Imagen: chrisharvey. Fuente: PhotoXpress.
El misterio de la aparición de la capacidad humana de desarrollar lenguaje sigue, a día de hoy, sin ser desvelado. Pero la genética está dando algunas claves.
En 2009, científicos del Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva en Leipzig realizaron un experimento que tuvo resultados sorprendentes. Liderados por el director del proyecto Genoma Neandertal de dicho Instituto, Svante Pääbo, implantaron en ratones una mutación humana de un gen que, desde los años 90 del siglo XX, se ha vinculado al lenguaje –el FoxP2-.
Esta mutación del gen FoxP2 (que se calcula apareció hace más de medio millón de años en nuestra especie) solo la tienen hoy día los humanos, pero también estaba presente en los extintos Neandertales, de los que comienza a pensarse que, como nosotros, podían hablar.
Tras la transformación genética de los ratones llevada a cabo por los científicos del Max Planck, se detectó en ellos un cambio: sus vocalizaciones pasaron a ser más parecidas a las de los llantos de los bebés humanos, afirmaron entonces los científicos alemanes en la revista Newscientist.
Asimismo, según publicaron en Cell, se constató que los ratones transgénicos presentaban dendritas –esas extensiones delgadas de las neuronas que estas utilizan para comunicarse unas con otras- en el cuerpo estriado, que es una parte del cerebro implicada en la formación de hábitos. Los animales genéticamente modificados también fueron mejores que ratones corrientes en la formación de nuevas sinapsis o conexiones neuronales.
El FoxP2 y la capacidad de formar “conceptos”
Una nueva investigación redunda en este último descubrimiento del estudio de 2009; y vuelve a incidir en la importancia de la mutación humana del FoxP2 para la aparición del habla.
Este otro estudio se ha llevado a cabo en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), de Estados Unidos, pero en él han participado también científicos de diversas universidades europeas, entre ellos Wolfgang Enard, profesor de antropología y genética humana de la Universidad Ludwig-Maximilians de Alemania, que formó parte de la investigación de 2009; e incluso el propio Pääbo.
Se llevó a cabo con ratones transgénicos, cuyos organismos fueron preparados para expresar el FoxP2 humanizado. Estos animales aprendieron mucho más rápidamente que otros ratones, corrientes, a recorrer un laberinto. A partir de este hecho, los investigadores deducen que la versión humana del gen FoxP2 hace que resulte más fácil transformar nuevas experiencias en un hábito, lo que implica "conceptualizar".
Según explican en un comunicado del MIT, esta facilidad adquirida señala que la mutación genética del FoxP2 habría ayudado a los individuos de nuestra especie con un componente clave del aprendizaje de los idiomas: la transformación de experiencias -tales como escuchar la palabra "cristal" cuando se nos muestra un vaso de agua- en una asociación casi automática entre palabras y objetos. Este tipo de conceptualización es lo que hace posible que entendamos y hablemos cualquier lengua.
En 2009, científicos del Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva en Leipzig realizaron un experimento que tuvo resultados sorprendentes. Liderados por el director del proyecto Genoma Neandertal de dicho Instituto, Svante Pääbo, implantaron en ratones una mutación humana de un gen que, desde los años 90 del siglo XX, se ha vinculado al lenguaje –el FoxP2-.
Esta mutación del gen FoxP2 (que se calcula apareció hace más de medio millón de años en nuestra especie) solo la tienen hoy día los humanos, pero también estaba presente en los extintos Neandertales, de los que comienza a pensarse que, como nosotros, podían hablar.
Tras la transformación genética de los ratones llevada a cabo por los científicos del Max Planck, se detectó en ellos un cambio: sus vocalizaciones pasaron a ser más parecidas a las de los llantos de los bebés humanos, afirmaron entonces los científicos alemanes en la revista Newscientist.
Asimismo, según publicaron en Cell, se constató que los ratones transgénicos presentaban dendritas –esas extensiones delgadas de las neuronas que estas utilizan para comunicarse unas con otras- en el cuerpo estriado, que es una parte del cerebro implicada en la formación de hábitos. Los animales genéticamente modificados también fueron mejores que ratones corrientes en la formación de nuevas sinapsis o conexiones neuronales.
El FoxP2 y la capacidad de formar “conceptos”
Una nueva investigación redunda en este último descubrimiento del estudio de 2009; y vuelve a incidir en la importancia de la mutación humana del FoxP2 para la aparición del habla.
Este otro estudio se ha llevado a cabo en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), de Estados Unidos, pero en él han participado también científicos de diversas universidades europeas, entre ellos Wolfgang Enard, profesor de antropología y genética humana de la Universidad Ludwig-Maximilians de Alemania, que formó parte de la investigación de 2009; e incluso el propio Pääbo.
Se llevó a cabo con ratones transgénicos, cuyos organismos fueron preparados para expresar el FoxP2 humanizado. Estos animales aprendieron mucho más rápidamente que otros ratones, corrientes, a recorrer un laberinto. A partir de este hecho, los investigadores deducen que la versión humana del gen FoxP2 hace que resulte más fácil transformar nuevas experiencias en un hábito, lo que implica "conceptualizar".
Según explican en un comunicado del MIT, esta facilidad adquirida señala que la mutación genética del FoxP2 habría ayudado a los individuos de nuestra especie con un componente clave del aprendizaje de los idiomas: la transformación de experiencias -tales como escuchar la palabra "cristal" cuando se nos muestra un vaso de agua- en una asociación casi automática entre palabras y objetos. Este tipo de conceptualización es lo que hace posible que entendamos y hablemos cualquier lengua.
Ratones transgénicos con aprendizaje acelerado
Más concretamente, lo que aprendieron con mayor rapidez los ratones transgénicos que los ratones corrientes fue a recorrer un laberinto con un cruce con forma de T, en el que debían decidir si girar a la izquierda o a la derecha, basándose en la textura del suelo del laberinto, para alcanzar una recompensa en forma de comida.
La primera fase de este tipo de aprendizaje requiere del uso de lo que se conoce como memoria declarativa o explicita, que hace referencia a todos aquellos recuerdos que pueden ser evocados de forma consciente, como hechos o eventos específicos (en este caso, los ratones recordarían la textura del suelo, por ejemplo).
Pasado el tiempo, estas señales de memoria explicita se incrustan como hábitos, y quedan codificadas en el cerebro merced a la llamada memoria procedimental, que es un sistema ejecutivo que guía la actividad y que suele funcionar a un nivel inconsciente.
Este segundo tipo de memoria nos permite realizar tareas de rutina, como conducir cada día hasta el trabajo sin tener que pensar la ruta o pegar un golpe de derecha jugando al tenis, tras dar cientos de golpes de práctica.
En otra prueba realizada con los ratones en un laberinto en cruz, los científicos pudieron probar también la habilidad de los animales con cada uno de estos tipos de memoria por separado, así como la interacción entre ambos tipos.
Descubrieron que los ratones con el FoxP2 humanizado rendían igual que los ratones normales cuando tenían que usar un solo tipo de memoria, pero eran superiores cuando la tarea a aprender requería que convirtieran sus memorias declarativas en rutinas habituales. Por tanto, el hallazgo clave fue que la mutación humana del gen FoxP2 hacía más sencillo convertir acciones conscientes en comportamientos rutinarios.
Cambios en el cerebro que propiciaron el lenguaje
A nivel cerebral, los investigadores constataron que el FoxP2 humanizado activó en los ratones transgénicos genes implicados en la regulación de las conexiones sinápticas entre neuronas. También se registró en el cerebro de estos animales una mayor actividad de la dopamina, en una parte del cuerpo estriado implicada en la formación de hábitos.
Por último, las neuronas de algunas regiones del cuerpo estriado de los ratones genéticamente manipulados permanecieron apagadas durante períodos más largos, como respuesta a una activación prolongada. Se sabe que este fenómeno neuronal, conocido como depresión a largo plazo (DLP), potencia el procesamiento de información nueva por parte del cerebro.
En conjunto, todos estos cambios habrían ayudado a "sintonizar" el cerebro humano para su adaptación al habla y a la adquisición del lenguaje, señalan los investigadores. Ahora estudian cómo el FoxP2 habría interactuado con otros genes para producir efectos en el aprendizaje y el lenguaje.
Cómo se descubrió el FoxP2
El gen FoxP2, que expresa una proteína del mismo nombre, y su vínculo con el lenguaje se detectó cuando se halló una copia mutada de dicho gen en una familia británica con antecedentes de trastornos lingüísticos graves.
Los miembros de esta familia con esa mutación genética presentaban problemas para hablar y entender el lenguaje. Wolfgang Enard y su equipo comenzaron entonces a estudiar dicho gen y su relación con el habla humana.
Hoy día, se sabe que el FoxP2 se expresa en varias zonas del cerebro durante la embriogénesis, aunque no está claro si la activación del gen se produce en la fase embrionaria o si eso ocurre en el momento en que se empieza a aprender a hablar.
Sus niveles más altos aparecen en el córtex, sobre todo en estructuras subcorticales de la base del cerebro (muy próximas al cuerpo calloso): núcleos basales, tálamo y cerebelo. Además, está presente en la embriogénesis de otros órganos humanos: pulmones, intestino y corazón.
La proteína FoxP2 también ayuda
Otro grupo de investigadores, en este caso de la Universidad Johns Hopkins y otros centros de EEUU, han constatado, por otra parte, que la proteína FoxP2 (expresada por el gen del que hablamos) también desempeña un papel fundamental en el desarrollo de las conexiones neuronales vinculadas con el lenguaje; al igual que otra proteína conocida como SRPX2.
En un experimento realizado en 2013, los científicos insertaron ambas proteínas en ratones, y observaron el desarrollo de sus conexiones neuronales.
Se comprobó que la densidad de la sinapsis de estas células nerviosas había aumentado en el área del cerebro relacionada con el lenguaje. Los resultados de este otro estudio aparecieron publicados en Science ese mismo año.
Más concretamente, lo que aprendieron con mayor rapidez los ratones transgénicos que los ratones corrientes fue a recorrer un laberinto con un cruce con forma de T, en el que debían decidir si girar a la izquierda o a la derecha, basándose en la textura del suelo del laberinto, para alcanzar una recompensa en forma de comida.
La primera fase de este tipo de aprendizaje requiere del uso de lo que se conoce como memoria declarativa o explicita, que hace referencia a todos aquellos recuerdos que pueden ser evocados de forma consciente, como hechos o eventos específicos (en este caso, los ratones recordarían la textura del suelo, por ejemplo).
Pasado el tiempo, estas señales de memoria explicita se incrustan como hábitos, y quedan codificadas en el cerebro merced a la llamada memoria procedimental, que es un sistema ejecutivo que guía la actividad y que suele funcionar a un nivel inconsciente.
Este segundo tipo de memoria nos permite realizar tareas de rutina, como conducir cada día hasta el trabajo sin tener que pensar la ruta o pegar un golpe de derecha jugando al tenis, tras dar cientos de golpes de práctica.
En otra prueba realizada con los ratones en un laberinto en cruz, los científicos pudieron probar también la habilidad de los animales con cada uno de estos tipos de memoria por separado, así como la interacción entre ambos tipos.
Descubrieron que los ratones con el FoxP2 humanizado rendían igual que los ratones normales cuando tenían que usar un solo tipo de memoria, pero eran superiores cuando la tarea a aprender requería que convirtieran sus memorias declarativas en rutinas habituales. Por tanto, el hallazgo clave fue que la mutación humana del gen FoxP2 hacía más sencillo convertir acciones conscientes en comportamientos rutinarios.
Cambios en el cerebro que propiciaron el lenguaje
A nivel cerebral, los investigadores constataron que el FoxP2 humanizado activó en los ratones transgénicos genes implicados en la regulación de las conexiones sinápticas entre neuronas. También se registró en el cerebro de estos animales una mayor actividad de la dopamina, en una parte del cuerpo estriado implicada en la formación de hábitos.
Por último, las neuronas de algunas regiones del cuerpo estriado de los ratones genéticamente manipulados permanecieron apagadas durante períodos más largos, como respuesta a una activación prolongada. Se sabe que este fenómeno neuronal, conocido como depresión a largo plazo (DLP), potencia el procesamiento de información nueva por parte del cerebro.
En conjunto, todos estos cambios habrían ayudado a "sintonizar" el cerebro humano para su adaptación al habla y a la adquisición del lenguaje, señalan los investigadores. Ahora estudian cómo el FoxP2 habría interactuado con otros genes para producir efectos en el aprendizaje y el lenguaje.
Cómo se descubrió el FoxP2
El gen FoxP2, que expresa una proteína del mismo nombre, y su vínculo con el lenguaje se detectó cuando se halló una copia mutada de dicho gen en una familia británica con antecedentes de trastornos lingüísticos graves.
Los miembros de esta familia con esa mutación genética presentaban problemas para hablar y entender el lenguaje. Wolfgang Enard y su equipo comenzaron entonces a estudiar dicho gen y su relación con el habla humana.
Hoy día, se sabe que el FoxP2 se expresa en varias zonas del cerebro durante la embriogénesis, aunque no está claro si la activación del gen se produce en la fase embrionaria o si eso ocurre en el momento en que se empieza a aprender a hablar.
Sus niveles más altos aparecen en el córtex, sobre todo en estructuras subcorticales de la base del cerebro (muy próximas al cuerpo calloso): núcleos basales, tálamo y cerebelo. Además, está presente en la embriogénesis de otros órganos humanos: pulmones, intestino y corazón.
La proteína FoxP2 también ayuda
Otro grupo de investigadores, en este caso de la Universidad Johns Hopkins y otros centros de EEUU, han constatado, por otra parte, que la proteína FoxP2 (expresada por el gen del que hablamos) también desempeña un papel fundamental en el desarrollo de las conexiones neuronales vinculadas con el lenguaje; al igual que otra proteína conocida como SRPX2.
En un experimento realizado en 2013, los científicos insertaron ambas proteínas en ratones, y observaron el desarrollo de sus conexiones neuronales.
Se comprobó que la densidad de la sinapsis de estas células nerviosas había aumentado en el área del cerebro relacionada con el lenguaje. Los resultados de este otro estudio aparecieron publicados en Science ese mismo año.
Referencias bibliográficas:
Christiane Schreiweis, Ulrich Bornschein, Eric Burguière, Cemil Kerimoglu, Sven Schreiter, Michael Dannemann, Shubhi Goyal, Ellis Rea, Catherine A. French, Rathi Puliyadi, Matthias Groszer, Simon E. Fisher, Roger Mundry, Christine Winter, Wulf Hevers, Svante Pääbo, Wolfgang Enard, and Ann M. Graybiel. Humanized Foxp2 accelerates learning by enhancing transitions from declarative to procedural performance. Proceedings of the National Academy of Sciences (2014). DOI: 10.1073/pnas.1414542111.
G.M. Sia; R.L. Huganir et all. The Human Language–Associated Gene SRPX2 Regulates Synapse Formation and Vocalization in Mice. Science (2013). DOI: 10.1126/science.1245079.
Wolfgang Enard, Svante Pääbo, et al. A Humanized Version of Foxp2 Affects Cortico-Basal Ganglia Circuits in Mice. Cell (2009). DOI: 10.1016/j.cell.2009.03.041.
Christiane Schreiweis, Ulrich Bornschein, Eric Burguière, Cemil Kerimoglu, Sven Schreiter, Michael Dannemann, Shubhi Goyal, Ellis Rea, Catherine A. French, Rathi Puliyadi, Matthias Groszer, Simon E. Fisher, Roger Mundry, Christine Winter, Wulf Hevers, Svante Pääbo, Wolfgang Enard, and Ann M. Graybiel. Humanized Foxp2 accelerates learning by enhancing transitions from declarative to procedural performance. Proceedings of the National Academy of Sciences (2014). DOI: 10.1073/pnas.1414542111.
G.M. Sia; R.L. Huganir et all. The Human Language–Associated Gene SRPX2 Regulates Synapse Formation and Vocalization in Mice. Science (2013). DOI: 10.1126/science.1245079.
Wolfgang Enard, Svante Pääbo, et al. A Humanized Version of Foxp2 Affects Cortico-Basal Ganglia Circuits in Mice. Cell (2009). DOI: 10.1016/j.cell.2009.03.041.