Vuelo de campanas

Claudio Gutiérrez

El cerebro también toca a rebato

En las ciudades medievales de Europa una de las impresiones más deleitables es escuchar el vuelo de las campanas. Hoy en día, ese magnífico sonido tiene carácter histórico y estético, también turístico. Pero con un poco de perspectiva puede uno volver con la imaginación a los tiempos en que su sonido, las ondas que enviaba en distintas direcciones, no solo recordaba a los fieles las horas de interrumpir la labranza para rezar el ángelus sino también, a veces, tocaba a rebato para trasmitir a los habitantes de la ciudad noticias importantes o simplemente captar su atención e invitarlos a congregarse frente a la iglesia a averiguar qué era lo que pasaba. La mayoría de esos rebatos cumplieron una función muy positiva en la vida de los ciudadanos. Hubo sin embargo excepciones dolorosas y hasta execrables: las campanas de Saint-Germain-l'Auxerrois sonaron en la madrugada del 24 de agosto de 1572 –y todas las campanas de París se pusieron a su unísono– llamando a los católicos de la ciudad a degollar a más de tres mil hugonotes de toda Francia, congregados por invitación del Rey Carlos IX para celebrar la boda de su hermana Margot con el Rey Enrique de Navarra. Las campanas cumplían entonces el papel que en mi infancia desempeñaban las sirenas de los periódicos; recuerdo haberme apercibido así del comienzo de la Segunda Guerra Mundial, la muerte de varios papas y las horribles tragedias de Hiroshima y Nagasaki. Hoy, como todos sabemos, tales funciones han sido asumidas por otras, muy distintas, clases de ondas.

Las células de la ciudadela del cerebro también necesitan ese tipo de comunicación a distancia, además del cara a cara de sus sinapsis. La obtienen de un cierto tipo de oscilaciones de ondas eléctricas, precisamente las que sirven para trasladarse a los mensajes que viajan a lo largo de dendritas y axones. Son las llamadas ondas gamma, especies de ondas de ondas u oscilaciones de oscilaciones, que vibran en el rango en torno a los 40 Hz. Hemos visto cómo la percepción es un proceso sumamente complejo y detallado, y cómo parte esencial de éste es la descomposición del insumo del mundo exterior en muchos aspectos y niveles, atendidos por distintos grupos de neuronas en zonas diversas de la corteza y de los núcleos subcorticales. Todas esas acciones deben coordinarse y muchas de ellas hacerlo a larga distancia. La selección natural ha logrado que gran parte de la información consistente en datos cercanamente relacionados entre sí se mantenga en áreas también cercanas físicamente durante su tránsito por el cerebro usando mapas somatotópicos, como hemos visto^(a). Por ejemplo, en el punto en que se juntan los lóbulos frontal y parietal, bordeando la llamada Fisura de Rolando, existen los más grandes de estos mapas que representan la totalidad de las partes del cuerpo, grotescamente deformadas según la densidad de innervación que poseen. Se trata de un mapa motor en el borde frontal de la fisura, y uno sensorial en el parietal.

No obstante, este mapeo espacial permite solo un número limitado de posibles representaciones. Con la adición del segundo componente que estamos introduciendo, la simultaneidad de vibración de las neuronas, se genera una inmensa variedad de representaciones posibles, ya que la caracterización se logra por conjunción de dos coordenadas: mapeos espaciales y mapeos temporales. Grabaciones magnetoencefalográficas de humanos despiertos revelan la presencia de oscilaciones 40 Hz continuas y coherentes sobre toda la capa cortical. (LLINÁS & RIBARY 94) Estos ritmos son el mejor candidato para el "toque de campanas" del cerebro que le permite coaligar los grupos de neuronas que en cada momento dado aluden a rasgos de un mismo objeto o evento, logrando que su representación tenga la misma unidad que los caracteriza en el mundo exterior. Los especialistas denominan a esta cuestión el problema del amarre (binding problem, en inglés). Tratemos de perfilar un poco los detalles de este medio de comunicación "de segundo grado" sobrepuesto a la comunicación ordinaria "de neurona a neurona" descrita anteriormente^(b). Este recurso es técnicamente muy semejante a la manera en que la "Internet Avanzada" –en proceso de instalación actualmente en Costa Rica– trasmite páginas web y mensajes de correo electrónico "por encima" de conversaciones de voz, sin estorbar lo uno a lo otro en los hilos de fibra óptica.

Presentamos enseguida un ejemplo idealizado que debemos al profesor Crick. Supone disparos sincronizados a 100 milisegundos —una frecuencia de como 10 Hertz—. Estos ritmos se conocen como ondas alfa. Oscilaciones de este tipo y otras muy variadas pueden detectarse en la abigarrada algarabía de las ondas cerebrales con ayuda de electrodos sobrepuestos al cráneo. Cada pequeña línea vertical en la imagen representa una neurona que dispara en un momento. La primera línea horizontal muestra una neurona que responde a la señal "rojo". La siguiente línea, a una que señala "círculo", etc.

El cerebro deduce que el círculo es rojo, no azul, porque la neurona roja dispara al mismo tiempo que la neurona del círculo, mientras que la neurona azul se dispara en tiempos diferentes. Esto se expresa diciendo que los disparos de las neuronas de "rojo" y "círculo" están correlacionados (igual que las neuronas de "azul" y "cuadrado"), mientras que la correlación cruzada, por ejemplo entre "rojo" y "cuadrado", es igual a cero.

Oscilaciones o disparos coordinados de neuronas se venían observando en el sistema olfativo desde hacía tiempo; es solo recientemente que se han podido encontrar también en la neocortex⁽¹⁾. Wolf Singer, Charles Gray, y sus colegas, de Alemania, han presentado resultados de oscilaciones de 40 Hz en la corteza visual del gato⁽²⁾. Reinhard Eckhorn y sus colegas, también en Alemania, han confirmado parecidas oscilaciones. Experimentos de este tipo son relativamente recientes y resultados coincidentes siguen acumulándose. Algunos de ellos han comprobado que, por ejemplo, las neuronas de V1^(c) pueden responder a una barra en movimiento, vibrando rítmicamente en fase con las del área correspondiente en la región V2^(d). En otros experimentos se ha demostrado sincronía en otras regiones visuales diversas de las dos mitades del cerebro. Los investigadores de ambos grupos alemanes han sugerido que estas oscilaciones de 40 Hertz puedan ser la respuesta del cerebro al problema del amarre. (CRICK 94) El profesor Crick y su colaborador Christof Koch han llevado esta idea un paso más adelante, sugiriendo que este ritmo de oscilación gamma pudiera ser el correlato neuronal de la conciencia visual. Dentro de este contexto, la atención, aspecto fundamental de la conciencia, consistiría en la selección de un objeto sobre cuya percepción se sincronizara una coalición de neuronas correspondiente a la mejor interpretación del cerebro sobre un insumo visual particular. En último término, las mismas oscilaciones constituirían probablemente también la explicación de la conciencia en general, un caso particular de la cual sería la conciencia visual estudiada por estos investigadores. (KOCH & CRICK 94)

Teorías recientes sobre la conciencia

En la situación actual de las disciplinas del cerebro, con motivo de la aparición explosiva de instrumentos y métodos nuevos para investigar el cerebro gracias al desarrollo de la informática, la genética molecular, las técnicas electrónicas de imagenología y la secuenciación del genoma humano, sus investigadores y teóricos se encuentran en una situación parecida a la de pioneros que comenzaran a explorar un continente recién descubierto: las posibilidades de adquirir nuevos conocimientos y formular modelos que den cuenta de la abundancia de datos experimentales son prácticamente ilimitadas. Las interpretaciones son apasionantes pero necesariamente tentativas. Las propuestas de los investigadores se limitan todavía solo a indicar posibilidades de explicación neurológica plausibles que deben discutirse comparándolas entre sí y llevarse a experimentos cruciales para decidir entre ellas empíricamente. Se necesitará mucho trabajo paciente de todos estos profesionales y eruditos para llegar a alcanzar una apreciación correcta de este extenso panorama que la investigación abre hoy ante nuestros ojos.

Una nueva visión sobre el inconsciente

Los mismos Koch y Crick se preguntan cuántas de nuestras neuronas estarán asociadas con la conciencia. Se inclinan a creer que la mayor parte del sistema cortical no lo esté, siendo más plausible asociar la conciencia solamente con la vibración concertada de neuronas particulares, a saber, las de los estratos inferiores, 5 y 6. Recuérdese que, como lo vimos anteriormente^(e), el único estrato cortical con neuronas que se proyectan hacia afuera del sistema cortical (no a otras áreas corticales ni tampoco al tálamo) es el estrato 5. Complementariamente, los estratos del 1 al 4 estarían comprometidos con los procesos inconscientes.

Que dichos procesos existen es algo generalmente aceptado desde la obra de Sigmund Freud a principios del siglo XX. Con el advenimiento de la informática, la existencia de procesos intelectuales inconscientes se ha hecho más creíble ya que los comportamientos inteligentes de una computadora son obviamente inconscientes. El estudio delicado de la complejidad de los circuitos nerviosos ha terminado de convencer a los investigadores de que la mayor parte de la actividad mental ocurre por debajo de la conciencia. (JOHNSON-LAIRD 88) Por otra parte, la existencia de fenómenos intelectuales no conscientes, en seres vivos o máquinas, ha llevado a más de un investigador a preguntarse cuál sería el valor selectivo de la conciencia, si es que alguno, por encima del innegable ostentado por su distinguida acompañante, la inteligencia. (JACKENDOFF 89)

Dos visiones rivales sobre la mente

Particular interés ofrecen las perspectivas ofrecidas por dos teóricos que proponen modelos de la inteligencia consciente muy diferentes. Me refiero al conocido matemático y practicante de la inteligencia artificial, de hecho uno de sus "santos grandes", Marvin Minsky, y al bioquímico y neurólogo Gerald Edelman, Premio Nobel de Medicina por sus estudios sobre la estructura química de los antibióticos. El primero de ellos presenta a la mente, de arriba para abajo, como una sociedad de otras mentes menores, formadas ellas mismas del mismo modo –recursivamente– hasta llegar al nivel de estructuras biológicas ya no inteligentes. Aunque se supone que toda esta arquitectura sea fisiológica, el carácter excesivamente formal del modelo hace difícil encontrar la forma de anclarlo a la realidad experimental de neuronas y sinapsis. Su insistencia en la pluralidad de agentes neurológicos que se envían mensajes unos a otros es valiosa, aunque ha servido más de inspiración para la creación de lenguajes de programación (basados en objetos cerrados que interactúan entre sí) que de ayuda para aclarar el funcionamiento de los procesos cerebrales. Es de notar que Minsky es uno de los teóricos que ha enfatizado más la prevalencia de procesos mentales inconscientes y del carácter no monolítico de la conciencia. (MINSKY 85)

Edelman, por su parte, como buen biólogo, parte de una perspectiva evolucionista. Su experiencia en el campo de la inmunología, donde rige el algoritmo genético de reproducción diferenciada de los anticuerpos exitosos, con atribución sobre la marcha de premios y castigos según su éxito o fracaso, lo ha llevado a proponer una atrevida tesis de darwinismo neurológico. Según ella, la solución de problemas actuaría en la llamada corteza asociativa (la no comprometida con funciones perceptiva o efectora) como una competencia entre distintas alianzas de neuronas, apoyadas en material pertinente de la memoria, para producir soluciones. La prevalente, y algunas soluciones alternativas, serían las únicas que llegarían a la conciencia. (EDELMAN 87) El filósofo Daniel Dennett ha retomado esta idea, revistiéndola en una apta metáfora editorial. Ha denominado a este modelo pandemonium, calificativo con el que estará fácilmente de acuerdo cualquiera que haya trabajado en la redacción de un periódico: la solución de problemas sería como un torrente de "libretos" de los que se producirían simultáneamente para cada caso varias "versiones", circulantes en la corteza caóticamente hasta que alguna de ellas logre triunfar sobre las demás, emergiendo entonces como consciente. (DENNETT 91) Esta perspectiva, a diferencia de su rival más abstracta, ha resultado fecunda para la investigación práctica de los neurólogos⁽³⁾. (CRICK 94; KOCH & DAVIS 94)

Una interesante adjudicación de esta polémica se encuentra en un artículo sobre arquitecturas neuronales de David Mumford. Nos recuerda este autor que la programación de las computadoras "se realiza con base en pasos computacionales cuidadosamente distinguidos y puestos en cajas separadas. Las indicaciones del flujo de los datos se añaden al diagrama, conectando las cajas, y todo opera a la manera de una fábrica de productos químicos"⁽⁴⁾. Pero esto no es lo que encontramos en el cerebro, como hemos visto hasta aquí. En particular, no existe como en la programación de las computadoras, ninguna información oculta o variables locales que operen como datos protegidos, válidos solamente dentro de ciertos compartimentos estancos del programa. Compárense los dos modelos en la imagen adjunta. En vez de "cajas negras" con paredes opacas lo que se da en el cerebro "es comparable con los apartamentos de los complejos habitacionales baratos con paredes delgadas, donde todos los vecinos se enteran de lo que pasa en la intimidad del hogar". La metáfora informática no parece ser la manera correcta de enfocar lo que pasa en el cerebro. El autor, inclinándose en favor del darwinismo neurológico propuesto por Edelman, propone una "teoría de los patrones", donde "muchas partes del cerebro intentarían reconciliar sus estados, descripciones implícitas de una parte de la realidad, con los estados de otras áreas, sea como afirmaciones 'de abajo para arriba' sobre hechos con que hay que lidiar (recogidos por las vías sensoriales) o bien 'de arriba para abajo' por recuperación de la memoria de patrones que resulten pertinentes". Rindiendo un pequeño tributo a la teoría rival, el autor termina diciendo que "esto se relaciona con la idea de Minsky de que el cerebro consiste en la interacción de muchos agentes". (MUMFORD 94)

Inteligencia artificial y vida artificial

Algunos filósofos y muchos practicantes de la llamada inteligencia artificial (IA) se preguntan si podremos llegar algún día a construir máquinas inteligentes que además parezcan poseer conciencia. He aquí unas cuantas referencias, comenzando por los precursores: (TURING 50) (FEIGENBAUM 63) (MCCARTHY & HAYES 69) (MELTZER & MICHIE 69) (HOLLAND 75) (SEARLE 80) (MINSKY 82) (GUTIÉRREZ 83) (RICH 83) (BODEN 84) (PENROSE 89) (MCCARTHY 90) (PENROSE 90)

Los entusiastas de otra disciplina novedosa emparentada, la vida artificial (VA), sostienen que el problema de producir inteligencia artificial es tan complicado que solo "algoritmos genéticos" que evolucionen con independencia de sus creadores podrán llegar a producirla, por qué no, tal vez con algún grado de conciencia. Algunas referencias, comenzando por el precursor: (HOLLAND 75) (RUMELHART 86) (RUMELHART 86b) (RAY 92)

¿Y cómo podríamos enterarnos de si una máquina o programa tiene conciencia? Por los mismos métodos que sabemos que usted o yo, su consorte o novio, o mi esposa o hijos, la tienen⁽⁵⁾.

Subjetividad, asombro y avance del conocimiento

Es ciertamente posible que haya aspectos de la conciencia, tales como los qualia (la rojeidad de lo rojo, la acidez de lo ácido), que estén más allá del alcance explicativo de la ciencia. En mi opinión, sin embargo, todo apunta más bien a que éste sea un caso adicional de la necesidad que periódicamente se impone a los seres humanos de aprender a pensar de otra manera sobre algún fenómeno, más que de una limitación fundamental de la ciencia. Los ejemplos que surgen inmediatamente a la memoria son las explicaciones de la física cuántica o de la física relativista que al principio presentaban a la intuición grandes paradojas y que se han ido disolviendo conforme la gente educada ha ido aprendiendo a enfocar las cosas desde la nueva perspectiva. Más atrás, en el Renacimiento, ocurrió lo mismo con la redondez de la Tierra o con la idea de que no es el Sol el que gira alrededor de nosotros, sino nuestro planeta el que lo hace sobre su propio eje. El filósofo Daniel Dennett está convencido de que el mismo destino tiene el caso de los hasta ahora aparentemente irreductibles qualia: llegaremos a verlo como un falso problema al acostumbrarnos a pensar en nuestras percepciones como la prodigiosa producción del alambrado de nuestro cerebro. (DENNETT 91)

Por supuesto, siempre habrá personas que afirmen que no desean saber cómo funciona la mente. Suponen que comprender la naturaleza es disminuirla, pues al remover su misterio hacemos también desaparecer el asombro con que nos impresionan las cosas sobre las cuales sabemos muy poco. Prefieren conservar los mitos del pasado aunque estén en contradicción con conocimientos actuales contundentemente confirmados. No podemos compartir esa posición. Preferimos vibrar al unísono con el sabio que hace medio siglo descubrió la estructura de la molécula de la herencia y contribuyó más tarde a descifrar el código genético:

Nos parece que el cuadro moderno del universo —mucho más viejo y más grande que lo que nuestros antecesores imaginaron, lleno de objetos maravillosos e inesperados, como estrellas de neutrones que rotan sobre sí mismas vertiginosamente— hace el cuadro anterior de un mundo centrado sobre la Tierra demasiado provincial y cómodo. Tal nuevo conocimiento no ha disminuido nuestro sentido de asombro sino lo ha aumentado en forma inmensurable. Lo mismo vale para nuestro detallado conocimiento biológico de plantas y animales, y de nuestros cuerpos en particular. El Salmista dijo: "Estoy temible y maravillosamente hecho"; pero él tenía solo un atisbo muy indirecto de la delicada y compleja naturaleza de nuestra construcción. Los procesos de la evolución han producido maravillas de las cuales nuestros antepasados civilizados no tenían la menor idea. El mecanismo de la replicación del ADN, increíblemente simple y elegante, ha sido elaborado por la evolución hasta alcanzar un alto grado de complejidad y precisión. Hay que ser muy chato de espíritu para leer sobre ello y no sentirse impresionado por sus maravillas. Decir que nuestra conducta se explica por el funcionamiento de un vasto ensamblaje de neuronas interactuantes entre sí no debería disminuir en absoluto nuestra opinión de nosotros mismos sino aumentarla tremendamente. (CRICK 94)