2. Hacia una teoría general del cerebro


Al sistema nervioso se le considera un instrumento para que el organismo obtenga información del ambiente que luego utiliza en la construcción de una representación sobre el mundo, lo cual le permite generar una conducta adecuada.
El premio Nobel de Medicina Francis C. Crick propone que la teoría del cerebro debe poder explicar las relaciones entre la naturaleza del mundo físico y como ocurre el procesamiento de la información, todo ello siendo acorde con el actual conocimiento de aspectos bioquímicos, genéticos y embriológicos del sistema nervioso.


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Aproximación a una teoría general

Todos los fenómenos pertinentes al cerebro y la mente autoconsciente ( Mente autoconsciente y conciencia en Knol ) reclaman un nuevo campo de significados. Todos ellos reclaman pues, nuevos postulados. Puede considerarse una teoría general del cerebro en estos momentos como cuando los primeros filósofos sin el conocimiento de la electricidad intentaron explicar el rayo por la teoría de Zeus emitiendo las centellas, -por lo cual la civilización del Lacio le llamó “Júpiter tonante”- o por el choque de las nubes, ambas insatisfactorias.

      Fué  la aparición de un sistema conceptual de mayor amplitud, el de la teoría electromagnéticael que permitió una explicación racional. Podría considerarse la teoría del cerebro como adoleciendo de una manera semejante de ese macrosistema conceptual, cuya aparición hará que las ciencias no sean las mismas de antes. Mucha evidencia actual de otras disciplinas obligan a reconocer la existencia de propiedades que no encajan en la teoría neurológica presente: para que la mente autoconsciente tenga cabida en el cerebro, el marco conceptual debe ampliarse aún más 1.

      Humberto Maturana y Francisco Varela describen como al sistema nervioso se le considera un instrumento mediante el cual el organismo obtiene información del ambiente que luego utiliza en la construcción de una representación sobre el mundo, lo cual le permite computar una conducta adecuada que le permite sobrevivir en él.
    De acuerdo a esta descripción, el medio ambiente especifica en el sistema nervioso las características que le son propias y por su parte, el cerebro utiliza tales características en la generación de la conducta, de una forma semejante a cuando conocemos una ruta de acuerdo a como está trazada en un mapa.
Profesor Humberto Maturana Romesín
Santiago de Chile, 1928 –
      De acuerdo a Howard Gardner, ( http://www.howardgardner.com/) la ciencia cognoscitiva tiende a descubrir las capacidades de la mente para la representación y la computación, así como su representación estructural y funcional en el cerebro.

Rol de la ciencia neural cognoscitiva

    La ciencia neural cognoscitiva es un empeño contemporáneo de base empírica que procura responder a interrogantes epistemológicos de antigua data, en particular aquellos vinculados a la naturaleza del conocimiento, sus elementos componentes, así como sus fines, evolución y difusión. La ciencia neural cognoscitiva se considera como un campo interdisciplinario que estudia los mecanismos neurales específicos de las funciones cognoscitivas.
Profesor Howard Gardner
1943 –
Psicólogo estadoudinense, autor de la Obra
Inteligencias Múltiples -Frames of Mind

La ciencia neural cognoscitiva es extensible a todas las formas del conocimiento humano, teniendo la clave para descifrar muchas cuestiones pertinentes a las representaciones mentales de los seres humanos sobre las cuales se puede postular un nivel de análisis separado de los niveles neurológico, biológico, sociológico y cultural, que al mismo tiempo los trascienda.

    
    Adicionalmente, los conocimientos relativos a computación son de utilidad porque en el momento constituyen un modelo viable del funcionamiento de la mente humana, lo cual significa que las creencias centrales de la ciencia cognoscitiva sobre las representaciones mentales se complementan con los procedimientos metodológicos de la ciencia de la computación.
    La ciencia neural cognoscitiva -siguiendo a Howard Gardner- cree en la utilidad de los aportes interdisciplinarios, de áreas que concretamente comprenden la filosofía, la inteligencia artificial, la lingüística, la antropología y la neurociencia, a partir de las cuales en algún momento surgir una tendencia unitaria 2.
    Muchas de las ideas pertinentes al funcionamiento del cerebro y la mente de inicios de siglo se suscitaron en el marco de si la mecánica había sido capaz de explicar las leyes del mundo físico, los modelos mecanicistas basados en los arcos reflejos podrían de una manera semejante explicar la actividad humana.
    En el período comprendido desde la segunda a la cuarta década en nuestro siglo, el conductismo dificultó los enfoques científicos sobre el estudio de la mente, porque lo que un individuo pensaba carecía de valor a menos que su pensamiento se tratara como una conducta encubierta, a lo cual se agregó adicionalmente el cuerpo conceptual del psicoanálisis, el cual frente al dogma establecido de los conductistas se prestaba a críticas por no ser fácilmente refutable. 
    
    Si se observa el campo de las neurociencias, su naturaleza empírica permite el planteamiento de interrogantes que se puede verificar con mayor facilidad si se ha avanzado o no hacia la solución. La teoría en neurobiología no debe restringir su papel a tratar de crear teorías correctas y detalladas de los procesos neurales, sino actuar activamente en la proposición de cuáles rasgos sería más útil estudiar y sobre todo medir, para ver que clase de teoría se necesita.
    El premio nobel de Medicina Frederick H.C. Crick considera relevante tratar de señalar cual es el tipo de información obtenible que sería de mayor utilidad y cual sería además, obtenible en un período relativamente corto, introduciendo métodos nuevos y factibles. El  proceso de análisis del mundo exterior no siempre revela sus rasgos más significativos, pero su visión dista de ser real, además que quedan interrogantes sin resolver por parte de la embriología, la genética; por último, la teoría de la información aplicada al funcionamiento nervioso, es una interesante novedad con gran fuerza conceptual, pero de acuerdo a Crick, adolece de una mayor trayectoria en el tiempo.

Explicación de Sir Francis Crick sobre cómo surge la conciencia humana.

jahernaf — July 14, 2008

Paso a paso hacia una teoría del cerebro

En la construcción de una teoría general del cerebro, influyen tres grandes directrices restrictivas: la primera limitación -en consonancia con el tema de la información- es impuesta por las matemáticas y en particular la teoría de la comunicación, ya que hay circunstancias en las que una distribución o un patrón pueden ser reconstruídos perfectamente a partir de una pequeña muestra de los mismos tomada a intervalos regulares. Aunque la información se puede almacenar distributivamente como en un holograma, el retiro de una parte parcial de ella no altera el cuadro en su totalidad. Este enfoque holográfico sobre el manejo de la información se ampliará más adelante.
    Una segunda restricción proviene del mundo físico, a partir del cual la información que acceda al cerebro estará relacionada con las invariantes o semi-invariantes del mundo exterior.
      Por último, una tercera restricción viene impuesta por la bioquímica, la genética y la embriología. El sistema nervioso no está hecho de elementos conductores, sino de células especializadas. Esto con el fin de justificar el hecho que un impulso que recorre un axón viaja a velocidades bajas, y si bien los iones inorgánicos sodio y potasio, tienen un papel preponderante en la transmisión neuronal, muchas de las moléculas que transmiten el impulso a neuronas adyacentes son orgánicas.
    Las limitaciones bioquímicas se dan en el axón, dado que sus puntos más alejados están distantes del extremo proximal de la síntesis proteica, lo cual impone restricciones a la velocidad de los cambios bioquímicos que puedan ocurrir en él. Por todo lo anterior, en la actualidad se consideran a las limitaciones descritas como parcialmente comprendidas 3.

Debate entre localizacionismo y holismo

      Adicionalmente, existe un debate científico entre la concepción localizacionista o locacionista y la concepción holista del funcionamiento cerebral, que históricamente empezó a ser notable desde Descartes cuando propuso que la glándula pineal era el punto de interacción entre el alma y el cuerpo, hipótesis que fue debatida por un contemporáneo suyo, Juan de Huarte, quien rechazó la doctrina de la localización de las facultades mentales en los ventrículos cerebrales, sugiriendo en cambio que el cerebro funcionaba como una unidad. 
Francis Joseph Gall 1758 – 1828
Introdujo el concepto de frenología

En el siglo XVIII, Francis Joseph Gall, en una de sus obras titulada “Sobre las funciones del cerebro y de cada una de sus partes, con observaciones vinculadas a la posibilidad de determinar los instintos, propensiones y talentos, o las disposiciones morales e intelectuales de los hombres y los animales debido a las configuraciones del cerebro y la cabeza”, sustentaba la hipótesis que el cerebro está dividido de tal forma que puede efectuar muchas de sus funciones separadamente, a lo cual agregó que muchas de estas disposiciones son innatas.

Lo cual también fué reforzado por Charles B. Bell en su ensayo de 1811, donde mostró una de las representaciones gráficas más completas del cerebro como un órgano con diferentes partes funcionales y afirmaba que
la doctrina dominante de las escuelas anatómicas es la de que todo cerebro es un sensorio común (…) las impresiones son transportadas por los nervios al sensorio y presentadas a la mente; y la mente por los mismos nervios que recibe la sensación envía la orden de la voluntad a las partes motoras del organismo (…) esto parece aceptablemente simple y consistente, hasta que empezamos a discutir anatómicamente la estructura del cerebro y el curso de los nervios. Entonces todo es confusión”.  
    Por otra parte, Bell y François Magendie hacia 1822 descubrieron en forma independiente la separación anatómica de las funciones sensitivas y motoras en la médula espinal, hechos que inclinaron la balanza en pro del aspecto locacionista.
    Posteriormente los datos clínicos aportados por algunas enfermedades del sistema nervioso y por accidentes como el de Phineas Gage, indicaban con frecuencia que el cerebro era algo más que un sensorio común.
 François Magendie
1783 – 1855
Crédito de imagen:
    A partir de investigaciones post-mortem con cerebros de personas que habían padecido de afasia, Pierre Paul Broca concluyó que las deficiencias lingüísticas se debían a los traumatismos sufridos por el hemisferio cerebral izquierdo, particularmente a nivel de la tercera circunvolución frontal, mientras que Carl Wernicke en la universidad de Wroklau atribuyó las dificultades en la comprensión del lenguaje a lesiones en el lóbulo temporal izquierdo; todo ello  unido a la afirmación de Jules Dejerine en que los problemas de la lectura y la escritura procedían de lesiones en el lóbulo parietal izquierdo y la corteza parieto-occipital.
Sin embargo, a estas demostraciones locacionistas se opusieron a su vez las de tipo holista propuestas por Pierre Jean Marie Flourens, quien insistió en que las distintas partes cerebrales funcionan como una totalidad, porque la magnitud de un déficit no puede explicarse simplemente por la zona cerebral que le está asociada, ni siquiera por el volumen de cerebro vinculado a ese déficit (…) lo apropiado sería poner de relieve otro orden de fenómenos que incluye la unidad eficaz del sistema nervioso, la cual reúne a todas sus partes pese a la diversidad de su acción, pero también el grado de influencia que cada una de esas partes aporta a la actividad común” y la evidencia presentada por Pierre Marie, quien al examinar los cerebros originalmente estudiados por Broca declaró ante la Sociedad Neurológica de París que la “tercera circunvolución frontal no cumple ninguna función especial, por cuanto uno de los cerebros había sufrido lesiones mucho más amplias de lo que Broca había informado, y tampoco había documentado con precisión suficiente el espectro de déficits neurológicos concomitantes, a lo cual se agregaron los hallazgos de otros neurológos quienes hallaron que la misma clase de deficiencias podían proceder de individuos con lesiones en una amplia variedad de zonas anatómicas, que mostraba déficits diversos entre sí, a veces ninguno.
Sus afirmaciones llevaban implícito el hecho de la plasticidad del sistema nervioso, donde la capacidad de las zonas no lesionadas para suplir las funciones de las zonas lesionadas tenía un rol, donde la magnitud de las lesiones y no el lugar en que estas ocurrían incidían en la pérdida del pensamiento abstracto.

Hughlins y el holismo

    John Hughlins Jackson, como precursor de la escuela holista en el siglo XIX había declarado que “la localización de los síntomas no significa localización de la función”. Las concepciones holistas se vieron reforzadas posteriormente por la psicología de la Gestalt, donde los hallazgos sugerían que el organismo no reaccionaba frente a estímulos singulares, sino por el contrario, frente a la relación entre los estímulos, frente a pautas globales y percibiendo los estímulos como parte de un contexto, de tal modo que los neurólogos holistas que no consideraban que los déficits cerebrales eran atribuíbles a lesiones circunscritas, formaron un bastión contra la tendencia conductista de inicios de siglo, dado el acúmulo de evidencia a favor de la acción masiva, la equipotencialidad y la plasticidad.
John Hughlins Jackson
De una manera semejante a las discusiones sobre la naturaleza corpuscular u ondular de la luz, tanto los locacionistas como los holistas se parapetaban en su respectiva evidencia experimental, los holistas acudían a los experimentos de ratas en laberintos, mientras que los locacionistas se apoyaban en las diversas afasias de seres humanos.
    Era necesario un “tertium quid”, en donde cada una de las concepciones se refiriera a diferentes fenómenos, donde cada cual tenía razón en lo tocante a ciertos organismos, ciertas conductas o períodos de la vida. La síntesis llegó a finales de la década de los 40 en el siglo XX, cuando se encontró que las lesiones sumamente específicas no provocaban síndromes específicos, por la gran variabilidad de los pacientes en la casuística clínica con lo cual perdieron vigor y por su parte, el propio Karl Lashley como cabeza visible del holismo como una teoría general del cerebro, reconoció que el sistema óptico poseía un grado de localización específico dentro del sistema nervioso 4.

Punto de equilibrio entre localizacionismo y holismo      

    Donald O. Hebb, neuropsicólogo canadiense realizó de cierto modo la tercería entre los conceptos aparentemente no reconciliables del holismo y el locacionismo como teorías del funcionamiento cerebral. En la monografía hoy considerada clásica, de “La organización de la conducta” (1949) refiere que las pautas de conducta, la percepción visual, por citar algunas, se confirman paulatinamente a lo largo de períodos prolongados, mediante la conexión de conjuntos particulares de células a los que el denominó “congregaciones” o “ensamblados” (“assemblies”).
    Estas congregaciones explicaban como las conductas o “perceptos” están localizados en regiones concretas, incluso en células específicas del cerebro, pero con el transcurso del tiempo, permiten el surgimiento de comportamientos más complejos, a los que Hebb denominó “secuencias de fases”. Tales conductas complejas suelen estar menos localizadas y abarcan grupos mayores de células procedentes de diversas partes del sistema nervioso, con lo cual estas agregaciones funcionales confieren equipotencialidad al sistema nervioso, entendida como la presencia de senderos alternativos de modo que si alguno resulta anulado, los restantes pueden cumplir con una grado semejante de eficacia la función conductual que los lesionados desempeñaban.
Cuando el organismo alcanza la madurez y es capaz de asumir conductas más complejas, es difícil atribuír una conducta cualquiera a una serie aislada de neuronas pertenecientes a una región circunscrita.

Rafael Lorente de Nó
1902 – 1990
Crédito de imagen:
http://www.nap.edu/readingroom.php?book=biomems&page=rdeno.html
         Los hallazgos de Lorente de Nó, del Instituto Rockefeller de Investigaciones Médicas, sobre las vías neurales de retroalimentación le permitieron a Hebb elaborar una teoría más sólida de la mente, en la que la activación reiterada de cualquier bucle neuronal reforzaría la excitación de la neurona blanco, produciendo una activación persistente de la misma y produciendo en las dos células participantes en la sinapsis un proceso de desarrollo que redoblaría la respuesta ante el estímulo presentado por la neurona de entrada: en esto consisten las sinapsis hebbianas.(Ver figura 3-pág 5 en:Glosario: sinapsis hebbiana )

Concepto Hebbiano de la sinapsis

    El concepto hebbiano de la sinapsis permitió explicar como en los primeros años de la infancia el aprendizaje es flexible y puede producirse aunque estén dañadas grandes porciones del sistema nervioso, mientras que en períodos posteriores depende específicamente del desarrollo y diferenciación de otras estructuras, teniendo comparativamente con los estadios tempranos del desarrollo, una menor plasticidad. Del mismo modo, el concepto hebbiano de la sinapsis sustentaba el hecho que la inteligencia adulta era decisivamente influída por la experiencia tenida durante la infancia, y originó mucho más tarde la implementación de los enriquecedores programas de la iniciación pre-escolar 5.
    Un punto aparente que parecía entrar en choque con la conexión de Hebb, se hallaba en el hallazgo de la aparente inocuidad de las lesiones frontales al no encontrar déficits de inteligencia en pacientes cuyos lóbulos frontales habían sido destruídos por accidente o por intervención quirúrgica, pero esta aparente falta de efecto le espoleó en su búsqueda de una teoría sobre el cerebro y la conducta inteligente.
Donald Olding Hebb
Julio 22, 1904 – Agosto 20, 1985
    Los trabajos posteriores demostraron que las pruebas de inteligencia no eran apropiadas, y Brenda Milner, discípula por aquel entonces de Donald Hebb -y quien continuó los trabajos inciados por éste en los pacientes operados para mejorar epilepsia por el neurocirujano Wilder Penfield en Montreal, -encontró que los cambios de personalidad que se producen con el deterioro del lóbulo frontal afectan adversamente la vida del sujeto, como lo confirma Antonio Damasio al referir apartes de la patografía de Phineas Gage, además de su propia experiencia.
    Para comprender el modelo hebbiano de la sinapsis, es necesario conocer la llamada regla de Hebb que plantea que “cuando el axón de la célula A (…) excita la célula B y de forma repetitiva y persistente toma parte en un proceso de descargas, algún proceso de crecimiento o algún cambio metabólico ocurren en una o ambas células, de modo que la eficiencia de A al descargar sobre B se aumenta”. La teoría asociada del ensamblamiento celular como una aproximación a la memoria asociativa cortical fué propuesta por el neuropsicólogo Donald Hebb hacia 1949 y explica el almacenamiento de la memoria en mamíferos por la potenciación a largo plazo en el hipocampo.
    Los estudios ulteriores con neuronas individuales confirmarían los cambios en la intensidad sináptica de las células, confirmando el concepto hebbiano de la sinapsis, sobre el cual además se ha acumulado evidencia experimental adicional, aportada por la biología molecular. Se han demostrado cambios permanentes en el desarrollo neuronal asociados a síntesis proteica, concepto cardinal en la actualidad para una mejor comprensión de la memoria, donde ya se conoce la participación de los receptores de N-metil-D-aspartato (NMDA) presente en las dendritas de las células granulosas, en las células CA-1 (Cornu Ammonis) del hipocampo, así como en las neuronas del neocórtex.

Directrices para teoría general del cerebro

      Con el planteamiento de la existencia de directrices restrictivas para una teoría general del cerebro, Crick propone que tal teoría debe poder explicar las relaciones entre la naturaleza del mundo físico y  como ocurre el procesamiento de la información, todo ello siendo acorde con el actual conocimiento de aspectos bioquímicos, genéticos y embriológicos del sistema nervioso. En concordancia con los rasgos de la ciencia cognitiva, Crick omite deliberadamente el énfasis en los factores emocionales que si bien pueden ser importantes – y de hecho lo son- para el normal funcionamiento cognitivo humano, complicarían metodológicamente el transcurso actual de los estudios.
 Francis C. Crick
Crédito de imagen:

     Otros enfoques sobre como el cerebro maneja la información, provienen de elaboraciones de la teoría de la información, concernientes a modelos estocásticos. El investigador Arnold Trehub del Hospital de Veteranos de Massachussets describió al cerebro como un “detector coherente paralelo”,  y sugiere que el cerebro ejecuta matemáticas complejas al construír su representación del mundo, manejando información limitada, pero funcionando simultáneamente como uno de los mejores sistemas de detección de señales estocásticas (relativas al azar) 6.

     Es alentador el encontrar igualmente que en disciplinas -que se podrían considerar aparentemente dispares- como la antropología estructural, el antropólogo e investigador Lévi-Strauss en su obra “La Pensée Sauvage” plantea que la separación entre pensamiento y mundo, entre inteligibilidad y realidad es de naturaleza matemática, donde la mente posee sus propias leyes de orden. En esta obra hace notar que la mente humana es un depósito de combinaciones, permutaciones y otras combinaciones similares, todas ellas de índole matemática 7, argumento en el cual subyace una interpretación de la mente como un sistema de detección de señales estocásticas.
De otra parte, los especialistas en semiótica Roman Jakobson y Charles Morris contribuyeron a la difusión del concepto que toda acción humana tiene propiedades esencialmente simbólicas y es necesario por tanto, explicarla en función de sus aspectos cognoscitivos y no de sus aspectos prácticos.
Lo que se ha podido establecer con la metodología neurocientífica actual, es que el cerebro:
es un órgano plástico cuya estructura y función son un reflejo de su ecología; tanto la estructura como la función son en gran parte dinámicas y están adaptándose continuamente a las cambiantes exigencias funcionales (…) Los componentes neurales muestran complejas interconexiones y son interdependientes; los cambios producidos en cualquier parte del cerebro afectarán probablemente a muchas otras partes, si no a todas. En la mayoría de los casos, los cambios inducidos por el ambiente no se pueden predecir con absoluta certeza, sino que tienden más bien a ser probabilísticos, es decir, predecibles dentro de ciertos límites. Además no hay un único mecanismo que pueda explicar los cambios observados (…) 8. 
Cualquier cambio refleja la totalidad de las respuestas a todo nivel en el cerebro. No parece a la luz actual que existiera un único mecanismo fundamental en virtud del cual se explicaran todas las respuestas neurales. Adicionalmente, es posible que las disciplinas que estudien la realidad tengan un papel en definir las leyes según las cuales la mente interpreta la realidad. Los paralelismos entre diferentes disciplinas como la mecánica cuántica y aquellas que estudian la conciencia son fructíferos en la medida de conocer sus límites, teniendo en cuenta que las propiedades de la conciencia no pueden ser reducidas a las de la materia física. A este respecto es pertinente citar a Ludwig von Bertalanffy cuando refiere:

autodeterminismo acausal complejidad dinamismo holismo interconexión e interdependencia probabilismo Nemotecnia: 77 fiscom discon acacon dinahol inter inter pol automovil club de holanda interconectado con casino Nota: fiscom=fisica contemporanea: discon= disciplinas de conciencia 77=paralelos  “La realidad, en la concepción moderna aparece como un tremendo orden jerárquico de entidades organizadas que pasan a través de la superposición de muchos niveles, desde los sistemas físicos y químicos a los biológicos y sociológicos. Esta reestructuración jerárquica y combinación en sistemas de orden cada vez superior es característica de la realidad como un todo y es de importancia fundamental (…)”9. 
    El cerebro y el universo constituyen un todo coherente que no se pueden separar y estudiar independientemente, pues si el universo llega a conocerse a través del cerebro, parece que dentro de sus límites, el cerebro se adaptara y modificara para comprender mejor al universo.
    Citando al psiquiatra Roger Walsh, de la universidad de California, la evolución del estudio de la ecología del cerebro “comienza a dar motivo para pensar en ciertos rasgos de holismo, interconexión e interdependencia, dinamismo, probabilismo, complejidad y autodeterminismo acausal, que recuerdan los paralelos hallables tanto en la física moderna como en las disciplinas de la conciencia“.
 

Disciplina de conciencia y fisica contemporanea tienen paralelismo en contexto holista en cuanto  jerarquía: en cada nivel sucesivo de complejidad exhiben propiedades que no pueden comprenderse partiendo de la propiedades de las partes por separado (30 I 00)

Propiedades de orden superior en el cerebro 

Según el bioquímico británico Rupert Sheldrake, de la universidad de Cambridge, el holismo o filosofía organicista proporciona un contexto que revisa la teoría mecanicista que propone que en el universo todo puede explicarse a partir por lo más pequeño, partiendo por ejemplo las propiedades de los átomos, que la vida y la conciencia son productos accidentales de la materia, que la evolución está dirigida por la interacción entre acontecimientos fortuitos y el instinto de supervivencia, reconociendo en cambio, la existencia de sistemas jerárquicamente organizados que en cada nivel sucesivo de complejidad exhiben propiedades que no pueden comprenderse partiendo de las propiedades de las partes en forma separada.
    Por su parte, el biólogo evolucionista Ernst Mayr en la obra “The Growth of the Biological Thought” describe que los sistemas casi siempre “tienen la particularidad de que las características de la totalidad no pueden ser deducidas del conocimiento profundo de los componentes tomados por separado o en otras combinaciones parciales”. La aparición de estas nuevas características en las totalidades ha sido llamada emergencia; una vez que emerge un nuevo nivel jerárquico, los sistemas del nuevo nivel tienden a hacerse progresivamente más complejos a nivel estructural y funcional. La emergencia ha sido invocada a menudo para explicar fenómenos tan difíciles como la vida, la mente o la conciencia (…) es igualmente característica en los sistemas inorgánicos (…) ” 10.
    La comprensión de la complejidad de un sistema como el cerebro radica en una óptica de “articulación en bloques” que diferencian niveles más y más altos, con la característica adicional de ver sacrificada una dosis mayor de precisión en cada paso.
    El resultado de lo que surge o “emerge” en el nivel holónico superior, abarcante del inferior pero no viceversa,  es un “sistema informal” que obedece a reglas de complejidad semejante que tienen una conexión laxa con las matemáticas: esta medida es laxa en la medida de considerar que los niveles “superiores” e “inferiores” del cerebro se pueden explicar de una forma semejante a las redes neurales de inteligencia artificial, cuando actúan de manera semejante a como podría hacerlo una red neural del cerebro, pero que carecerían de la significación del nivel más alto.

Influencia de las redes neurales 

    En las redes neurales el efecto global suele ser que una serie de activaciones actuando a través de un sistema de entrada produce una distinta pauta de activaciones a través del sistema de unidades ocultas, siendo válido esto mismo para las unidades de salida.
    Entonces, la red constituye un dispositivo para transformar cualquiera de los muchos posibles vectores de entrada o pautas de excitación, en una única respuesta de salida, lo cual permite “computar” una función específica. En la red neural, la función exacta que se transforma en una respuesta única depende de la configuración global de sus pesos sinápticos, lo cual está de acuerdo con el concepto hebbiano (vide supra). 
Red neural

    El comportamiento dinámico de la red permite que se puedan configurar sus pesos sinápticos, con lo cual se vuelve capaz de manejar prácticamente cualquier función y es aún posible imponer a la red una función no especificada siempre y cuando se le suministre un conjunto de ejemplos de los pares de entrada y salida deseados -procediendo de una forma silogística- , con lo cual se logra el llamadoentrenamiento de la red, que se desarrolla por ajuste sucesivo de los pesos “sinápticos” hasta que finalmente realiza las transformaciones de entrada y salida deseadas 11.

Lo cual, dicho de otra forma equivale a afirmar que si se desarrollara un programa que lograra una representación interna, probablemente requiera de estructuras y procesos que escapan a cualquier interpretación directa, es decir, no tienen una relación de correspondencia directa con los elementos de la realidad.
    Uno de los problemas paradójicos que se plantean con la descripción de la complejidad del sistema nervioso, es que si fuera más simple, seguramente no seríamos lo suficientemente complejos para lograr representarnos con facilidad.
    La investigación en ciencia neural cognoscitiva depende de la capacidad de estudiar el cerebro vivo y se enriquece con nuevos métodos que aportan nuevos resultados, con los cuales el hombre logra aproximarse aún más a su propio cerebro, con su interpretación concomitante en la visión del universo que depende de él. Nuestro entendimiento del universo y de la realidad que nos rodea se halla sometido a las influencias de ocho factores esenciales, que de acuerdo al autor John Barrow son los siguientes:
  • Las leyes de la naturaleza.
  • Las “condiciones iniciales”
  • La identidad de las fuerzas y las partículas.
  • Las constantes de la naturaleza.
  • Las simetrías rotas.
  • Los principios organizadores.
  • Los sesgos de selección.
  • Las categorías del pensamiento.
Bajo una óptica cosmológica enmarcada en una explicación fundamental estos puntos encarnan una forma de ir “más allá”, al permitir la introducción de giros nuevos y creativos dentro de la corriente evolutiva.
Por su parte, el físico y matemático Douglas Hofstadter refiere que “los aspectos del pensamiento pueden ser vistos como la descripción del alto nivel de un sistema que en un nivel más elemental es regido por reglas simples. El sistema es el cerebro, donde merced a un mecanismo de gran complejidad se realizan las transiciones entre los diferentes estados, observando reglas definidas físicamente.
    El estudio de las funciones cognoscitivas en el cerebro como producto de las cortezas de asociación, ha suscitado el examen de los procesos cognoscitivos del cerebro a la luz conceptual de los programas de inteligencia artificial.

Inteligencia artificial

    La inteligencia artificial IA se puede considerar como un intento de examinar los procesos cognoscitivos por medio de programas de computador y otros dispositivos que procesan información. Los modelos que permiten tal aproximación son redes, que pueden tener abundancia de elementos de interconexión, lo que permite que sean influenciables de una forma positiva o negativa. Tales modelos son conocidos como “modelos de procesamiento de distribución en paralelo” (PDP, de la sigla inglesa de parallel-distributed processing), donde la actividad de un elemento sobre otro depende de la cantidad de conexiones de salida y la fortaleza de la conexión.
    Las principales semejanzas entre este circuito y el cerebro real, son por una parte, el extenso procesamiento en paralelo que ocurre en ambos, y por otra, que las operaciones en ambos no son dependientes de elementos individuales, sino del conjunto de los elementos. Hoy en día se considera que algunas áreas de la corteza pueden estar especializadas para computaciones de tipo ejecutivo o lineal, mientras que otras áreas procesan tipo PDP, en las cuales la acción de neuronas específicas no es importante para el funcionamiento global 12.
    Sin embargo, cuando se aplica el principio de computación a las diferentes neuronas, hay que partir del hecho que cada neurona es todavía mucho más compleja que los elementos presentes en las actuales redes neurales artificiales.

Tipos de redes neurales 

Tanto en neuroanatomía como en neurofisiología era escasa la proporción de obtención de nueva información, sin embargo, los paralelos conceptuales han permitido conocer como las conexiones neuronales se pueden esbozar de una manera básica con los conceptos de entramado de precisión y el de redes asociativas. Según el concepto del entramado de precisión, las conexiones están hechas de una manera definida y ordenada, de modo que solamente algunas células están en contacto con otras.
Este tipo de conexión neuronal se encuentra en invertebrados por ejemplo, en moluscos comoAplysia y en estructuras del ojo de la mosca, mientras que el modelo de conexión de redes asociativas se presenta en las áreas cerebrales de animales más complejos, en los cuales hay muchas más células y el entramado de sus conexiones parece ser menos preciso.
Aplysia californica

En el entramado de precisión las conexiones están hechas de una manera definitiva y ordenada: solamente ciertas células están en conexión con otras y con frecuencia el modelo de las conexiones se repite en todos los individuos de una misma especie animal. Curiosamente el aprendizaje no sufre deterioro, pues la experiencia puede cambiar la fuerza de las conexiones con un patrón hebbiano (descrito más adelante).

    El sistema nervioso superior es una combinación sutil deentramados de precisión y redes asociativas, en los cuales los canales de entrada no están interconectados entre sí. Adicionalmente hay representación múltiple y sucesiva, que asemeja el sistema nervioso con entramados de precisión, mientras simultáneamente exhibe interconexión de todos los elementos en regiones pequeñas, originando redes asociativas.
    El hecho de describir el sistema de conexiones neuronales en esta forma, implica que no se trata de una enorme red asociativa, ya que un sistema tal con todas las neuronas conectadas entre sí requeriría de más espacio, con una enorme diseconomía de escala (cf. Teoría de la complejidad); por lo anterior es más homeostático el hecho que la red tenga subdivisiones o retículos, con disposición de algunos componentes en paralelo y otros en serie.
    Cada red local está hecha para dar acceso en su canal de entrada a las operaciones particulares para extracción de información significativa. Además, como se explica más adelante (Cf. ¿Cómo funciona el cerebro – funcionamiento analógico, funcionamiento digitalhttp://knol.google.com/k/alejandro-melo-florián/12-funcionamiento-analógico-y/3sktw3ldc86j2/71) la disposición de circuitería en paralelo permite una mayor transmisión de información.
     Al estudiar el mecanismo de la visión en monos, David Hubel y Torsten Wiesel describieron como las conexiones de las neuronas en el córtex visual forman un mapa topográfico, en el cual las conexiones están diseñadas para extraer de entrada determinados rasgos y provocar el estímulo no solo de una neurona, sino de varios miles, englobando también las propiedades de una red asociativa.
Este modelo se define como un diagrama de conexión abstracto, que tiene uno o varios conjuntos de canales de entrada y un conjunto de canales de salida. Cada canal de entrada está conectado con cada canal de salida, pero la fuerza de las conexiones varía y es susceptible de ajustarse por la experiencia, partiendo de normas definidas, de modo que una vez las vías se activen con frecuencia simultáneamente resultan reforzadas.
Anthony Zador Ph.D.
Crédito de imagen:
    Por su parte, Anthony Zador, en la universidad de Yale ha demostrado como de acuerdo al modelo hebbiano de la sinapsis, es posible explicar conjuntamente los eventos de los niveles subsinápticos y moleculares con el fenómeno de neurotransmisión conocido como lapotenciación a largo plazo (Long Term Potentiation), implicado en la memoria a largo plazo y el aprendizaje 13.
       
Desde esta óptica, las numerosas áreas funcionales, las múltiples conexiones de las neuronas cobran algún sentido, al disponer de múltiples conexiones simultáneas en muchos puntos, con lo cual cooperan entre sí de forma fluída sobre la base de un objetivo común que es el manejo de información.
    Uno de los objetivos de la neurobiología teórica es tratar de convertir la información ambigua transmitida por los diferentes sistemas neuronales en descripciones matemáticamente precisas.
    Sin embargo, la aproximación a una teoría general con base en el enfoque de la inteligencia artificial (IA) plantea un reduccionismo sutil, porque a partir del conjunto de conexiones per se(llámese entramado de precisión, entramado asociativo) es difícil sustentar las cuestiones de significado, valor, conciencia, profundidad, cultura e intencionalidad por citar algunas.
    Al armar una red neural, el hecho del funcionamiento del nivel más bajo -compuesto por neuronas en interacción- no fuerza necesariamente la aparición de un nivel significativo más alto, puesto que la significación de alto nivel es una propiedad opcional, un accesorio que se produjo como consecuencia de las presiones ambientales para la evolución 14.

Referencias

  1. &  Rattray-Taylor G: El cerebro y la mente. Una realidad  y un enigma. Editorial Planeta, Barcelona, 1979. pp. 290
  2. &  Gardner, H: La nueva ciencia de la mente. Historia de la Revolución Cognitiva.Reimpresión Paidós, Barcelona, 1996. pp 22
  3. &  Crick FHC: Reflexiones en Torno al Cerebro. En: El Cerebro Monografía de Libros de Investigación y Ciencia. 3ª Ed. Edit. Labor, Barcelona. 1983 pp. 224
  4. &  Gardner, H: La nueva ciencia de la mente. Historia de la Revolución Cognitiva.Reimpresión Paidós, Barcelona, 1996. pp 284-296
  5. &  Milner PM: Donald O Hebb, psicólogo de la mente. En: Psicología Fisiológica. Monografía de Libros de Investigación y Ciencia. Prensa Científica S.A. Barcelona, 1994; pp 13.
  6. &  Fergusson M: La Revolución del Cerebro. Editorial Héptada. Madrid. 1991 pp. 261
  7. &  Broekman JM: El Estructuralismo. 2a Ed., Editorial Herder, Barcelona, 1974. pp. 149
  8. &  Walsh RN: La posible aparición de paralelos interdisciplinarios. En: Walsh R, Vaughan F: Más allá del Ego: Textos de Psicología transpersonal. 5ª Ed. Edit Kairós, Barcelona, 1991. pp. 349
  9. &  von Bertalanffy L, citado por Ken Wilber en: Sexo, Ecología, Espiritualidad. El alma de la evolución. Volumen I Gaia Ediciones, Madrid 1996. pp. 66
  10. &  Mayr E: The Growth of biological thought. Citado por Ken Wilber en: Sexo, Ecología, Espiritualidad. El alma de la evolución. Volumen I Gaia Ediciones, Madrid 1996. pp. 64
  11. &  Churchland PM, Smith-Churchland P: ¿Podría pensar una máquina? En: Psicología fisiológicaMonografía de Libros de Investigación y Ciencia. Prensa Científica, Barcelona. 1994. pp. 151
  12. &  Hofstadter DR: Gödel, Escher, Bach. Un eterno y grácil bucle. Tusquets Editores, Barcelona, 1998. pp. 621, 634
  13. &  Kandel ER, Schwartz JH, Jessell TM:  Essentials of Neural Science and Behavior. Appleton & Lange. 1995. pp 362
  14. &  Zador, AM: Biophysics of computation in single hippocampal neurons. Tesis Doctoral. Universidad de Yale – 1993. pp.176

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Respuesta a Dualidad mente – cuerpo

Punto 1: Alejandro, el concepto de una mente separada del cuerpo no es compartida por muchos pensadores actuales, no quiero abusar del lenguaje; pero creo que ningún pensador serio cree hoy que la mente forma representaciones de las cosas, como insinúa tu artículo.

COMENTARIO: En primer lugar, agradezco este valioso comentario, y que te hayas detenido a leer el contenido de este knol, el cual procura mostrar el panorama en torno a diferentes concepciones sobre el cerebro.
Como se quieren mostrar diferentes puntos de vista, uno de estos es el de las representaciones en la mente, para lo cual hay un artículo muy interesante que ayuda a complementar el punto sobre las representaciones y la mente, que son un desarrollo relativamente reciente, el cual se ha enriquecido con el trabajo de autores como Pylyshyn (1988); Newell (1987); Simon (1987); Jerry Fodor (1984, 1995).
La referencia del artículo en el cual me apoyo es:
Vélez, Juan C: El problema de la representación en la filosofía cognitiva Contrastes. Revista Internacional de Filosofía, vol. XIII (2008), pp. 253-271, disponible en el enlace:
http://www.uma.es/contrastes/pdfs/013/14_Velez-JuanC.pdf
Cito algunos fragmentos de este artículo para enriquecer la discusión:
1. “Algunos autores de la vía de la filosofía cognitiva incluyen psicólogos cognitivos y filósofos de la mente donde hay nombres como Pylyshyn (1988); Newell (1987); Simon (1987); Jerry Fodor (1984, 1995). El enfoque de la representación va de la mano con los avances en la lógica aplicada a la Inteligencia Artificial (IA), y ha dado lugar a la tesis del «computacionalismo», «representacionalismo» o «simbolismo», de acuerdo con la cual nuestra mente es un sistema que combina, procesa símbolos.
2. La noción de representación en este programa de investigación queda expresada de la siguiente forma: Los códigos o símbolos son clases de equivalencia de propiedades físicas que, por un lado, hacen que la conducta se produzca de la forma en que lo hace y que, por otro lado, son los portadores de interpretaciones semánticas que proporcionan el principio de alto nivel que se necesitan para su individuación y para establecer las generalizaciones. Como realistas acérrimos […], concluimos que los códigos son psicológicamente reales, y que el cerebro es el sistema que los procesa, y que los códigos tienen de hecho un contenido semántico.
3. La idea fundamental de esta posición es que la inteligencia, el razonamiento, el lenguaje, y gran parte de nuestros procesos mentales se rigen por estas reglas de carácter algorítmico, de lo que se concluye que nuestras mentes son máquinas sintácticas.”

Punto 2: En especial, Varela y Maturana no comparten la idea de una mente que haga representaciones (revisa “De cuerpo presente”).

COMENTARIO: Volviendo nuevamente al artículo de referencia, cito:
¿qué es lo que entiende Varela por representación? Hay un sentido no técnico de esta noción que se evidencia cuando lo contrastemos más adelante con el que propone Andy Clark. Varela propone dos sentidos de la noción de representación: un sentido débil que ejemplifica cuando frente a un mapa podemos decir que éste es acerca de algo, que lo interpretamos como que se refiere a un determinado lugar, al igual que una oración en el lenguaje representa un determinado estado de cosas. Pero hay un sentido fuerte que consiste en generalizar el anterior adquiriendo un compromiso epistemológico y ontológico de las representaciones como el que propone Fodor, es decir, cuando decimos que las representaciones son símbolos físicos (conceptos), instanciados en la arquitectura cerebral mediante lo que se denomina un sistema de representaciones.

Punto 3: Lo que sé es que el sistema nervioso tiene un sistema de células o neuronas sensoras y detectores de propiedades que generan lo que yo llamaría el umvelt (averigüa que ya alguien lo ha definido). El umvelt es como el panel de control de un piloto que maneja un avión en la oscuridad. En resumen, no formamos representaciones y el cerebro no está separado del cuerpo; más aún, el sistema linfático actúa igual que el cerebro, con equilibrios bioquímicos. Tus ideas son muy buenas, pero te recomiendo que lo expongas en artículos más sucintos. Saludos.

COMENTARIO: Comparto que el cerebro no está separado del cuerpo, de hecho es una discusión que abordo al comentar sobre el dualismo interaccionista en el knol sobre Mente autoconsciente.
Estoy altamente complacido de contar con este comentario, que ayuda a enriquecer el capítulo.

Last edited Oct 9, 2010 9:12 AM

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Dualidad mente-cuerpo

Alejandro, el concepto de una mente separada del cuerpo no es compartida por muchos pensadores actuales, no quiero abusar del lenguaje; pero creo que ningún pensador serio cree hoy que la mente forma representaciones de las cosas, como insinúa tu artículo. En especial, Varela y Maturana no comparten la idea de una mente que haga representaciones (revisa “De cuerpo presente”). Lo que sé es que el sistema nervioso tiene un sistema de células o neuronas sensoras y detectores de propiedades que generan lo que yo llamaría el umvelt (averigüa que ya alguien lo ha definido). El umvelt es como el panel de control de un piloto que maneja un avión en la oscuridad. En resumen, no formamos representaciones y el cerebro no está separado del cuerpo; más aún, el sistema linfático actúa igual que el cerebro, con equilibrios bioquímicos. Tus ideas son muy buenas, pero te recomiendo que lo expongas en artículos más sucintos. Saludos.
Last edited Oct 10, 2010 1:49 PM

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Alejandro Melo-Florián

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