De que forma a inteligência humana evoluiu? Os antropólogos estudaram esta questão durante décadas, observando ferramentas encontradas em escavações arqueológicas, evidências do uso do fogo, etc., e mudanças no tamanho do cérebro medidas a partir de crânios fósseis.
Contudo, trabalhando com colegas do Instituto de Estudos Evolutivos da Universidade de Witwatersrand, na África do Sul, encontramos uma nova forma de estimar a inteligência dos nossos antepassados.
Estudando crânios fósseis, determinamos quanto sangue – e quanta energia – os cérebros dos antigos hominídeos precisavam para continuar funcionando. Este uso de energia nos dá uma medida de quanto eles pensavam.
Descobrimos que a taxa de fluxo sanguíneo para o cérebro pode ser uma melhor indicação da capacidade cognitiva do que apenas o tamanho do cérebro.
O cérebro como se fosse um computador
Os pesquisadores supõem frequentemente que aumentos na inteligência dos antepassados humanos (hominins) se devem a um maior cérebro.
Esta não é uma suposição irracional; para os primatas vivos, o número de células nervosas no cérebro é quase proporcional ao volume do cérebro. Outros estudos com mamíferos, em geral, indicam que a taxa metabólica do cérebro – quanta energia ele precisa para funcionar – é quase proporcional ao seu tamanho.
O processamento de informação no cérebro envolve células nervosas (neurônios) e as conexões entre elas (sinapses). As sinapses são os locais de processamento de informação, tal como os interruptores transistor de um computador.
O cérebro humano contém mais de 80 bilhões de neurônios e até 1.000 trilhão de sinapses. Apesar de ocupar apenas 2% do corpo, o cérebro utiliza cerca de 20% da energia de uma pessoa em repouso.
Cerca de 70% dessa energia é usada pelas sinapses para produzir neuroquímicos que transferem informações entre os neurônios.
Para entender quanta energia o cérebro dos nossos antepassados usava, nós nos concentramos na taxa de fluxo sanguíneo para o cérebro. Como o sangue fornece oxigênio essencial ao cérebro, ele está intimamente relacionado ao uso da energia sináptica.
O cérebro humano requer cerca de 10 mL de sangue a cada segundo. Isto muda notavelmente pouco, quer uma pessoa esteja acordada, a dormir, a fazer exercício, ou a resolver problemas matemáticos complicados.
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A este respeito, podemos ver o cérebro como um supercomputador bastante econômico em termos energéticos. Quanto maior a capacidade de um computador, mais energia ele precisa para continuar funcionando – e maiores os seus cabos de alimentação elétrica precisam ser. É o mesmo com o cérebro: quanto maior a função cognitiva, maior a taxa metabólica, maior o fluxo sanguíneo, e maiores as artérias que fornecem o sangue.
Medição das artérias pelo crânio
O fluxo sanguíneo para a parte cognitiva do cérebro, o telencéfalo, vem através de duas artérias carótidas internas. O tamanho destas artérias está relacionado com a taxa de fluxo de sangue através delas.
Tal como um encanador instalaria tubos de água maiores para acomodar uma maior taxa de fluxo para um edifício maior, o sistema circulatório ajusta os tamanhos dos vasos sanguíneos para corresponder à taxa de fluxo de sangue neles existente. A taxa de fluxo está, por sua vez, relacionada com a quantidade de oxigênio que um órgão necessita.
Estabelecemos inicialmente a relação entre a taxa de fluxo sanguíneo e o tamanho da artéria a partir de 50 estudos envolvendo ultra-som ou ressonância magnética de mamíferos. O tamanho das artérias carótidas internas pode ser encontrado medindo o tamanho dos orifícios que as permitem atravessar a base do crânio.
Em seguida, medimos esses buracos nos crânios de 96 grandes símios modernos, incluindo chimpanzés, orangotangos e gorilas. Comparamos os crânios com 11 hominídeos da Australopithecus que viveram há aproximadamente 3 milhões de anos.
Os cérebros de chimpanzés e orangotangos são aproximadamente 350 mL em volume, enquanto gorilas e Australopithecus são um pouco maiores, a 500 mL. A sabedoria convencional sugere que o Australopithecus deve ser pelo menos tão inteligente quanto os outros.
Entretanto, nosso estudo mostrou que um Australopithecus tinha apenas dois terços do fluxo sanguíneo de um chimpanzé ou orangotango, e metade do fluxo de um gorila.
Os antropólogos colocam frequentemente o Australopithecus entre macacos e humanos em termos de inteligência, mas pensamos que isto está provavelmente errado.
A trajetória peculiar da evolução do cérebro humano
Em humanos e em muitos outros primatas vivos, a taxa de fluxo sanguíneo da artéria carótida interna parece ser diretamente proporcional ao tamanho do cérebro. Isto significa que se o tamanho do cérebro duplicar, a taxa de fluxo sanguíneo também duplica.
Isto é inesperado porque a taxa metabólica da maioria dos órgãos aumenta mais lentamente com o tamanho dos órgãos. Nos mamíferos, a duplicação do tamanho de um órgão normalmente aumenta a sua taxa metabólica apenas por um fator de cerca de 1,7.
Isto sugere que a intensidade metabólica do cérebro dos primatas – a quantidade de energia que cada grama de matéria cerebral consome a cada segundo – aumentou mais rapidamente do que o esperado, à medida que o tamanho do cérebro aumenta. Para os hominins, o crescimento foi ainda mais rápido do que em outros primatas.
Entre o Ardipithecus de 4,4 milhões de anos e o Homo sapiens, o cérebro tornou-se quase cinco vezes maior, mas a taxa de fluxo sanguíneo cresceu mais de nove vezes. Isto indica que cada grama de matéria cerebral estava usando quase o dobro de energia, evidentemente devido a uma maior atividade sináptica e processamento de informação.
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A taxa de fluxo sanguíneo para o cérebro parece ter aumentado ao longo do tempo em todas as linhagens de primatas. Mas na linhagem da hominini, ela aumentou muito mais rapidamente do que em outros primatas. Esta aceleração estava lado a lado com o desenvolvimento de ferramentas, o uso do fogo e, sem dúvida, a comunicação dentro de pequenos grupos.
Este artigo foi publicado originalmente em The Conversation por Roger S. Seymour. Leia o artigo original aqui .
