A finales de los 40, mientras era un joven investigador de Yale, el Dr. MacLean se interesó por el control del cerebro de las emociones y el comportamiento. Después de estudios iniciales de la actividad cerebral en pacientes epilépticos, se centró en gatos, monos, y otros modelos, utilizando electrodos para estimular las diferentes partes del cerebro en animales conscientes. Luego registró las respuestas y, en la década de 1950, comenzó a trazar los comportamientos individuales tales como la agresión y la excitación sexual y sus fuentes fisiológicas.
El Dr. MacLean determinó como que el centro de las emociones en el cerebro estaba en el sistema límbico y describió un área que incluye las estructuras llamadas hipocampo y la amígdala. Desarrollando las observaciones formuladas por el Dr. James W. Papez de Cornell, propuso que el sistema límbico se había desarrollado en los primeros mamíferos para controlar las respuestas de lucha-huída y de reaccionar tanto ante las sensaciones emocionales placenteras como las dolorosas. El concepto está ampliamente aceptado en la neurociencia.
El Dr. MacLean dijo que la idea del sistema límbico lleva a reconocer que su presencia "representa la historia de la evolución de los mamíferos, de la familia y su modo de vida distinto."
En la década de los sesenta, el Dr. MacLean amplió su teoría para dirigirla a la estructura completa del cerebro humano y dividió su evolución en tres partes, una idea que él llamó el cerebro triuno. Además de identificar el sistema límbico, señaló un cerebro más primitivo llamado el complejo R, en relación a los reptiles, que controla funciones básicas como el movimiento muscular y la respiración. La tercera parte, la neocorteza, controla el habla y el razonamiento y es la más reciente incorporación evolutiva.
En la teoría del Dr. MacLean, los tres sistemas permanecen cada uno en su lugar y en competencia con frecuencia y, de hecho, sus conflictos ayudan a explicar los extremos en el comportamiento humano.
En los años 1970 y 1980, los aspectos del modelo del Dr. MacLean fueron popularizados por el astrónomo Carl Sagan y el novelista Arthur Koestler.
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