to contain 'primary-like' areas, responding best to pure tones, whereas the surrounding belt areas are more responsive to complex sounds. The voice area in macaques is anterior to the core and belt regions. INS, insula; IT, inferotemporal cortex; Tpt, temporoparietal area.
- Anatomical correlation : Nonfluency indicates damage to the frontal language regions anterior to the fissure of Rolando Fluency indicates that these areas are intact
- La recherche # 289 Julio de 1996 Fig 7 Pag 30: A la izquierda: distribución del agua marcada con oxígeno 15, un marcador de débito sanguíneo cerebral local, observada por TEP en un corte de cerebro en un sujeto durante una tarea control durante la cual el sujeto está inmóbil sin estimulación externa. En el centro: la misma cartografía mientras que el mismo sujeto genera silenciosamente verbos asociados a palabras comunes. A LA DERECHA: resta de las dos imágenes mostrando Se muestra la diferencia entre las dos cartografías que mostraron activación cerebral en tarea diferentes y se obtiene una imagen que superpuesta a la RNM del mismo sujeto. Se demuestra que el área de BROCA (en el Lob Frontal izquierdo) se activa en esta tarea que no requiere ninguna articulación.
- La recherche # 289 Julio de 1996 Fig 5 Pag 29 Cartografía anatomofuncional de una tarea de lenguaje en un sujeto sano, realizado con PET y RNM. La generación silenciosa de verbos provoca en el sujeto un aumento en débito sanguíneo cerebral detectado por tomografía por emisión de positrones (Zona naranja) La superposición de esta imagen de activación sobre las imágenes anatómicas obtenidas por RNM en el mismo sujeto demuestra que esta activación está localizada en el área de Broca.
- Fig. 1 Pedigree of KE family. Filled shapes = affected members; open shapes = unaffected members; circles = females; squares = males; / = deceased. Familia estudiada desde 1990 con trastorno específico del desarrollo del lenguaje En 1998 encontraron ligamiento a un fragmento en el cromosoma 7 que llamaron SPCH1 En la prensa se reportó como el gen de la gramática Ahora gracias una persona no relacionada con la familia que tenía un trastorno muy similar y una translocación cromosómica afectando el semgento SPCH1 Lain et al han ligado el trastorno al gen FOXP2 Una guanina ha sido re-emplazada por adenina en todos los afectados y no en todos los no afectados de la familia ni en 360 cromosomas de la población general. Este cambio de aminoácido produce una sustitución de una histidina por arginina en un dominio del gen lo cual altera la proteína que codifica. Posiblemente este gen tiene que ver la determinación del desarrollo de los circuitos cerebrales que conforman el aparto del lenguaje, ya que es un gen muy comprometido en funciones de neurodesarrollo. Tanto en el caso de la traslocación como en la familia sólo hay un alelo afectado, lo que sugiere un trastorno autosómico dominante.
- Top: Part of the first “language” gene to be identified, transcription factor FOXP2, with the mutation that causes a severe speech and language disorder colored red. FOXP2 is a gene orchestrating the development of brain circuitry for the precise coordination of movement in mammals. When it’s faulty, humans lose the ability to accurately control the muscles used in speech. The image is from Dr. Simon Fisher of the University of Oxford, who was part of a team that identified this gene with the help of three generations of the KE family, whose pedigree diagram is shown below. Family members with the inherited disorder are shown by the red squares (males) and circles (females). Until recently, it was thought that two areas of the brain’s left hemisphere shared language duties, with Broca’s area responsible for syntax, the production of sentences, and Wernicke’s area handling semantics, the meaning of what’s being said. It’s true that the two areas, connected by a thick bundle of nerve fibers (pink), work closely together, but they’re not the only areas involved.
- GENE STRUCTURE The FOXP2 gene contains 17 exons. There are 2 additional exons at the 5-prime end of the gene that are alternatively spliced. There are 4 alternatively spliced forms of FOXP2. Form I has an ORF of 2,145 basepairs encoding 715 amino acids beginning with the ATG at the beginning of exon 2. Form II includes alternative splicing of exon 3b and has an ORF of 2,220 basepairs encoding 740 amino acids. Forms III and IV are similar to forms I and II except that the 58-bp exon 3a is included, which shifts the frame such that the ORF begins in exon 4 rather than exon 2; both result in a protein of 623 amino acids. The polyglutamine tract is encoded by exons 5 and 6 (NCBI).
- Figure 2 Silent and replacement nucleotide substitutions mapped on a phylogeny of primates. Bars represent nucleotide changes. Grey bars indicate amino-acid changes.
- El equipo de Leipzig secuenció el gen FOXP2 en varios primates: chimpancé, gorila, orangután, y Macacus rhesus , así como en el ratón y lo comparó con la secuencia del gen en humanos. El gen codifica una proteína de 715 aa, y es semejante a otros miembros de una familia de genes reguladores que están implicados en el desarrollo embrionario. Hay solamente tres cambios en los aminoácidos de la secuencia de la proteína, los cuales pueden haber dado una ventaja evolutiva a los homínidos. La fijación del gen en población humana ocurrió con un 95% de probabilidad hace 120.000 años y, con toda seguridad, en los últimos 200.000 años. Esto es interesante porque corresponde a la época de aparición del hombre entre los homínidos (17). Esto parecería apoyar la idea de ver el lenguaje como una ventaja selectiva de la especie humana, que tiene una gramática universal y unos mecanismos físicos que involucran el aparato vocal y algunos centros cerebrales.
- Una pareja de cambios en un gen hace unos 200.000 años puede ser la razón de que los monos sigan ligados a los árboles y los humanos puedan recitar poesías para comunicarse. Los cientìficos identificaron el gen FOXP2, el primero ligado directamente a la habilidad del lenguaje. Los cientìficos estudiaron la proteína que controla en humanos, en gorilas, en chimpancès, orangutan y en ratones. Descubrieron un leve cambio de aminoácido en la proteína humana que no fue encontrada en ninguno de los otros animales. Este cambios puede ser una gran razón para que los humanos las estructuras de la cara y la mandìbula que hicieran posible el habla y el lenguaje. El lenguaje nos hace humanos y hace posible la cultura. Esta habilidad para transmitir conocimiento es lo que más impacto ha tenido en la civilización. Los miembros de la familia KE con severos trastornos del lenguaje no tienen dos copias normales del gen FOXP2 La copia alterada lleva a una inmobilidad de los labios, de la lengua y de la boca que hace su habla incomprensible. También tienen dificultad para comprender la estructura del lenguaje y la gramática. FOXP2 como muchos genes es un gen multifuncional. No es importante solamente para el habla sino que es crucial para el desarrollo de los pulmones en los ratones, y es necesario para el desarrollo cerebral. El cambio de FOXP2 en humanos y su expansiòn sucediò hace 120.000 a 200.000 años. Es durante este tiempo que se desarrollaron los humanos modernos. El habla antigua y el lenguaje no dejan fósiles así que hay mucha especulación de cómo progresan. Los gorilas y otros monos tienen sus propias formas de comunicación verbal y gestual. Ellos tienen gestos manuales, faciales y verbales. No hay muchas diferencies entre el ADN de un humano y un chimpancè y aùn entre un huamano y una ballena. Pero el conocimiento de FOXP2 Está revelando un pequeño número de mutaciones de ADN que puede llevar a diferencias importantes en las caracterìsticas fìsicas. Although they can't speak like humans, orangutans, gorillas and other higher primates have their own forms of verbal communication and physical gestures. A couple of changes in one gene about 200,000 years ago may be the reason apes still pound the ground -- and humans can recite poetry to communicate. Scientists identified a gene last year called FOXP2, the first to be directly linked to language ability. Researchers then studied the gene and the protein it produces in humans, as well as in gorillas, chimps, orangutans and mice. They discovered a slight amino acid change in the human protein, which was not found in any of the other animals. That change may be a big reason humans developed the face and jaw structures, which make the profound capabilities of speech and language possible. Just how important is language to what makes us human? &quot;It is perhaps the most important feature,&quot; said Wolfgang Enard, who detailed these findings in the online edition of the British journal Nature . &quot;It makes culture possible. This ability to transfer knowledge has had the most impact on civilization,&quot; said Enard, who worked with Svante Paabo and others at the Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology in Leipzig, Germany. While scientists worldwide labor to unlock the secrets of about 60,000 human genes, the case of FOXP2 includes a fascinating human element. Since 1990, a British family known only as &quot;KE&quot; has been the focus of intense study. Across three generations, about half of family members suffered from severe language and speech difficulties. ON CNN TV For more stories about science, technology and space, watch Next@CNN at 1 p.m. ET on Saturdays and 4 p.m. ET on Sundays Researchers found those KE family members with the drastic impairments did not have two normal copies of FOXP2. The one flawed copy, they believe, led to immobility of the lips, tongue, and mouth, which makes their speech garbled. They also have difficulty understanding language structure and grammar. FOXP2, like many genes, is a multi-tasker. It's not only important for speech, but has been shown crucial for lung development in mice, and is needed for brain development. Enard says the alteration of FOXP2 in humans likely became widespread between 120,000 and 200,000 years ago. It's during that time that anatomically &quot;modern&quot; humans developed. That suggests their growing language skills helped in the expansion and success of the human race. Different forms of communication. Ancient speech and language didn't leave fossils, so there's a lot of speculation about how they progressed. As cooperation got more important, it's believed sign language developed, and was then replaced by speech as it became more flexible and efficient in communicating. Gorillas and other great apes have their own forms of verbal communication and physical gestures, says Dawn St. George, director of conservation education at the Zoologicial Society of Milwaukee, Wisconsin. &quot;They have facial, hand, and verbal gestures to communicate danger, or the discovery of a food source,&quot; said St. George, an expert in the field of popular genetics in great apes. She says gorillas that interact with humans develop additional gestures, including hugs and other signs of affection. But without the same physical structures as humans in the face, mouth, and larynx, says St. George, no amount of brain power will enable our nearest living relatives to talk. There's still great debate about the sounds and &quot;languages&quot; of other species, from dolphins and whales to parrots or songbirds. Enard said geneticists will be taking a deeper look at FOXP2, to find out what human FOXP2 does differently from other FOXP2s. There are not that many differences between the DNA of a human and a chimp, or even between a human and a whale. But, as knowledge of FOXP2 is revealing, even a tiny number of DNA mutations -- can lead to hugely important physical differences.
- Damasio y colaboradores estudiaron una población de pacientes con lesiones cerebrales. Los pacientes tenían que donominar: caras de personas famosas, nombres de animales y nombres de herramientas. Si el paciente era capaz de describir muchas de las caractarístacas del objeto se consideraba como un error de denominación. La imagen muestra los trastornos selectivos de la denominiación.Rojo indica que la mayoría de los pacientes tenían una lesión en dicha área, y púrpura indica que muy pocos pacientes tenían una lesión en esa área. A la derecha se resume la situación. El ára azul corresponde al polo temporal, el área roja a la región inferotemporal, y el área verde a la parte posterior de la región inferotemporal. Abajo los puntajes indican el porcentaje de items correctamente denominados. Los pacientes con lesiones del polo temporal denominaron sólo el 59% de las personas.
- Activación cerebral en sujetos sanos durante tareas de denominación de pesonas, animles y herramientas en PET. A la izquierda se ve la activación en la cara lateral y medial y en cuatro cortes coronales según muestran las líneas verticales punteadas. La tarea de denominar personajes activa el polo temporal bilateral, denominar animales la región IT izquierda, y denominar herramientas la paster IT posterior.
- Tres niveles de representación necesarios en el habla Representaciones semánticas Nodos lexicales (representaciones lexicales) Representaciones fonológicas Las características semánticas de cat (cuatro patas, veloz, etc) activa la palabra cat en el nodo lexical que a su vez activa los segmentos fonológicos de la palabra K, ae, t en el nivel fonológico. La información en el nivel lexical está organizada de acuerdo a categorías específicas como se sugiere en b).
- This is a lateral view of a remote cystic middle cerebral artery infarct on the left. One would imagine that this patient had aphasia because Broca's area and Wernicke's area have been severely damaged.
- ATROFIA CEREBRAL DIFUSA
- Why is it important to learn how brains are constructed? For a brain to perform all the functions that it must do, it must: 1. Detect and locate the great variety of stimulus types, sources, and happenings in the environment; 2. Make sense of all these sensory events; 3. Respond to all these features by expressing an elaborate behavioral repertoire; and 4. Make judgments, learn, and think about all these things. This diagram indicates that the circuits of the brain have evolved to extract (from the great complex flux of energies that course through space) a representation of the physical world that is realistic. Thus the brain creates a reasonable conception of reality to which the brain can behave in adaptive and creative ways. Over the last 50 years, a great number of neuronal cell groups, circuits and connections have been identified and named in the several different regions of the brain. In addition, the functions of these different nuclei and circuits have been identified. Moreover, the neuroanatomical and neurochemical mechanisms by which these circuits operated to produce and enable them to function effectively have begun to be clarified. But much remains to be done, and in the next two decades, it is estimated that modern technology will provide ever greater insight as to how the circuits of the brain perform the functions that they do. http://brainmuseum.org/circuitry/index.html
- EL lenguaje es a mi modo de ver, el producto más extraordinario que ha surgido en toda la evolución y en la historia de la cultura. Sin el lenguaje difícilmente estaríamos reunidos aquí para reflexionar sobre la EVOLUCIÓN. Es a través del lenguaje como se ha construído casi todo el sabe de la ciencia. Sin lenguaje no habría ciencia, poesía ni leteratura. Escasamente tendíamos algo de arte. El impacto del surgimiento del lenguaje en la evolución ha sido dramático. Ha invadido toas las actividades del hombre. Con toda razón Wittgenstein dijo “sólo hay un problema filósofico importante: el lenguaje. El lenguaje es el instrumento con el que pensamos la mayor parte de las cosas que pensamos sobre el universo y sobre nosotros mismos. En cierto sentido el problema del lenguaje es la piedra filosofal.