Área de Paleontología y Evolución Humana y Área de ADN antiguo. Los abundantes registros arqueológicos, paleoantropológicos y paleontológicos que se vienen rescatando en los yacimientos de la Sierra de Atapuerca desde hace veinticinco años son una documentación única para el estudio de la evolución humana, de los procesos de modelado del relieve y culturales y de las variaciones en los ecosistemas a lo largo del último millón de años. En la actualidad, los yacimientos de Atapuerca son considerados por la comunidad científica internacional como una de las principales fuentes de información para dichos estudios. Hasta la fecha los yacimientos pleistocenos de la Sierra de Atapuerca han proporcionado una cantidad extraordinaria de fósiles humanos, como no se ha encontrado jamás en otro lugar del mundo de dimensiones comparables. Los restos proceden sobre todo del yacimiento de la Sima de los Huesos, cuya datación es de más de 530.000 años. En este yacimiento han sido recuperados algo más de 6000 fósiles, que corresponden a un número mínimo de 28 individuos, cuyos esqueletos están muy completos. El yacimiento de la Gran Dolina, por su parte, ha suministrado alrededor de 80 fósiles humanos de al menos seis individuos. Su edad se sitúa en torno a los 800.000 años. Además, en las últimas campañas de excavación se han recuperado en el yacimiento de la Sima del Elefante una mandíbula y una falange humanas de algo más de 1’2 millones de años de antigüedad, que constituyen el registro más antiguo de fósiles humanos en nuestro continente.

La evolución humana se conoce de forma heterogénea según regiones y periodos. No necesariamente las épocas más antiguas son las que tienen menos registros. Pero al final del Pleistoceno inferior no había proporcionado fósiles humanos en Europa hasta los descubrimientos de la Gran Dolina de los años 90, y los de la Sima del Elefante en los últimos años. Por otro lado, el registro fósil de la evolución humana en el Pleistoceno medio presentaba grandes lagunas en Europa y África, especialmente en lo que se refiere al esqueleto postcraneal, que han sido cubiertas gracias a los fósiles de la Sima de los Huesos.

Las líneas de investigación abiertas abarcan la totalidad de los aspectos de la paleobiología humana, con un interés prioritario en el conocimiento de las enfermedades del pasado y el origen de las enfermedades actuales. También son objeto de investigación la anatomía, la histología, la fisiología de la masticación, de la locomoción, del parto, de la audición, el comportamiento, el desarrollo, la paleodemografía, el dimorfismo sexual y la biología social, la alimentación y hasta, si se conservara, el ADN antiguo. Además, las poblaciones de la Sierra de Atapuerca están relacionadas evolutivamente con las de otros yacimientos, y tienen un lugar en la filogenia humana, que también contribuyen a esclarecer.

Pero los fósiles humanos se encuentran en yacimientos, que a su vez se integran en un marco físico. Una parte importante de la investigación se dedica a la interpretación de los depósitos, al conocimiento de su origen y a su datación. Para ello se analizan los sedimentos, se estudian las estratigrafías y se fechan por métodos físicos los niveles estratigráficos y aún los fósiles directamente. En la correlación y datación de los yacimientos interviene asimismo la biostratigrafía. Las cavidades que los homínidos utilizaron se encontraban en paisajes que los agentes geológicos han cambiado mucho a lo largo de todo el tiempo transcurrido, pero la interpretación geológica del territorio nos permite reconstruir la evolución del medio físico.

Los paleoecosistemas de la Sierra de Atapuerca son también objeto de estudio de este centro, tanto en su componente animal como vegetal, sin descuidar el impacto en ellos de los cambios climáticos que se han producido durante el Cuaternario. Además de la identificación taxonómica de los ejemplares y el estudio de las relaciones filogenéticas de las especies animales y vegetales, los estudios paleontológicos son la base para establecer el marco bioestratigráfico. Además, los estudios en el campo de la Paleontología de vertebrados constituyen, junto con el estudio del polen fósil, uno de los pilares de las reconstrucciones paleoambientales. En esta misma línea, también se aborda el estudio petrológico y geoquímico de espeleotemas y de las proporciones relativas de los isótopos estables del oxígeno, del nitrógeno y del carbono en fósiles de macromamíferos.

Además de los depósitos pleistocenos que han hecho célebre el nombre de la Sierra de Atapuerca, existen yacimientos muy importantes de edad holocena. Nos presentan unas poblaciones humanas, de nuestra especie, con un tipo de economía diferente, la de producción, y están asociadas por lo tanto a plantas cultivadas y animales domésticos. Sobre estos últimos se llevan a cabo estudios de ADN antiguo que contribuyen a esclarecer los procesos de domesticación de caballos y cabras. Los cambios ecológicos inducidos en el entorno por el hombre y por el clima en la Prehistoria reciente, por ser cercanos en el tiempo, resultan también de un gran interés. Es importante destacar que los trabajos de excavación e investigación realizados han documentado (en el yacimiento del Portalón) una serie estratigráfica muy completa y bien datada desde el finiglaciar hasta la actualidad. Este registro sedimentario ofrece la posibilidad de de estudiar, con gran detalle y precisión, las fluctuaciones climáticas recientes, tal como quedaron registradas en un ambiente kárstico.

Como resultado de todas estas líneas de investigación, el Centro Mixto UCM-ISCIII está formado por un amplio equipo interdisciplinar, integrado mayoritariamente por investigadores españoles, cuyas líneas de investigación se encuentran en la vanguardia de los diversos campos que componen el ámbito de la Prehistoria (entendida en un sentido amplio, que abarca estudios del campo de la Arqueología, la Paleoantropología, la Paleontología y la Geología).

Área de Neurociencia y Comportamiento Humano. Los recientes avances tecnológicos alcanzados en las técnicas de imagen cerebral están permitiendo, cada vez más, poder abordarse científicamente muchos de los aspectos del comportamiento humano más controvertidos y difíciles de tratar hasta ahora. Esto está generando un volumen amplio de conocimientos que nos están permitiendo definir de manera más precisa el comportamiento humano más peculiar, sus posibles orígenes y raíces evolutivas. El Área de Neurociencia y Comportamiento Humano el Centro Mixto UCM-ISCIII se une a esta creciente tendencia y explora diversos campos del comportamiento humano, especialmente aquellos en los que nuestra especie destaca especialmente en comparación con otras. Esto se realiza explorando tanto lo que ocurre en situaciones normales como en situaciones patológicas.

Una de las principales líneas de investigación en esta área es el lenguaje humano. En el Área de Neurociencia y Comportamiento Humano el Centro Mixto UCM-ISCIII se aborda el lenguaje humano en algunas de sus principales facetas, como son la comprensión de oraciones, tanto a nivel semántico (conceptos, conocimiento acerca de cómo son los objetos o entidades denotados) como sintáctico (reglas de combinación lingüística). También se aborda la comprensión de textos o emisiones lingüísticas más largas, denominadas discursos. En todos estos casos se estudian las áreas y redes cerebrales implicadas en dichos procesos, sus interacciones, y las peculiaridades debidas a la incorporación de distintos niveles (oraciones vs. discurso). Igualmente se estudia la interacción de estos procesos con otros procesos cognitivos no lingüísticos, como la ejecución motora, las emociones, o la memoria. Las técnicas empleadas en estos objetivos incluyen los potenciales evento-relacionados de la actividad eléctrica cerebral y la resonancia magnética funcional.

En relación al lenguaje, como vía de acceso al pensamiento, las líneas de investigación del Área de Neurociencia y Comportamiento Humano el Centro Mixto UCM-ISCIII se extienden al estudio de los trastornos del pensamiento propios de la esquizofrenia, explorándose estos aspectos tanto a nivel semántico como sintáctico. Igualmente, los estudios sobre esquizofrenia se amplían a otras facetas de esta patología, principalmente a elucidar los circuitos cerebrales implicados en este trastorno y su disfunción. Mediante la colaboración con equipos multidisciplinares nacionales e internacionales se persigue la descripción detallada de dichos circuitos, su fisiología, neuroquímica y bases genéticas. La extracción de conclusiones acerca de las diversas consecuencias cognitivas de la disfunción de estos circuitos es uno de los objetivos prioritarios.

Dos de las manifestaciones más sorprendentes del ser humano, desde el punto de vista biológico y zoológico, son sin duda el arte y la religión. Ambas están además vinculadas ocasionalmente con situaciones patológicas de la mente humana. En el Área de Neurociencia y Comportamiento Humano el Centro Mixto UCM-ISCIII se abordan estas dos manifestaciones de nuestro comportamiento desde el punto de vista estrictamente científico mediante el estudio de la actividad cerebral. Por un lado, el grupo ha abierto una línea de Neuroestética, en la que se están estudiando los factores que influyen a la hora de valorar la atracción o rechazo por parte de nuestro cerebro de estímulos valorables estéticamente, como rostros y cuerpos humanos, arte pictórico, etc. Se trata de dilucidar los circuitos cerebrales implicados en estos juicios estéticos y de encontrar su relación y posible vinculación con otros circuitos más básicos para la supervivencia.

Por otra parte, también se está desarrollando una línea de estudios acerca del pensamiento religioso, desde un punto de vista estrictamente cognitivo y utilizando la actividad cerebral como principal herramienta. Se trata de dilucidar las razones básicas por las que ciertas ideas o tipos de ideas se repiten sistemáticamente de un corpus religioso a otro y se difunden con gran facilidad y éxito en las sociedades humanas. Mediante el análisis y comparación de las categorías ontológicas empleadas frecuentemente en este tipo de ideas, así como de las combinaciones de sus propiedades, se persigue encontrar qué elementos y mecanismos básicos hacen que determinadas ideas sean más afines y atrayentes para nuestro sistema cognitivo y, por lo tanto, para nuestro cerebro.

El estudio de la morfología cerebral y su relación con las distintas capacidades cognitivas e intelectuales es otra de las líneas de interés del Área de Neurociencia y Comportamiento Humano el Centro Mixto UCM-ISCIII. De este tipo de resultados se pueden extraer importantes conclusiones acerca de la organización interna de los circuitos cerebrales y su relación con la mayor o menor eficacia cognitiva. Igualmente, este tipo de datos se pueden aplicar a la mejor comprensión de la evolución del cerebro humano mediante la comparación de las distintas formas endocraneales de distintas especies del género Homo.

Por último, se inicia recientemente una línea de estudio del comportamiento en primates mediante la creación de un laboratorio de cognición en este tipo de animales. Este laboratorio es pionero en España y en él se pretenden estudiar muchos de los mecanismos cognitivos básicos del chimpancé que pudieran dar claves para entender el posible origen y evolución de algunos de los más peculiares comportamientos del ser humano. Básicamente, los temas de interés prioritario a abordar en este laboratorio serán el lenguaje y aspectos mentales de la socialización (teoría de la mente).