Sobre la conciencia

¿De qué forma algo físico como el cerebro genera algo no físico como la mente? ¿Qué es algo tan inmaterial como el pensamiento?

He escrito el libro Sobre la conciencia con el objetivo de ofrecer una breve introducción al apasionante fenómeno de la conciencia*. Se trata de una breve obra de 26 páginas en la que abordo algunos de los aspectos del tema. Desde luego, la mayoría de las preguntas no son respondidas. No es que yo no tenga la respuesta, es que nadie la tiene. No en vano, la conciencia es el problema más complejo que tiene planteada la humanidad. Aunque las aproximaciones filosóficas siguen siendo válidas, la ciencia aporta nuevos enfoques al antiguo problema.

“Salgo de casa algo apurado porque es un poco tarde. Una vez en la calle camino unos pasos hasta que me doy cuenta de que no recuerdo donde aparqué el coche. Hago una reconstrucción mental de la tarde de ayer y acude a mi memoria que pasé por la papelería del barrio y compré lápices, lo que me lleva a recordar la calle en la que lo estacioné. Una vez en coche, pongo atención para desaparcar sin golpearlo y me incorporo a la circulación. Pienso que cuando llegue a la oficina el jefe me va a preguntar por el problema de la empresa el Globo…”

El ejemplo anterior es una relación de sucesos desde la perspectiva subjetiva del narrador. Algo que corresponde a lo que el psicólogo William James llamó con acierto el flujo de la conciencia. Algunas características son apreciables con la simple introspección. Es un flujo, sus contenidos cambian constantemente. Es subjetiva, me pasa a mí. Puedo comunicarla con el lenguaje. Y solo cesa cuando ocurre un fascinante suceso biológico: me duermo. Incluso el sueño puede considerarse otra forma de conciencia.

La conciencia es a la vez cercana e inexplicable. El filósofo René Descartes se preguntó de qué podemos estar seguros (la duda metódica) para llegar a la conclusión de que lo único cierto es que tengo vida interna, lo único seguro es la conciencia, mi experiencia, mi pensamiento, el yo. Pienso luego existo, “cogito ergo sum”. Desde que Descartes estableció el dualismo mente cuerpo, el debate permanece. ¿Son dos cosas distintas la mente y el cerebro?

El también filósofo David Chalmers distinguió entre el problema fácil y el problema difícil de la conciencia. El problema fácil consiste en definir lo que se ha llamado los correlatos neurales de la conciencia. Qué hace el cerebro para generar conciencia, qué estructuras cerebrales están implicadas en la conciencia. Es lo que podríamos llamar la ciencia de la conciencia. Este problema fácil es en realidad muy complicado y estamos muy lejos de entender estos correlatos neurales de la conciencia. El problema difícil es que no tenemos la menor idea de cómo una actividad física puede estar relacionada con un actividad mental. Una aproximación actual consiste en no tratar de resolver el problema difícil sino centrarnos en el fácil. Busquemos los correlatos neurales de la conciencia, hagamos ciencia de la conciencia y ya llegarán las soluciones: la solución del problema fácil traerá la solución del difícil.

Los filósofos han dedicado mucho esfuerzo a plantear problemas entorno a la conciencia. Muchos desarrollos terminan en paradojas indemostrables. ¿Cómo puedes convencerme de que no eres un producto de mi imaginación? ¿Puede existir un zombie filosófico que actúe como humano pero no tenga nada humano en el interior, que aparente ser humano pero no sea consciente? ¿Podrías descubrirlo en una reunión?

¿Son conscientes los animales? Probablemente los dueños de mascotas dirán que sí, en alguna medida los animales son conscientes. Cuanto más complejo es el animal más consciente parece ser, pero ¿basta añadir complejidad para generar conciencia? En este sentido, ¿puede llegar a ser consciente un ordenador?

La mayoría de los procesos mentales son inconscientes. Esto permite trabajar en paralelo y ser multitarea: puedo realizar varias tareas de forma simultánea siempre que no sean muy demandantes cognitivamente. Una vez que he aprendido a montar en bici, no necesito hacerlo de forma consciente. Pero si circulo en bicicleta de montaña por un camino pedregoso dejo de hablar con mi compañero para evitar las piedras del camino. Necesito ser consciente de la conducción.

Esto ha llevado a distintos autores a formular la hipótesis de la coalición de neuronas ganadora. Existe una coalición de neuronas responsable de las rayas verticales proyectadas en el ojo derecho y otra coalición de distintas neuronas proyectadas en el ojo izquierdo. Ambas compiten en una selección darwiniana y la coalición ganadora es consciente siendo la perdedora inconsciente. Segundos después el balance se puede invertir y la ganadora y consciente pasar a ser perdedora e inconsciente.Uno de los experimentos más usados y concluyentes es el de la rivalidad binocular. Consiste en proyectar en cada ojo de un sujeto una imagen distinta. Por ejemplo, rayas verticales en el ojo derecho y horizontales en el izquierdo. El sujeto nunca ve una mezcla de las dos imágenes sino una alternancia: a veces ve rayas verticales y a veces horizontales. Fíjate en la imagen adjunta. ¿Ves un jarrón o dos caras? El resultado es el mismo que en la rivalidad binocular: o ves una figura o la otra, pero nunca una mezcla.

Gracias a la conciencia realizamos tareas para las que no fuimos genéticamente programados como escribir una ópera o levantar un edificio. Permite los experimentos mentales y algo esencial para la supervivencia, simular el futuro. Y quizá gracias a ella logremos desvelar el problema más complejo al que se enfrenta la humanidad: el misterio de la conciencia.

* La palabra conciencia tiene en español dos acepciones. En esta obra no me refiero a la conciencia moral o el reconocimiento del bien y el mal sino a la acepción que significa “ser consciente, darse cuenta” y que es sinónima de la palabra consciencia. 

Artículo publicado originalmente en el blog La construcción de un planeta más inteligente

Si copiasen nuestro cerebro y lo pusiesen en un clon ¿seguiríamos siendo nosotros?

Me siento siempre yo. El mismo yo. Cambio pero no en esencia. Si se realiza una copia de mi mente ¿sigo siendo yo? ¿hay más de un yo?

El yo es la esencia de la conciencia. Soy yo desde que nací. Es cierto, he cambiado, pero básicamente soy el mismo. Solo hay un yo. No hay otro como yo. Y no hay dos yo dentro de mí. El yo es único y es constante en el tiempo. A su vez la distinción entre yo y el mundo es nítida, una frontera clara.

El yo es un concepto psicológico fundamental. Cuando el yo se rompe, la enfermedad mental es devastadora. En la esquizofrenia, los sujetos no tienen claro si son el mismo yo de siempre. Sienten que algo esencial ha cambiado. A su vez se ven influidos por el exterior, oyen voces que les condicionan y obligan. La experiencia es siempre aterradora. Lo más esencial se hunde y no hay a qué agarrarse. Están enajenados, alienados, no son yo, son otro.

Si analizamos bien el yo, veremos que es una ilusión. Una ilusión que el cerebro necesita. Un conjunto de procesos mentales separados que parecen otorgar una unidad a la conciencia, a mí mismo.

¿Es continuo el yo? Es antigua pregunta filosófica que se puede actualizar con las nuevas tecnologías.

¿Soy siempre yo?

Cuando duermo y despierto ¿soy el mismo yo? ¿hay una continuidad? La apariencia es que hay una ruptura. Y podríamos pensar que una persona se duerme y otra distinta se despierta. Sin embargo, es claro que la continuidad está en el cerebro, no en la conciencia. El cerebro se mantiene, la continuidad física existe, aunque la mental se pierda (aunque poco sabemos del sueño y deberíamos considerarlo un estado especial de conciencia).

Con el paso del tiempo ¿sigo siendo yo? La pregunta puede referirse a cualquier cosa. La formularon los filósofos griegos en el llamado barco de Teseo o paradoja de Teseo. Si una vela se rompe en el barco de Teseo y se reemplaza por otra nueva, deberíamos seguir considerándolo el mismo barco ¿no? Y si con el tiempo hemos cambiado todas sus partes ¿seguirá siendo el barco de Teseo? En el caso humano comer significa, entre otras cosas, aportar sustancias que reemplazan a las deterioradas. Cada ciertos años hemos cambiado todo nuestro cuerpo. ¿Seguimos siendo nosotros mismos? El filósofo griego Heráclito postuló que no. "Nada es, todo fluye". No podemos bañarnos dos veces en el mismo río porque ni nosotros ni el río somos ya los mismos.

El ejemplo tecnológico más usado para cuestionar la continuidad del yo es el famoso transportador de la nave Enterprise en Star Trek. Un individuo se introduce en una cabina, desaparece y aparece en otro lugar. En la ficción la continuidad se mantiene. El mismo yo en otro sitio.

Copias y originales

Supongamos que los átomos se destruyen en el origen y se crean en el destino. ¿Hemos muerto y revivido? En ese caso, ¿no se trata de una copia y la destrucción del original? Y si es así, ¿se podría mantener el original y la copia? Entonces ¿quién es yo?

El problema de la copia y el original casi ha pasado a ser inexistente en el mundo digital. ¿Qué es un original? Si dos copias son idénticas ¿cuál es la buena? Y si tenemos dos clones de las misma persona ¿cuál es el original? Me temo que tendremos que admitir que son dos seres distintos y ninguno tiene más derechos que el otro.

En el proceso de datos de las grandes empresas, los servidores son críticos y no pueden detenerse. Para evitarlo se usan herramientas de "Alta Disponibilidad" ¿En qué consisten?

En un primer momento se usaron las cintas. El servidor se paraba, se realizaba una copia de los datos, esta copia se enviaba a otro centro y el servidor se rearrancaba. Es importante considerar varios puntos. Hay que parar el servidor o hacer un foto fija de él, un snapshot. En cuanto el servidor reanuda su actividad, la copia está desactualizada. Si se restaura la copia en otro servidor, tenemos dos copias activas, dos ordenadores distintos que pretenden ser el mismo.

Los métodos de respaldo han mejorado mucho, pero los problemas básicos son los mismos. Puedo realizar una copia cada segundo, pero siempre estará un segundo desactualizada. Si arranco los dos ordenadores, tengo que resolver el problema de identidad ya que los ordenadores clientes pueden dirigirse por error a la copia y no al original.

"El problema de la copia y el original casi ha pasado a ser inexistente en el mundo digital"

¿Es todo esto distinto del transportador del Enterprise? No, en esencia el problema es el mismo. Pero vayamos un poco más allá.

¿Podremos descargar un cerebro y cargarlo en otro? La respuesta es no. Aquí el problema es otro. No hay hardware ni software en el cerebro. El cerebro no es un hardware en el que cargo la experiencia vital que es el software. El cableado del cerebro es la experiencia. El harware lo es todo. De forma que un cerebro no está vacío. Trasplantar la experiencia de un cerebro a otro es recrear el cerebro por completo.

Si algún día podemos simular el cerebro, ¿podremos descargar el cerebro y cargarlo en un ordenador? En este caso la situación cambia. Si fuéramos capaces es porque el ordenador sería igual funcionalmente aunque materialmente distinto. Supongamos que podemos. ¿ Tendríamos dos yos? El problema es muy parecido a las copias de seguridad de los servidores. Serían dos yos distintos, uno biológico y otro digital y, a menos que pudiéramos controlar la copia continua, el yo digital reclamaría su existencia y comenzaría a ser autónomo. Quizá nos dijera, "no hagáis caso de ese cerebro biológico, yo soy el auténtico yo".

Naturalmente esto plantea el tema de la inmortalidad. Trasplantar el cerebro y sus vivencias a un cuerpo nuevo o a un ser digital. O a un ser híbrido, un cyborg. Entonces, ¿seguiría manteniendo la ilusión del yo? ¿Seguiría siendo yo?

¿Experiencias cercanas a la muerte en ratas?

Un estudio ha investigado el comportamiento cerebral en ratas después de la muerte clínica. Ha encontrado signos de actividad durante 30 segundos. ¿Tiene esto que ver con las experiencias cercanas a la muerte que narran muchas víctimas de ataques cardíacos?

El estudio ha suscitado polémica porque las experiencias cercanas de la muerte ECM siempre van acompañadas de un gran escepticismo científico. En este caso, el estudio realizado con ratas es un estudio científicamente controlado del que se pueden sacar algunas conclusiones.

Un mamífero se considera clínicamente muerto cuando su corazón ha dejado de latir y no fluye sangre por sus venas. En 2007, científicos de la Universidad de Michigan estaban investigando la actividad cerebral en ratas que habían sufrido un ataque cardíaco. Tres de ellas murieron durante la noche y los científicos descubrieron con sorpresa que su actividad cerebral se había incrementado después de la muerte. De modo que se pusieron a investigar.

El equipo implantó electrodos en los cerebros de nueve ratas para medir las ondas cerebrales, alfa, beta, gamma... Sedaron y anestesiaron a las ratas y les suministraron una inyección letal que paró sus corazones. 

El resultado de la medición fue que, en efecto, algunas de las ondas cerebrales aumentaron su fuerza durante un breve periodo. Estas ondas llamadas gamma se sincronizan y ponen en contacto grandes y remotas zonas del cerebro. Parece que el objetivo es coordinar una respuesta global del cerebro ante determinadas situaciones. A las ondas gamma también se les atribuye una gran responsabilidad en la conciencia.

De modo que el resultado es que las ratas tuvieron una cierta actividad cerebral durante unos 30 segundos después de la muerte. A partir de aquí se abre el terreno para las elucubraciones.

Cerca de un quinto de las personas que sufren ataques cardíacos y sobreviven narran experiencias cercanas a la muerte. Los pacientes relatan estas experiencias como más reales que la realidad. Hace unos meses, un neurocirujano escribió un libro al respecto. El Dr Eben Alexander sufrió una meningitis y durante el tiempo en el que estuvo en coma vivió este tipo de experiencias. Con ello escribió un libro, Prueba del Cielo, que se ha convertido en un Best Seller durante 35 semanas y ha vendido más de dos millones de copias. El problema del Dr Eben Alexander no es que relatara su experiencia, sino que aprovechó su condición de neurocirujano para dar un apoyo científico a sus vivencias del todo subjetivas.

El estudio de las ratas sugiere algunas reflexiones. La muerte es un proceso. No es un momento, antes del cual estás vivo y después muerto. Eso sí, es bastante rápido. Pero no tan rápido para que todo suceda a la vez. Puede haber múltiples explicaciones al aumento de la actividad cerebral. Una muy lógica supone que es una respuesta del cerebro, una gran alarma que activa todos los circuitos para salvarse de la muerte mientras queda energía. Otra respuesta neurofisiológica más prosaica dice que la falta de oxígeno y glucosa estimula la actividad cerebral durante unos instantes.

Siempre habrá alguien como el Dr Eben Alexander que aproveche la ocasión para contarnos una milonga y vender millones de libros. Lo cierto es que no es ético investigar con personas para ver cómo se mueren. Por ello, investigaciones como la presente son fundamentales para comprender como nos llega la muerte.

La anestesia nos ayuda a desvelar el misterio de la conciencia

La conciencia es el problema más complejo al que se enfrentan la filosofía y la ciencia. Es una paradoja ya que por una parte no podemos dejar de ser conscientes en ningún momento y por otra parte no sabemos cómo definirla ni cómo aproximarnos a ella. El estudio de las situaciones en las que se administra anestesia puede acercarnos a desvelar el misterio de la conciencia.

La conciencia

Mientras la ciencia está empezando a abordar el problema de la conciencia, es la filosofía la que lo ha encarado con más determinación. El filósofo de la mente David Chalmers ha distinguido entre el problema fácil y el problema difícil de la conciencia. El problema fácil es muy complejo. Trata de averiguar cómo el cerebro genera la conciencia, cuales son los correlatos neurales de la conciencia, qué ocurre en nuestro cerebro para ser conscientes, qué áreas están involucradas, qué es imprescindible que ocurra y en qué secuencia.

El problema difícil consiste en que no somos capaces siquiera de imaginar cómo una actividad neuronal, física, es capaz de producir fenómenos subjetivos y aparentemente intangibles. Está claro que la conciencia y los estados mentales son una actividad cerebral. Esto nos remite a un antiguo problema filosófico planteado por Descartes, el llamado dualismo mente-cuerpo: ¿son los estados mentales producto de la actividad neural? o ¿son los estados mentales los que producen la actividad neural? ¿son la misma cosa o son dos cosas distintas? En realidad son la misma cosa y, usando un símil, puede decirse que son dos caras de la misma moneda.

Ser consciente de, darse cuenta de, es su acepción más básica. Tener algo en mente. Otras definiciones se remiten a la anterior. Así, ser consciente de uno mismo (metaconciencia) es darse cuenta de lo que es yo y de lo que es ajeno.

Varios experimentos indican que la conciencia es la actividad coordinada de una compleja red neuronal que incluye muchas áreas cerebrales. El olor de una manzana invoca otras propiedades del concepto manzana: su sabor, su forma, su color y finalmente su nombre y las situaciones que hemos vivido en relación con la manzana por citar solo algunas. Todas las áreas cerebrales involucradas se activan a la vez para ser conscientes de una manzana. Otros estímulos son percibidos y estimulan las áreas sensoriales, pero no llegan a alcanzar la conciencia, se desvanecen antes de ser conscientes.

La anestesia

El doctor Emery Brown es anestesista. Pero también es matemático estadístico. El electroencefalograma EEG es usado rutinariamente en las operaciones para monitorizar el estado del paciente anestesiado. Aunque después nadie analiza los datos. Para conocer las áreas que dejan de comunicarse durante la anestesia, se está comenzando a usar otra técnica adicional, la resonancia funcional magnética, fMRI. El análisis estadístico combinado de las dosis de anestesia suministradas, la conducta del paciente, las datos del EEG y los del fMRI abre nuevas vías de conocimiento. Entender cómo funciona la anestesia ayudará a hacerla más segura y efectiva con menores efectos secundarios. También ayudará a buscar nuevos tratamientos para el coma. Y ayudará a entender la conciencia.

La anestesia se ha usado durante más de 150 años, pero lo que provoca en el cerebro es un misterio. No se sabe en qué medida el estado inducido por la anestesia se parece al sueño o al coma producido por una lesión. ¿Se paran algunas partes o se pierde la comunicación entre los circuitos? ¿En qué se distingue la anestesia de la meditación o la hipnosis? ¿Qué pasa en el cerebro en la transición del estado consciente al inconsciente?

La anestesia general es un coma reversible inducido por las drogas
Sabemos que puedes entrar y salir de la anestesia con seguridad, pero todavía no podemos decir cómo funciona

La neurociencia siempre ha sacado provecho de los experimentos naturales: pacientes que sufren lesiones o ictus y pierden facultades. Al famoso paciente HM le extirparon el hipocampo y dejó de formar nuevos recuerdos lo que nos ayudó a comprender mejor la memoria. Paul Broca investigó el cerebro de pacientes que no podían hablar y descubrió el área de Broca vital para la generación del lenguaje. Los anestesistas realizan estos experimentos todos los días produciendo pérdida de la percepción de dolor, atención, memoria y capacidad de movimientos. Y los efectos son distintos según las dosis administradas.

Empezamos a darnos cuenta de de que las partes del cerebro no se apagan a la vez. Hay una jerarquía, una secuencia.
Lo mismo ocurre cuando las drogas se desvanecen. Típicamente, las funciones más básicas se recuperan antes - vuelve la respiración, y luego, cuando las áreas del tronco cerebral que controlan la salivación y los conductos lacrimales reviven, la boca del paciente se llena de saliva y sus ojos de agua. Tragan y tosen cuando las áreas que controlan las sensaciones de la garganta se vuelven activas. Finalmente mueven los ojos y entonces intentan responder al mundo exterior. Más tarde la somnolencia desaparece y las funciones más complejas del cerebro se recuperan.

La experiencia parece indicar que los sentidos no se desactivan, los estímulos visuales y auditivos siguen llegando al cerebro, pero no se procesan de forma que lleguen a ser conscientes. Los patrones de las ondas cerebrales en pacientes anestesiados se parecen a los producidos por una crisis epiléptica o los de los comas profundos. Por otro lado, la anestesia en bajas dosis se parece al estado de somnolencia previo al sueño. Aunque es posible llevar a los pacientes a un estado de inconsciencia tal que el EEG es prácticamente plano, en la mayoría de los casos se alternan en el EEG picos de actividad con periodos de relativa inactividad que pueden durar minutos. Unos medicamentos producen unas ondas lentas y regulares en zonas amplias del cerebro, mientras que otros generan oscilaciones rápidas y regulares en ciertas áreas. Dado que habitualmente se suministra un cocktail de drogas, los efectos se superponen, pero todo parece indicar que las distintas partes del cerebro dejan de comunicarse.

Pero estudiar los efectos de la anestesia tiene un problema: puede ser letal si se realiza fuera del quirófano. El EEG se utiliza habitualmente pero el aparato de fMRI es muy grande y necesita su habitación propia. La solución llegó reclutando voluntarios que habían sufrido una traqueotomía. En el caso de una emergencia causada por la anestesia dentro del escáner, pueden ser intubados para mantener la respiración.
También se está estudiando a pacientes con epilepsia que llevan electrodos implantados en el cerebro durante días. Esto se hace para detectar los focos epilépticos con precisión y extirpar solo el origen de las crisis epilépticas. Cuando son anestesiados, estos electrodos recogen el comportamiento eléctrico de las áreas en las que están implantados. Los electrodos recogen un área pequeña comparada con el fMRI o el EEG, pero su registro es mucho más fiel.

La conciencia es un problema que muchos científicos no quieren abordar. En su lugar prefieren hablar de estados de alerta o de atención. Pero estudiar los estados anómalos nos puede llevar a entender la conciencia: la resolución del problema fácil nos puede ayudar a comprender o al menos a plantear el problema difícil.

Publicado originalmente en ALT1040

Autoconciencia en animales. Prueba del espejo de Gordon Gallup

En 1970 Gordon Gallup ideó la prueba del espejo. Consiste en pintar una pequeña marca inodora en la cara de un animal y luego ponerlo delante de un espejo. Cuando el animal ve la marca, se toca su cara. Ello parece indicar que el animal identifica la imagen en el espejo con su propio cuerpo. Los animales que han superado la prueba son en su mayoría primates. Naturalmente es difícil decir tanto que el animal que supera la prueba tiene autoconciencia como su contrario: el animal que no supera la prueba no tiene autoconciencia. Los macacos no han superado la prueba, pero estos vídeos de su comportamiento frente al espejo parecen indicar que sí se reconocen, abriendo la posibilidad de contemplar la autoconciencia no como una barrera cognitiva que divide entre los animales que la tienen y los que no sino como una graduación de habilidades cognitivas.

Mapa de las conexiones a larga distancia del cerebro del mono macaco. Por Dharmendra S. Modha de IBM

La conectividad de las regiones del cerebro es una pieza básica para comprender su funcionamiento y en su caso simularlo. Dharmendra S. Modha de IBM anuncia la revisión exhaustiva de la base de datos de conexiones del cerebro del macaco CoCoMac y la creación de un mapa de conexiones. En su día realizó la mayor simulación neuronal equivalente al neocortex del cerebro de un gato. También realizó una aportación al desarrollo del Conectoma con el algoritmo Bluematter.

El conocimiento del funcionamiento de la neurona es fundamental para la emulación del cerebro. Existen varias simulaciones neuronales con neuronas más o menos complejas y con redes más o menos grandes. Sin embargo, el cerebro no está conectado casualmente y disponer de un mapa preciso de sus conexiones es esencial. El Conectoma es un camino prometedor. En paralelo, este estudio revisa los experimentos existentes.

CoCoMac (Collation of Connectivity data on the Macaque brain) es una base de datos que recoge los distintos estudios de conectividad realizados en el mono macaco. En el presente estudio, se refina  la base de datos y se propone un modelo de conectividad.

En el pasado, los investigadores han realizado más de 400 estudios durante 50 años en los que han identificado más de 6000 regiones cerebrales y más de 16.000 conexiones. Después de un análisis manual y matemático, los investigadores del presente estudio, han visto que con frecuencia dos regiones examinadas son en realidad la misma. Tras la revisión, el estudio establece 383 regiones en el cortex, tálamo y ganglios basales con 6.602 conexiones distintas entre los nodos. El cerebro (Br) se divide en cortex (Cx), diencephalon (DiE), y ganglios basales (BG), y el cortex en lóbulo temporal lobe (TL#2), lóbulo frontal (FL#2), lóbulo parietal (Pl#6), lóbulo occipital  (OC#2), insula (Insula), y cortex cingulado (CgG#2).

La red puede ahora ser estudiada como otras redes: Internet, redes sociales, red de carreteras, red eléctrica...

Tabla de conexiones por área

Las conexiones reflejadas se refieren a las de larga distancia entre áreas cerebrales siguiendo la materia blanca (axones mielinizados). Las de corta distancia se hallan dentro de la materia gris (cuerpos celulares, dendritas y axones cortos).

Uno de los hallazgos fundamentales es que el Cortex Prefrontal es un elemento topológicamente central como integrador y distribuidor de la información.

El otro hallazgo es que la red puede reducirse a una red central donde unos pocos elementos concentran la mayoría de las conexiones. Este estudio está realizado en el macaco y cabe preguntarse si es extrapolable a los humanos. Los estudios de neuroimagen funcional realizados en humanos parecen confirmar que hay una red de elementos centrales que están presentes en la mayoría de las funciones superiores.

En el futuro las áreas cerebrales podrán ser sustituidas por chips neuronales desarrollados a medida.

El estudio recoge todas las conexiones clásicas conocidas: AF: Fascículo arqueado, EmC: Cápsula Extrema, FOF: Fasciculo FrontoOccipital...

Neurociencia, leyes y tribunales. El detector de mentiras.

Los avances en neurociencia, en concreto en neuroimagen, así como el mayor conocimiento de los estados y procesos mentales comienzan a tener influencia en los tribunales donde el detector de mentiras empieza a llamar a la puerta.

El interés cada día mayor se refleja en los distintos blogs que recogen informaciones al respecto. The Law and Neuroscience Blog ; StanfordLawSchool ; AbaJournal ; Neuroethics & Law Blog ; Wired

La memoria reconstructiva: confabulando el pasado, simulando el futuro y La memoria es un mal testigo son dos excelentes artículos que ponen en duda la fiabilidad de la memoria y por lo tanto la del testigo de un juicio.

"Recordar no es una función completamente independiente y distinta de percibir, imaginar o incluso del pensamiento constructivo, sino que tiene relaciones íntimas con ellos ... El recuerdo que uno tiene de un acontecimiento refleja una mezcla de la información codificada en el momento en que ocurrió, además de inferencias basadas en el conocimiento, expectativas, creencias y actitudes procedentes de otras fuentes."

Grabamos un acontecimiento en nuestra memoria según nuestra situación anímica e intelectual del momento. Destacamos algunos rasgos y acentuamos otros de modo que cuadren mejor con nuestra forma de pensar, modificamos los recuerdos cuando los traemos a la mente, los cambiamos con nuevas informaciones y finalmente los recordamos distintos según el contexto y la forma de ser preguntados. El testimonio es esencial en un juicio y sin embargo sabemos que la probabilidad de que sea erróneo es alta.

El escaner cerebral mediante resonancia funcional magnética fMRI es la joya de la neuroimagen. Permite en esencia saber que áreas del cerebro son más activas durante una determinada tarea. Es lo más próximo a leer la mente que existe. Se puede averiguar dónde ha estado una persona (eligiendo entre pocas localizaciones), en qué objeto pensaba (entre unos pocos) o qué está viendo (algunas letras). Su precisión es tosca y requiere un análisis estadístico porque las distintas imágenes del mismo hecho no coinciden plenamente. En los últimos tiempos se ha planteado como detector de mentiras en los tribunales. Siempre ha sido rechazado, pero el camino está abierto. Además de saber qué áreas se activan en el cerebro ante la presentación de un estímulo (visual, auditivo...) es necesario saber qué significa la activación: ¿reconoce el estímulo?, ¿no lo reconoce?, ¿se sorprende?... El caso más sonado hasta la fecha, el de un juzgado de Tennessee,  ha sido seguido por varias publicaciones y blogs: SEED, Wired,  El País, Neurologica o Mind Hacks. La conclusión del juez:

los datos no se pueden aceptar... porque no cumplen las directrices de evidencia científica... no obstante, la detección de mentiras basada en fMRI... es una metodología que puede ser considerada admisible en el futuro, después de mejorar las pruebas, el desarrollo y la revisión de expertos para aumentar su nivel.

Un caso adicional de aplicación del fMRI es el de los pacientes en coma o en estado vegetativo persistente. Según la legislación de distintos países, es posible en estos casos retirar el tratamiento que mantiene artificialmente la vida del paciente. Pero, ¿qué ocurre si una de las partes pide un escaner cerebral para demostrar que el paciente está consciente? ¿Cómo se determina la conciencia a través del fMRI? Es el caso que se muestra en Neuroimaging and the Withdrawal of Life-Sustaining Treatment from Patients in Vegetative State

Quizá se pueda avanzar más en la especulación. ¿Y si quedara demostrado que no existe el libre albedrío, que no somos dueños de nuestros actos? Las leyes se basan en nuestra capacidad de elegir, en nuestra responsabilidad. ¿Y si no somos responsables?

Steven Pinker. La conciencia

Steven Pinker es un conocido psicólogo profesor de la Universidad de Harvard. Trabaja en lenguaje y entre sus obras más conocidas está Tábula Rasa sobre la que hay una charla en TED subtitulada. Como curiosidad, en su página web tiene un scaner de su cerebro y su genoma.

El presente artículo sobre la conciencia está extraído de la web Sin Dioses y traducido por Javier Fernández Retenaga. 

El misterio de la conciencia
Por Steven Pinker
Enero de 2007

La joven sobrevivió a un accidente de coche, en cierto modo. Algunas partes de su cerebro quedaron aplastadas y a los cinco meses pudo abrir los ojos, pero no respondía a los estímulos visuales, a los sonidos ni al tacto. Se encontraba en lo que en la jerga neurológica se denomina estado vegetativo persistente. Dicho en lenguaje corriente, más cruel, era un vegetal.

Imagínense la sorpresa de los científicos británicos y belgas cuando escanearon su cerebro empleando una técnica de resonancia magnética que detecta la sangre que fluye hacia las partes activas de cerebro. Cuando pronunciaban frases, las partes del cerebro implicadas en el lenguaje se activaban. Cuando le pedían que imaginara que paseaba por las habitaciones de su casa, las partes del cerebro implicadas en la orientación espacial y el reconocimiento de lugares se activaban. Y cuando le pedían que imaginara que jugaba al tenis, se sumaban también las regiones cerebrales que disparan la actividad motora. En realidad, su escáner apenas se diferenciaba del de voluntarios sanos. Al parecer, la mujer tenía destellos de conciencia.

Traten de hacerse a la idea de cómo sería estar en el lugar de esa mujer. ¿Percibe las palabras y caricias de su desconsolada familia mientras le corroe la frustración por su incapacidad para tranquilizarles y hacerles ver que usted los comprende? ¿O se encuentra a la deriva, entre brumas, y en el momento en que oye una voz vuelve a la vida con un pensamiento concreto, sólo para volver a sumirse de nuevo en el vacío? Si pudiéramos experimentar una existencia así, ¿la preferiríamos a la muerte? Y si estas preguntas tienen respuesta, ¿cambiaría nuestra política con respecto a los pacientes incapaces de mostrar reacciones, de manera que resolver el caso de Terri Schiavo pareciera un juego de niños?

Simulación por ordenador de un proceso cerebral de dos tareas simultaneas. Serie vs paralelo

El cerebro es un órgano de procesamiento de la información masivamente paralelo. Puede realizar muchas tareas al mismo tiempo. Podemos, por ejemplo andar, escuchar y hablar al tiempo que reconocemos una cara en la lejanía en menos de 1 segundo. La mayoría de nosotros, por el contrario somos incapaces de realizar una operación matemática compleja (754 x 629). Y si nos atrevemos con una más simple, lo hacemos involucrando una ingente cantidad de recursos y de tiempo. Lo hacemos paso a paso, en serie.

El cerebro está compuesto por un gran número de procesadores (neuronas, columnas neocorticales o áreas enteras) que combinamos de una manera flexible para llegar a una nueva cadena de procesos, a una nueva solución. Pero ello ocurre a costa de serializar los procesos con un alto coste de tiempo (100 a 500 milisegundos por paso). Virtualmente sólo somos capaces de tomar una decisión en cada momento.

El presente estudio realizado en la Universidad de Buenos Aires con la colaboración de Stanislas Dehaene (véase La conciencia. Investigación experimental de Stanislas Dehaene) analiza el comportamiento en un paradigma de interferencia de dos tareas llamado Psychological refractory period (PRP) y crea una red neural simulada por ordenador que reproduce el comportamiento observado en situaciones reales.

Se pide al sujeto que responda a dos tareas T1 y T2 en orden. Las tareas corresponden a áreas sensoriales diferentes:

• T1_1 Si se ve rojo, pulsar L
• T1_2 Si se ve naranja, pulsar K
• T2_1 Si oye un sonido grave, pulsar A
• T1_1 Si se oye un sonido agudo, pulsar S

Las tareas se presentan con un intervalo de tiempo entre los dos estímulos llamado SOA. Los resultados indican que el tiempo de respuesta RT1 de la primera tarea T1 no se ve afectado por la segunda tarea T2. En cambio, el tiempo de respuesta RT2 de T2 si se ve afectado por la primera tarea cuando la distancia entre los estímulos SOA es corta. Cuando se aumenta SOA, la tarea T2 deja de estar afectada por la primera.

La explicación de este fenómeno supone tres fases de procesamiento: sensorial, central y motor.

Rojo=componente sensorial de T1, gris=componente central, azul=componente motor de T1, verde=componente sensorial de T2, negro=componente motor de T2

En la fase sensorial, los estímulos son procesados en paralelo. Cada modalidad sensorial los procesa al margen de lo que haga el resto. En la fase central se toman las decisiones. Se evalúa si para la tarea T1 ha aparecido rojo o naranja y si el programa motor es pulsar L o K. Esta fase ocurre en serie y es el cuello de botella del sistema. El sistema sólo puede dedicarse a una tarea. Dado que está procesando la tarea T1, la tarea T2 debe esperar. Es significativo que la información sensorial de la tarea T2 no desaparece rápidamente sino que se mantiene un tiempo hasta que el componente central la recupera. Cuando el componente central termina de procesar T1, arranca el programa motor de T1 y recupera la información sensorial de T2. Entonces procesa T2 (ya sin interferencias) y arranca el programa motor T2. La fase motora transcurre en paralelo.

La simulación se lleva a cabo con 20.000 neuronas spiking-neuron, un modelo de neurona simple que no tiene dimensiones espaciales, que integra las entradas que recibe y decide si se dispara o no y 400.000 sinapsis. Además incorpora neurotransmisores, en este caso AMPA, NMDA y GABA. Las neuronas son de dos tipos: piramidales excitatorias con proyecciones a gran distancia o inhibitorias locales. El sistema implementa mecanismos de inhibición que evitan que la red se autoamplifique. A su vez, las neuronas de la última capa sensorial reverberan de modo que pueden mantener la información durante un tiempo mayor que el resto (el suficiente hasta que el componente central las atiende).

Tiempos de T1 y T2 y de sus componentes sensorial, central y motor. Tiempo de T1 sin interferencias = 270ms. Tiempo de T2 con interferencias = 370ms (470ms-100ms)

Conclusión.

Las fases sensorial y motora pueden ejecutarse en paralelo. La fase central en la que se conecta la sensorial con la motora y se decide el plan motor es serializada, lenta y constituye el cuello de botella del sistema. Puede formar un número gigantesco de combinaciones. Esta fase asegura sin embargo que las tareas no se mezclan y que la respuesta es la adecuada. De modo que mientras realiza una tarea, pide al resto que esperen y que guarden la información sensorial. Los datos de neuroimagen parecen indicar que las tareas centrales se corresponden con las áreas prefrontales y parietales. Algunas neuronas en estas áreas parecen responder ante cualquier tarea que se presente.

Desde un punto de vista evolutivo, parece que las áreas más nuevas, más humanas, las de toma de decisiones novedosas y flexibles son las menos optimizadas, mientras que las más animales tienen un rendimiento superior.

La conciencia. El problema fácil y el difícil

David Chalmers ha distinguido entre el problema fácil y el problema difícil de la conciencia.
La conciencia es el problema más complejo al que se enfrenta la ciencia y la filosofía. Es una vivencia subjetiva que no podemos dejar de sentir, que con dificultad somos capaces de describir y en absoluto sabemos cómo explicar.
Ser consciente de, darse cuenta de, es su acepción más básica. Tener algo en mente. Otras definiciones se remiten a la anterior. Así, ser consciente de uno mismo (metaconciencia) es darse cuenta de lo que es yo y de lo que es ajeno.
El problema fácil de la conciencia es muy complejo. Consiste en saber los correlatos neurales de la conciencia. Qué ocurre en nuestro cerebro para ser conscientes, qué áreas están involucradas, qué es imprescindible que ocurra y en qué secuencia.
El problema difícil consiste en que no somos capaces siquiera de imaginar cómo una actividad neuronal, física, es capaz de producir fenómenos subjetivos y aparentemente intangibles.
En lo que todo el mundo está de acuerdo es en que la conciencia y los estados mentales son una actividad cerebral. Aunque aquí surge de nuevo la controversia: ¿son los estados mentales producto de la actividad neural? o ¿son los estados mentales los que producen la actividad neural? ¿son la misma cosa o son dos cosas distintas? Me inclino a pensar que son la misma cosa, dos caras de la misma moneda, un símil que aunque no explica nada lo describe bien.
Volviendo a los problemas, cabe la esperanza de que el avance en el problema fácil a través de la neurociencia nos ayude a responder al filosófico problema difícil.

La conciencia. Investigación experimental de Stanislas Dehaene

La conciencia es el estado mental más esquivo. Todos tenemos un idea de qué significa ser consciente, pero sólo definir la conciencia ya resulta complicado.
El grupo de científicos franceses dirigido por Stanislas Dehaene ha intentado la valiente tarea de investigar experimentalmente la conciencia. Presento aquí un artículo científico de PLoS Biology con los resultados de la experimentación así como una magnífica charla en EDGE (dado que él es francés, su inglés es bastante comprensible. Además incluyó una transcripción de la charla y una traducción por ordenador al español).
Considera en primer lugar que la conciencia no requiere un material especial con el que investigar, sino que los principios comunes de la ciencia son aplicables. También descarta que cada célula tenga algo de conciencia y que cuantas más células, más conciencia.
Reduce (y este es uno de los mayores aciertos) la conciencia a una forma simple: estar alerta de, estar al tanto de, ser consciente de. Deliberadamente rechaza estudiar otros aspectos más complejos como ser consciente de mí mismo o del YO o una metaconciencia reflexiva del estilo de sé que sé. No descarta estos aspectos porque no existan sino que los deja a otras investigaciones.
Más concretamente habla sobre lo que llega a la conciencia. Estamos bombardeados por estímulos y sólo algunos tienen acceso a la conciencia. Muchos no alcanzan el umbral y se quedan en estímulos subliminales.
El experimento es ingenioso y merece la pena describirlo en detalle.
Se presenta una palabra durante 29 milésimas de segundo. A pesar del cortísimo tiempo de exposición, el sujeto percibe la palabra perfectamente. El estímulo tiene la duración e intensidad necesarias para ser consciente. Sin embargo, si presentamos una máscara (una secuencia de caracteres) en el mismo lugar inmediatamente después de la palabra, esta deja de verse. El fenómeno se llama enmascaramiento. El retraso entre la palabra y la máscara debe ser menor de 50ms. Si es menor, la palabra no se ve. Si es mayor, la palabra se ve. De este modo que ya tenemos un modelo experimental para presentar estímulos visuales en la conciencia o no hacerlo.

Realiza los experimentos con un grupo de 10 pacientes epilépticos a los que en el proceso de identificación de su foco epiléptico se les han implantado electrodos intracraneales. Los pacientes están despiertos y conscientes. Se implantan un total de 176 electrodos y cada paciente realiza 548 pruebas en una mezcla de palabras con o sin máscara. Esta es una medida directa en comparación con fMRI.
La respuesta inicial es la misma. Se activan principalmente áreas visuales. Sin embargo, después de 300ms (es decir, mucho después de retirado el estímulo) las diferencias son notables. El estímulo no consciente decae. Las palabras conscientes elicitan una respuesta más prolongada, más dispersa (con conexiones cerebrales a larga distancia), afectando a áreas parietales y prefrontales, y más coordinada entre todas las áreas involucradas. A su vez la actividad se amplifica reververando automantenida en el cerebro.

Procesamiento inconsciente

Procesamiento consciente

¿Qué significado tiene esto?
El su charla, Stanislas Dehaene hace un interpretación más allá de los datos experimentales.
Sí hay un proceso subliminal. Las palabras no conscientes sí producen actividad cortical. En algunas pruebas los sujetos aciertan más de lo que se puede considerar casual aunque claramente menos que con las palabras conscientes.
No hay un "lugar" de la conciencia. La conciencia es la actividad coordinada de distintas áreas cerebrales. Aquí introduce el concepto de espacio de trabajo global. Mediante este espacio de trabajo global las distintas áreas pueden compartir la información. Se propaga de abajo arriba y se amplifica de arriba abajo. De este modo podemos hacer muchas cosas con la información. Mantenerla accesible durante más tiempo y realizar procesos secuenciales de pensamiento en los que el output de un proceso pasa a ser el input del siguiente proceso (lo que no puede realizarse con la información subliminal o inconsciente).
Por último establece pruebas sencillas para diferenciar distintos estados de coma distinguiendo entre los pacientes inconscientes de aquellos conscientes que no pueden expresarse (síndrome locked-in).

Transcripción en Inglés y en Castellano.