Paleoneurología de uno de los dinosaurios carnívoros más grandes del planeta

Por: Ariana Paulina-Carabajal y Ari Iglesias (*)

Giganotosaurus era un dinosaurio bípedo y carnívoro (Terópodo) que vivió hace aproximadamente unos 100 millones de años durante el período Cretácico, en lo que hoy es la Provincia de Neuquén. Su considerable tamaño (unos 13 m de largo) le ganó un puesto entre los dinosaurios carnívoros más grandes del mundo junto con Tyrannosaurus rex (del Hemisferio Norte), siendo superado en tamaño solo por Spinosaurus (conocido también por la película Jurassic Park).

Afortunadamente el cráneo de Giganotosaurus se encontró casi completo, incluyendo el neurocráneo (o caja craneana), que es donde estaba alojado el “cerebro” y los órganos de los sentidos. Cuando el animal muere, las partes blandas como el cerebro y los nervios, se degradan rápidamente, dejando la cavidad endocraneana vacía, la cual refleja con bastante fidelidad la morfología original que tenían esas partes blandas. La rama de la paleontología que estudia el cerebro y el sistema nervioso de animales fósiles se denomina “paleoneurología”. El primer estudio de esta índole en un dinosaurio carnívoro de Argentina fue el de Giganotosaurus, que se estudió primero en base a un molde endocranenao de látex, y más recientemente a partir de un molde digital, basado en tomografías computadas.

Pero, ¿Cómo conocer la forma del cerebro de un dinosaurio teniendo solo un cráneo fósil?

La forma del cerebro de animales fósiles se estudia a partir de moldes de la cavidad endocraneana, que copian la morfología externa del cerebro. Existen moldes naturales y moldes artificiales. Los moldes naturales son creados por procesos naturales, cuando el sedimento que rellenó la cavidad se endurece más que el hueso y luego queda expuesto por disolución o erosión del hueso que lo rodea. En estos casos el molde está hecho de roca, pero son muy raros y se conocen pocos ejemplares alrededor del mundo.  

Por su parte, los moldes artificiales los fabrican los paleontólogos y pueden ser de diversos materiales como látex, silicona o yeso ¿Cómo se puede obtener un molde endocraneano artifical? Para ello, es necesario vaciar primero la cavidad endocraneana del sedimento que  la rellena. Una vez vaciada la cavidad, se "pintan" varias capas de látex o silicona sobre las paredes internas de la cavidad, y una vez secas las capas, se extrae un molde plegable a través de una de sus aberturas, sin romper el cráneo.

En el pasado, cráneos de dinosaurios fueron cortados a la mitad para poder observar las estructuras internas, pero es una práctica que ya no realiza en la actualidad. Sin embargo, sacar el sedimento de la cavidad endocraneana no es siempre posible, ya que se debilita el fósil y, en otros casos, el sedimento es tan duro que no puede ser quitado sin poner en riesgo de ruptura el cráneo.

En los últimos años se han popularizado el uso de tomografías computadas para hacer moldes digitales virtuales. Utilizando estas nuevas tecnologías, denominadas “no invasivas” (porque no alteran el fósil), es posible observar las cavidades internas del cráneo sin necesidad de remover el sedimento de su interior o de su exterior. Las tomografías finales son como “rodajas” virtuales del cráneo, que fácilmente pueden ser guardadas en un CD, con las cuales es posible reconstruir el cerebro en 3D utilizando programas de computación especializados ¿Cuál es la desventaja? El cerebro digital está en una pantalla y no se pude tocar, a menos que se lo imprima con una impresora 3D.

¿Por qué nos interesa la Paleoneurología?

Los paleontólogos buscan todas las maneras posibles de reconstruir el comportamiento de animales extintos. Existen en el registro fósil otros tipos de “pruebas” de la biología de los dinosaurios, como por ejemplo las huellas fósiles que nos muestran cómo caminaba y a qué velocidad se movía el animal, o los coprolitos (o “caca” fósil) que nos indican qué tipo de comida había ingerido el animal.

Conocer al menos un poco cuáles habrían sido las capacidades sensoriales, nos permite comprender mejor algunos aspectos del comportamiento y la biología de un animal que hoy ya no existe más, y la paleoneurología ofrece algunas respuestas. Básicamente los estudios se  hacen por comparación con animales actuales. A partir de las diferentes regiones del cerebro se puede interpretar qué tan desarrollados estaban algunos sentidos, como la vista y el olfato. Por ejemplo, el tamaño del bulbo olfatorio (región encargada de percibir olores) nos indica qué tan bien podía oler el animal, mientras que el tamaño del lóbulo óptico nos indica capacidad visual.

La morfología del oído interno (que está encerrado dentro de la cápsula ótica) nos indica por un lado qué tan graves o agudos son los sonidos que percibe el oído, y por otro del equilibrio y el balance desarrollados (por ejemplo un animal bípedo como Giganotosaurus, necesita desarrollar más el equilibrio que un animal que camina en cuatro patas). Finalmente, el tamaño del cerebro en relación con el tamaño corporal del animal se utiliza para “calcular” el grado de inteligencia del animal.

En definitiva las preguntas que intentan responder los paleoneurólgos son: ¿Cómo veían? ¿Tenían movimientos lentos o rápidos? ¿Qué tipo de sonidos escuchaban? ¿Qué tan bueno era su olfato? ¿Qué tan inteligentes eran?

Ahora bien, ¿Cómo interpretamos los sentidos a partir de un molde endocraneano en un animal extinto?

Básicamente esto se hace por comparación con moldes de animales actuales, en los cuales se sabe como es la morfología del encéfalo y del oído. En el caso de los dinosaurios, se suele comparar con los moldes de cocodrilos, y también de aves (que son también un grupo de dinosaurios).

En general, el tamaño y forma de determinadas partes del cerebro y el oído interno refleja el desarrollo de un sentido en particular. En la mayoría de los casos, si bien no se pueden cuantificar los sentidos, sí se puede estimar cuál de todos ellos jugaba un rol importante. Por ejemplo en el Giganotosaurus, los bulbos olfatorios están muy desarrollados en relación al tamaño total del cerebro, indicando que el olfato era probablemente un sentido muy importante para el animal, y que le habría servido para encontrar a sus presas o para oler carroña desde lejos.

Otros aspectos, como el visual, no pueden ser determinados ya que el lóbulo óptico de este dinosaurio no se distingue en el molde, lo que significa que era pequeño. El oído interno por su parte, es un indicador de dos cosas: de la capacidad auditiva y de la capacidad de equilibrio. En la mayoría de los dinosaurios en los que se estudió el oído interno, este es similar al que tiene un cocodrilo actual, indicando que serían capaces de escuchar el mismo rango de sonidos.

El oído interno de Giganotosaurus será estudiado próximamente por paleontólogos de Argentina y Noruega, utilizando las tomografías computadas recientemente realizadas durante el 2015.

¿Qué tan inteligente era un dinosaurio?

Una forma de medir la “inteligencia” de un animal, es a través del llamado “índice de encefalización” abreviado con las siglas IE. Este índice se calcula relacionando el volumen del cerebro en relación al volumen esperado de un animal del mimo tamaño. Este índice entonces permite comparar el tamaño cerebral entre animales de diferentes tamaños, ya que sería difícil de comparar, por ejemplo el cerebro de un dinosaurio con el de una gallina. Giganotosaurus tiene un largo de cuerpo de 13 metros y en base a la estructura ósea se calcula que habría tenido una masa corporal de aproximadamente 7.000 kg.

El molde endocraneano de este gigante mide apenas 20 cm de largo y tiene un volumen de 250 mililitros, (como un vaso de agua, que representa menos de un cuarto del  volumen del cerebro ser humano). Por su parte, un tiranosaurio del mismo tamaño que Giganotosaurus tiene un cerebro de unos 343 mililitros, lo cual indica que el pariente del norte tenía un IE algo más alto y era un poquito más inteligente.

Esto, analizado en el contexto de las relaciones ancestrales de cada una de las especies mencionadas, tiene sentido ya que los tiranosaurios están en el grupo que dio origen a las aves (que presentan grandes IE), mientas que Giganotosaurus no lo está, presentando un IE similar al que tiene un cocodrilo actual.

Problemas para el estudio neurológico en reptiles fósiles

No todo es tan fácil. En grupos como aves y mamíferos, el cerebro rellena casi el 100% de la cavidad endocraneana, por lo que el molde resultante refleja la morfología cerebral casi exacta. Sin embargo, en la mayoría de los reptiles, el cerebro no ocupa completamente la cavidad endocraneana, y el resto del espacio está ocupado por otros fluidos y tejidos blandos. Esto representa un problema cuando se trata de animales extintos, ya que el molde artificial obtenido no refleja la forma del cerebro en detalle, sino en una forma general.

¿Qué se espera descubrir en el futuro?

Interpretar capacidades sensoriales de un animal extinto a partir de un molde que muestra solo la forma externa del cerebro no es fácil, y la información obtenida a veces es tan poca que puede ser frustrante. Sin embargo, los estudios paleoneurológicos nos llevan a pensar más allá del esqueleto estático de un dinosaurio.

En el caso de Giganotosaurus, cuando hablamos de las capacidades sensoriales y partes blandas que no han sido preservadas, dejamos de ver simples huesos expuestos en un museo, y comenzamos de a poco a visualizar un animal vivo; un animal que respiraba, que todos los días debía buscar alimento (confiado mucho tal vez en su poder olfatorio), que probablemente se movía junto a otros dinosaurios de su misma especie, compitiendo con otras especies por el alimento y por el territorio. Cómo lo hacía exactamente, qué sonidos producía y qué sonidos podía escuchar, así también cómo capturaba sus presas, son cosas que aún están más dentro del campo de la imaginación y del arte de las películas.

Pero sin duda alguna habría sido un animal imponente, con su gran tamaño corporal, su gigante boca repleta de grandes dientes y su relativamente pequeño cerebro. Uno de los más grandes y terribles dinosaurios carnívoros de la historia.

(*) Paleontólogos del INIBIOMA (CONICET-UNCOMA)