Tendencias Científicas
Mariano Sigman
¿El cerebro procesa la información derivada de un estímulo al mismo tiempo en diferentes regiones? ¿Tiene esto algo que ver con nuestra capacidad de reacción a dichos estímulos? Si es así, ¿cómo se relacionan la percepción y las respuestas que se derivan de dicha percepción a nivel cerebral?
Son muchas preguntas al mismo tiempo… Uno de los hechos más llamativos del cerebro es su carácter modular. Hasta el momento se conocen más de 30 regiones visuales (y seguramente serán muchas más) que establecen un mapa del mundo y procesan, en paralelo y sobre el mismo estimulo, distintos tipos de información: color, textura, movimiento, forma. Uno de los problemas mas difíciles del cerebro es como compilar e integrar toda esta información de una manera que tenga sentido (lo que subjetivamente sentimos como “coherencia”) y que sea útil (lo que a lo largo de la historia nos hace no estrellarnos contra las paredes y, por lo tanto, sobrevivir). La incerteza en la acción resulta de muchas fuentes que esencialmente pueden colapsarse en dos: por un lado, la gran diversidad de estímulos (muchas veces contradictorios) y, por otro lado, la gran variedad de objetivos que también seguido son contradictorios. De alguna manera el cerebro tiene que establecer un objetivo x (que en el caso de todos los experimentos de electrofisiología en monos es maximizar la cantidad de jugo) y dado este objetivo tiene que integrar una cantidad de evidencia, a veces de muchas fuentes de modalidades preceptúales distintas para converger a una respuesta. Hay una cierta idea de flujo, obtenida coherentemente desde la psicología, la fisiología y la anatomía, que progresa desde la percepción hasta la acción en el que a medida que se avanza en este flujo se va estableciendo una transformación de variables sensoriales a variables de acción o de recompensa (la medida de la satisfacción de un objetivo).
Si varias regiones del cerebro -diversas, en teoría procesadores de varios tipos de información y ordenantes de respuestas adecuadas a determinados estímulos- trabajan a un tiempo para que "percibamos" nuestro entorno y adecuemos nuestro comportamiento a éste, ¿sería apropiado imaginar que existe algún tipo de "comunicación" neuronal entre regiones del cerebro separadas?
Sin duda que existe una comunicación entre todas las áreas que procesan información. Para empezar muchas de estas áreas están conectadas de manera directa, es decir existen axones que recorren varios centímetros en el cerebro y que comunican dos áreas que procesan información distinta (no necesariamente sobre el mismo objeto). El modelo de los 70, siguiendo la primer parte de la respuesta anterior, era de una especie de progresión jerárquica, direccionada desde el mundo exterior hasta una sensación (lo que en inglés se llama bottom-up) Hoy todo el mundo está de acuerdo en que una parte importante de esta comunicación es en el sentido inverso. El cerebro modifica de “arriba hacia abajo” todos sus estadios según el tipo de ambiente en el que se encuentra, el tipo de necesidad o de tarea. Además, existen centros de información, que en inglés se llaman “hubs”, puntos donde la información converge y que actúan como puentes lógicos entre muchas áreas. Una gran cantidad de experimentos realizados a lo largo del último siglo sugiere que la corteza prefrontal constituye el centro de paso de información más importante. Pero este resumen es simplista y seguramente los estados que puentean información de una corteza a otra no sean “un lugar del cerebro”, sino un estado dinámico y extendido. Dos estados dinámicos que se pusieron de moda en los últimos 30 años también como posibles puentes informativos son las oscilaciones y los estados sincronizados. Como si la información “x” y la información “y” pudiesen subirse al mismo columpio si viajan a frecuencias parecidas. Este modelo peca probablemente de simplista hacia la otra dirección y seguramente la solución final, no la más elegante, salga de combinar una arquitectura precisa con estados dinámicos (más complejos que una simple oscilación), que emergen en esta arquitectura.
De ser así, ¿existe algún tipo de "mapa" tridimensional informático que haya podido emular la complejidad de los procesos cerebrales? ¿Dicho mapa ha aclarado algo de la realidad de dichos procesos a la neurociencia actual (me refiero, por ejemplo, al proyecto Cerebro Azul)?
Existe una arquitectura que reúne muchos mapas y forma un meta-mapa. Las conexiones del cerebro forman círculos permanentes y de alguna manera, como en la película “Los amantes del circulo polar”, la historia podría ser contada desde el punto de vista de estos círculos. El mapa no lo conocemos, pero hay un problema claro, que es que nosotros formamos parte del mismo. En cualquier caso, casi todos los experimentos que se hacen cometen, un poco por necesidad y otro poco por costumbre, el mismo error, que es generar un espacio de muy pocas dimensiones. Dos formas, dos frecuencias táctiles a reconocer, dos colores, dos movimientos. Nada tiene esto que ver con el continuo de sensaciones muy difíciles a comunicar verbalmente que ocupan nuestra subjetividad. No hay que olvidar que el cerebro esta permanentemente atosigado. El ruido en la calle de cientos de personas hablando, de cientos de coches pasando, de vientos, de una multitud de objetos desplazándose. Al mismo tiempo, mientras uno marcha, hay que poder mantener la conversación con el vecino (sin que la invada el resto de las voces) y saltar rápido si un autobús nos toca la bocina. El cerebro vive escuchando mil conversaciones telefónicas al unísono y tiene la dificilísima tarea de colapsar este mundo tan rico en pocas sensaciones coherentes.
Son muchas preguntas al mismo tiempo… Uno de los hechos más llamativos del cerebro es su carácter modular. Hasta el momento se conocen más de 30 regiones visuales (y seguramente serán muchas más) que establecen un mapa del mundo y procesan, en paralelo y sobre el mismo estimulo, distintos tipos de información: color, textura, movimiento, forma. Uno de los problemas mas difíciles del cerebro es como compilar e integrar toda esta información de una manera que tenga sentido (lo que subjetivamente sentimos como “coherencia”) y que sea útil (lo que a lo largo de la historia nos hace no estrellarnos contra las paredes y, por lo tanto, sobrevivir). La incerteza en la acción resulta de muchas fuentes que esencialmente pueden colapsarse en dos: por un lado, la gran diversidad de estímulos (muchas veces contradictorios) y, por otro lado, la gran variedad de objetivos que también seguido son contradictorios. De alguna manera el cerebro tiene que establecer un objetivo x (que en el caso de todos los experimentos de electrofisiología en monos es maximizar la cantidad de jugo) y dado este objetivo tiene que integrar una cantidad de evidencia, a veces de muchas fuentes de modalidades preceptúales distintas para converger a una respuesta. Hay una cierta idea de flujo, obtenida coherentemente desde la psicología, la fisiología y la anatomía, que progresa desde la percepción hasta la acción en el que a medida que se avanza en este flujo se va estableciendo una transformación de variables sensoriales a variables de acción o de recompensa (la medida de la satisfacción de un objetivo).
Si varias regiones del cerebro -diversas, en teoría procesadores de varios tipos de información y ordenantes de respuestas adecuadas a determinados estímulos- trabajan a un tiempo para que "percibamos" nuestro entorno y adecuemos nuestro comportamiento a éste, ¿sería apropiado imaginar que existe algún tipo de "comunicación" neuronal entre regiones del cerebro separadas?
Sin duda que existe una comunicación entre todas las áreas que procesan información. Para empezar muchas de estas áreas están conectadas de manera directa, es decir existen axones que recorren varios centímetros en el cerebro y que comunican dos áreas que procesan información distinta (no necesariamente sobre el mismo objeto). El modelo de los 70, siguiendo la primer parte de la respuesta anterior, era de una especie de progresión jerárquica, direccionada desde el mundo exterior hasta una sensación (lo que en inglés se llama bottom-up) Hoy todo el mundo está de acuerdo en que una parte importante de esta comunicación es en el sentido inverso. El cerebro modifica de “arriba hacia abajo” todos sus estadios según el tipo de ambiente en el que se encuentra, el tipo de necesidad o de tarea. Además, existen centros de información, que en inglés se llaman “hubs”, puntos donde la información converge y que actúan como puentes lógicos entre muchas áreas. Una gran cantidad de experimentos realizados a lo largo del último siglo sugiere que la corteza prefrontal constituye el centro de paso de información más importante. Pero este resumen es simplista y seguramente los estados que puentean información de una corteza a otra no sean “un lugar del cerebro”, sino un estado dinámico y extendido. Dos estados dinámicos que se pusieron de moda en los últimos 30 años también como posibles puentes informativos son las oscilaciones y los estados sincronizados. Como si la información “x” y la información “y” pudiesen subirse al mismo columpio si viajan a frecuencias parecidas. Este modelo peca probablemente de simplista hacia la otra dirección y seguramente la solución final, no la más elegante, salga de combinar una arquitectura precisa con estados dinámicos (más complejos que una simple oscilación), que emergen en esta arquitectura.
De ser así, ¿existe algún tipo de "mapa" tridimensional informático que haya podido emular la complejidad de los procesos cerebrales? ¿Dicho mapa ha aclarado algo de la realidad de dichos procesos a la neurociencia actual (me refiero, por ejemplo, al proyecto Cerebro Azul)?
Existe una arquitectura que reúne muchos mapas y forma un meta-mapa. Las conexiones del cerebro forman círculos permanentes y de alguna manera, como en la película “Los amantes del circulo polar”, la historia podría ser contada desde el punto de vista de estos círculos. El mapa no lo conocemos, pero hay un problema claro, que es que nosotros formamos parte del mismo. En cualquier caso, casi todos los experimentos que se hacen cometen, un poco por necesidad y otro poco por costumbre, el mismo error, que es generar un espacio de muy pocas dimensiones. Dos formas, dos frecuencias táctiles a reconocer, dos colores, dos movimientos. Nada tiene esto que ver con el continuo de sensaciones muy difíciles a comunicar verbalmente que ocupan nuestra subjetividad. No hay que olvidar que el cerebro esta permanentemente atosigado. El ruido en la calle de cientos de personas hablando, de cientos de coches pasando, de vientos, de una multitud de objetos desplazándose. Al mismo tiempo, mientras uno marcha, hay que poder mantener la conversación con el vecino (sin que la invada el resto de las voces) y saltar rápido si un autobús nos toca la bocina. El cerebro vive escuchando mil conversaciones telefónicas al unísono y tiene la dificilísima tarea de colapsar este mundo tan rico en pocas sensaciones coherentes.
El cerebro debe procesar mucha información. Incertidumbre. Matin Ma. DAL
Si el cerebro es capaz de adelantar el efecto de un estímulo gracias a la memoria, como se ha visto en la reacción de los monos a los estímulos eléctricos según el experimento del HHMI, o como cualquiera puede notar nada más retomar cualquier hábito, ¿supone eso que, de alguna forma, el conocimiento del cerebro puede preceder a los propios estímulos? De ser así, ¿qué papel juega la memoria en la percepción?
Más aún. No solo escuchamos todo lo que esta afuera, sino lo que está adentro. Esto va a lo que le contaba antes de la construcción de arriba hacia abajo. Hay una infinidad de preguntas que ya no nos hacemos. El techo de mi casa no se va a caer porque los techos no se caen. Porque después de miles de días en mi casa el techo no se ha caído y yo he construido un mundo en mi cabeza donde lo que sucede mil veces sucederá una vez más. Hay una especie de compromiso en la novedad, cuando sucede algo que no debería suceder. En este caso pasan dos cosas al unísono: la primera es que uno dirige su acción desde el estímulo y no desde las premisas, la segunda es el aprendizaje, y es que hay que cambiar el mapa del mundo. La acetilcolina y la norepinefrina codifican estos estados de desacuerdo entre los modelos internos (memorias implícitas) y el mundo exterior. Otras moléculas como la dopamina codifican un acuerdo emocional entre una acción y lo que obtenemos de ella. La coexistencia entre un sistema muy primitivo de asignación de valores (objetivo logrado – desacuerdo total – catástrofe) regulado por algunas moléculas conocidas como neuromoduladores, y una arquitectura mucho mas especifica de procesamiento de información, ha funcionado bien como algoritmo para resolver el difícil problema del cerebro de computar en un espacio de tantas dimensiones.
¿Se podría describir el funcionamiento cerebral con algún tipo de figura geométrica? ¿Cuántas dimensiones tendría?
El problema se vuelve Borgiano y cabalista. La imagen del cerebro es el cerebro mismo y no creo que podamos generar una representación mucho mas compacta que capture toda su integridad. Modelos mucho mas simples, de flujos que se cruzan, con jerarquías, selecciones, una rama perceptiva y otra de acción, con un sistema encima de todo esto que determine las emociones se han hecho a montones. Ya lo he escrito en algún otro lado (ver PloS Bilology,pero hay unos cuantos científicos que sugieren, sin demasiada parodia, que un cerebro incapaz de entenderse a si mismo puede ser una gran gesta evolutiva.
Se deriva del experimento del HHMI que los procesos cerebrales están influidos no sólo por los estímulos externos, sino también por lo que uno espera a priori del mundo y sus estímulos? ¿Varían en algún aspecto los procesos cerebrales al ser observados -al igual que sucede en la observación de las partículas cuánticas-?, es decir, ¿puede el cerebro "saberse" estudiado por sí mismo de tal manera que esa certeza modifique sus propios procesos?
Esta última pregunta resume todas las otras. Que los procesos cerebrales y los estados cognitivos son sensibles a los estados internos es un hecho. Esto no necesariamente implica la segunda parte de la pregunta, que abre otro mundo de interrogantes. Volviendo a lo que decía antes, muy pocos experimentos miden (en parte por dificultades técnicas) los estados subjetivos. En distintos momentos de mi vida, la he vivido en castellano, en catalán, en ingles o en francés, y como muchos otros que han vivido en distintos idiomas, me di cuenta de que mi humor, y en cierta medida mi personalidad, cambiaban con el lenguaje, con el vehiculo utilizado para exteriorizar mis sensaciones. Si exageramos la metáfora ésta se vuelve evidente. Hay pintores capaces de volcar con las manos y sobre el papel un continuo de sensaciones con un detalle y claridad espeluznante, pero que difícilmente pueden expresar esto por otro medio. A la inversa, poetas que encuentran formas en las palabras, combinaciones de éstas, ciertas sucesiones, capaces de objetivar una sensación muy precisa que todos reconocemos. Los canales de comunicación que usamos, casi todos ellos, son más precarios que nuestros estados internos y por lo tanto en la comunicación en general se pierde muchísima información proyectando un continuo sobre pocos estados posibles. Esta imagen a mí me recuerda mucho a lo que pasa en la experimentación en mecánica cuantica, donde un estado continuo, en el momento en el que uno quiere verlo, o escucharlo, es proyectado sobre un espacio de valores discretos.
Más aún. No solo escuchamos todo lo que esta afuera, sino lo que está adentro. Esto va a lo que le contaba antes de la construcción de arriba hacia abajo. Hay una infinidad de preguntas que ya no nos hacemos. El techo de mi casa no se va a caer porque los techos no se caen. Porque después de miles de días en mi casa el techo no se ha caído y yo he construido un mundo en mi cabeza donde lo que sucede mil veces sucederá una vez más. Hay una especie de compromiso en la novedad, cuando sucede algo que no debería suceder. En este caso pasan dos cosas al unísono: la primera es que uno dirige su acción desde el estímulo y no desde las premisas, la segunda es el aprendizaje, y es que hay que cambiar el mapa del mundo. La acetilcolina y la norepinefrina codifican estos estados de desacuerdo entre los modelos internos (memorias implícitas) y el mundo exterior. Otras moléculas como la dopamina codifican un acuerdo emocional entre una acción y lo que obtenemos de ella. La coexistencia entre un sistema muy primitivo de asignación de valores (objetivo logrado – desacuerdo total – catástrofe) regulado por algunas moléculas conocidas como neuromoduladores, y una arquitectura mucho mas especifica de procesamiento de información, ha funcionado bien como algoritmo para resolver el difícil problema del cerebro de computar en un espacio de tantas dimensiones.
¿Se podría describir el funcionamiento cerebral con algún tipo de figura geométrica? ¿Cuántas dimensiones tendría?
El problema se vuelve Borgiano y cabalista. La imagen del cerebro es el cerebro mismo y no creo que podamos generar una representación mucho mas compacta que capture toda su integridad. Modelos mucho mas simples, de flujos que se cruzan, con jerarquías, selecciones, una rama perceptiva y otra de acción, con un sistema encima de todo esto que determine las emociones se han hecho a montones. Ya lo he escrito en algún otro lado (ver PloS Bilology,pero hay unos cuantos científicos que sugieren, sin demasiada parodia, que un cerebro incapaz de entenderse a si mismo puede ser una gran gesta evolutiva.
Se deriva del experimento del HHMI que los procesos cerebrales están influidos no sólo por los estímulos externos, sino también por lo que uno espera a priori del mundo y sus estímulos? ¿Varían en algún aspecto los procesos cerebrales al ser observados -al igual que sucede en la observación de las partículas cuánticas-?, es decir, ¿puede el cerebro "saberse" estudiado por sí mismo de tal manera que esa certeza modifique sus propios procesos?
Esta última pregunta resume todas las otras. Que los procesos cerebrales y los estados cognitivos son sensibles a los estados internos es un hecho. Esto no necesariamente implica la segunda parte de la pregunta, que abre otro mundo de interrogantes. Volviendo a lo que decía antes, muy pocos experimentos miden (en parte por dificultades técnicas) los estados subjetivos. En distintos momentos de mi vida, la he vivido en castellano, en catalán, en ingles o en francés, y como muchos otros que han vivido en distintos idiomas, me di cuenta de que mi humor, y en cierta medida mi personalidad, cambiaban con el lenguaje, con el vehiculo utilizado para exteriorizar mis sensaciones. Si exageramos la metáfora ésta se vuelve evidente. Hay pintores capaces de volcar con las manos y sobre el papel un continuo de sensaciones con un detalle y claridad espeluznante, pero que difícilmente pueden expresar esto por otro medio. A la inversa, poetas que encuentran formas en las palabras, combinaciones de éstas, ciertas sucesiones, capaces de objetivar una sensación muy precisa que todos reconocemos. Los canales de comunicación que usamos, casi todos ellos, son más precarios que nuestros estados internos y por lo tanto en la comunicación en general se pierde muchísima información proyectando un continuo sobre pocos estados posibles. Esta imagen a mí me recuerda mucho a lo que pasa en la experimentación en mecánica cuantica, donde un estado continuo, en el momento en el que uno quiere verlo, o escucharlo, es proyectado sobre un espacio de valores discretos.
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