Al pensar en la evolución del cerebro de los vertebrados, es útil considerar qué preguntas se pueden hacer sobre el tema. Este artículo plantea cuatro grandes cuestiones: ¿qué cambios en la organización y la función del cerebro se han producido con el tiempo?, ¿Cuándo se produjeron estos cambios?, ¿Cómo se produjeron estos cambios? Y, por último, ¿por qué se produjeron estos cambios? Cada una de estas preguntas se responde con enfoques diferentes. Los neuroanatomistas generalmente se centran en la cuestión de lo que ha sucedido, utilizando técnicas descriptivas y experimentales mediante comparaciones entre especies.
Aunque los neurobiólogos comparativos han tenido relativamente éxito en establecer qué cambios caracterizan la evolución cerebral en los vertebrados, ha habido poco progreso en la comprensión de cómo y por qué se produjeron tales cambios. Esto se debe en parte a un enfoque erróneo para evaluar estos cambios. El paradigma más utilizado, que puede denominarse paradigma de transformación adulta, asume que la evolución de organismos enteros u órganos específicos se produce como una serie de transformaciones de una forma adulta a otra. Sin embargo, la evolución no se produce mediante la transformación de las estructuras adultas; más bien, se produce mediante cambios ontogenéticos (que hace referencia al desarrollo del individuo en el período embrionario) a lo largo del tiempo. Además, para los solicitantes del paradigma erróneo de la transformación adulta, es común atribuir cambios evolutivos automáticamente a la mutación y selección, sin más especificaciones. No hay duda de que la mutación, la recombinación, la selección y la deriva son mecanismos que impulsan todos los cambios evolutivos, pero estos conceptos en sí mismos no son explicaciones muy informativas. Si aceptamos que la evolución se produce mediante cambios ontogenéticos a lo largo del tiempo, la biología evolutiva del desarrollo puede proporcionar un sustituto del paradigma de la transformación adulta y puede resultar más eficaz para estudiar cómo se producen los cambios evolutivos.
En cuanto a los cambios que han ocurrido en el cerebro, es posible llegar al menos a tres conclusiones principales: todos los vertebrados, con la excepción de los agnatanos, que parecen carecer de cerebelo, tienen el mismo número de divisiones cerebrales; el tamaño del cerebro ha aumentado de forma independiente en algunos miembros de cada rama vertebrada; y los aumentos en el tamaño del cerebro han resultado con frecuencia en aumentos en el número de centros neuronales, aumentos en el número de clases de células neuronales dentro de un centro y, probablemente, en aumentos en la complejidad conductual.
Por lo que al tamaño del cerebro respecta, puede variar aproximadamente 30 veces para un tamaño corporal dado. Existe una importante relación entre el tamaño del cerebro y el tamaño del cuerpo. Tanto las aves como los mamíferos tienen cerebros de 6 a 10 veces más grandes que los cerebros de reptiles del mismo tamaño corporal.
El efecto del aumento del tamaño relativo del cerebro en el comportamiento es uno de los problemas más espinosos en la neurobiología comparativa. A finales del siglo XIX, se creía que el tamaño relativo del cerebro estaba vinculado a la inteligencia. En general, se asumió que la evolución de los mamíferos, en particular, se caracterizaba por un aumento progresivo en el tamaño del cerebro, especialmente en los hemisferios cerebrales, que se correlacionó con un aumento progresivo de la inteligencia
La mayoría de nosotros creemos que nuestro comportamiento es más complejo que el de una rata, y que esto se debe a nuestro cerebro relativamente más grande. De hecho, la mayoría de los biólogos no se tambalearían con la conclusión intuitiva de que la complejidad cerebral y la complejidad conductual están de alguna manera vinculadas. Los cerebros existen para procesar la información, lo que permite a un animal resolver problemas, lo que a su vez contribuye a la aptitud de ese animal. A medida que los cerebros aumentan de tamaño, el número de neuronas y sus interconexiones también aumentan, ampliando así el equipo disponible para procesar la información. Esta mayor capacidad para procesar información permite a un animal construir un mundo perceptivo más complejo, lo que a su vez debería revelar mayores oportunidades para resolver problemas, lo que provocó que el comportamiento se volviera más complejo y adaptable.
La pregunta de cuándo cambian los cerebros se puede responder en un contexto histórico. Mecánicamente, los cerebros cambian ya sea por casualidad o en respuesta, directa o indirectamente, a un cambio en las presiones selectivas. Históricamente, los cambios en el tamaño u organización del cerebro se correlacionan con los cambios filogenéticos, en particular el origen de una nueva rama. Desafortunadamente, la mayoría de los neurobiólogos comparativos no han dado el siguiente paso e intentado identificar correlaciones entre los cambios cerebrales y los cambios ecológicos que acompañan al origen de una nueva radiación vertebrada.
Por último, como se ha comentado en este documento, se debería centrar la atención en cómo los factores ecológicos alteran el desarrollo y, por lo tanto, la filogenia.
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