sábado, 25 de diciembre de 2010
Sinapsis te desea unas felices fiestas y un buen año 2011
Sinapsis te desea unas felices fiestas y un buen año 2011
Aunque la crisis lleva dos años golpeando duro, digamos, echando mano al refranero, que al mal tiempo buena cara y que no hay mal que cien años dure.
Tras algunos miles de años evolucionando sobre la tierra, el optimismo es la única opción realista.
Sinápticas felicitaciones.
martes, 21 de diciembre de 2010
Psicología de la música IV. Emoción y conductas motoras
La emoción y las conductas musicales motoras son otros temas de interés para la psicología de la música y que merecen una mención.
De la emoción en la música se ha escrito mucho. Pero se ha explicado poco, tanto desde la teoría musical como desde la experimentación. Que se trata de una fenómeno clave en la experiencia musical no hay duda. Sin emoción no habría música. Al parecer activa áreas generales del cerebro relacionadas con la recompensa y el placer, lo cual tampoco da grandes pistas. Según los pocos estudios realizados, desde el punto de vista emocional la música no parece distinguirse mucho de otras experiencias humanas.
El hecho de que patrones acústicos específicos influyan en nuestros estados emocionales no es una capacidad exclusiva ni de la música ni tampoco de los seres humanos. Sabemos desde Darwin que las vocalizaciones animales producen estados emocionales. Muchas de las llamadas de sumisión o afiliativas tienden a estar armónicamente estructuradas, las llamadas de atención, en su mayoría, tienden a subir en frecuencia, y las voces de agresión son cortas y de tipo “staccato”. Esto también ocurre en humanos. Podría ser que nuestras facultades musicales hubieran reusado este mecanismo que no evolucionó originalmente para la música. Los estudios transculturales indican que los occidentales reaccionan a los ragas indios de forma parecida a los propios indios usando claves comunes (el tempo, los cambios de tono y quizá otras).
De la teoría musical sabemos que las obras en tono mayor con tempo rápido suelen ser consideradas como alegres, las obras en tono menor y tempo lento suenan melancólicas y tristes y las que tienen disonancias y tempo rápido inducen temor. Pero eso es teoría musical occidental. No parece que sea exportable a otras culturas. Quizá el fenómeno más universal sea el de las canciones de cuna o nanas.
No hay que olvidar la vivencia asociada a la música. Me gusta una canción, me emociono con ella porque me recuerda a mi primer amor o al verano que pase con mis amigos... La asociación entre música y episodios de la vida es inseparable. También en vivencias colectivas como los soldados que van a la guerra, los deportistas en el podio o los oyentes de un concierto.
Si la percepción musical es intrigante, la interpretación musical es una conducta motora deslumbrante, incomprensible y difícil de seguir. Un concierto de piano que dure 20 minutos con compases de duración media (2s por compás) y 16 notas por compás (8 por cada mano) tendrá 9.600 notas (20x30x16). El interprete habrá aprendido la secuencia motora para 9.600 movimientos de dedos cada uno en su tiempo, en su lugar, con su duración y con su intensidad. El estudio de las estructuras neurales que soportan tal desempeño será sin duda fascinante.
Como fascinante resulta esta virtuosa conducta motora de Anna Netrebko interpretando Sempre Libera de la Traviata de Verdi que conecta con los circuitos de las emociones, anuda la garganta, humedece los ojos, contiene la respiración, altera el pulso cardíaco y pone los pelos de punta.
Como fascinante resulta esta virtuosa conducta motora de Anna Netrebko interpretando Sempre Libera de la Traviata de Verdi que conecta con los circuitos de las emociones, anuda la garganta, humedece los ojos, contiene la respiración, altera el pulso cardíaco y pone los pelos de punta.
Entrada relacionada: Psicología de la música I. Evolución y humanidad de la música.
Entrada relacionada: Psicología de la música II. Expectativas musicales
Entrada relacionada: Psicología de la música III. Ritmo
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Entrada relacionada: Psicología de la música V. Sobre la improvisación musical
Entrada relacionada: ¿Por qué las escalas musicales suenan bien?
domingo, 19 de diciembre de 2010
Psicología de la música III. Ritmo
El ritmo, como otros elementos de la música, es común a muchas actividades humanas. Pero tiene su máxima expresión en la música.
El ritmo es tiempo, se inscribe en el tiempo, parcela el tiempo, lo divide. El ritmo es una repetición a intervalos regulares. En música es la repetición de sonidos fuertes o débiles.
El ritmo tiene una base biológica. Múltiples actividades biológicas que transcurren en el tiempo están sujetas a ritmo. Los ritmos circadianos marcan la noche y el día. Más notablemente el corazón late entre 1 y 2 veces por segundo, respiramos una vez cada 3 segundos, el paso normal es de 2 pasos por segundo. En los ritmos musicales normales un compás dura 1 o 2 segundos.
Aunque pueda parecer lo contrario, existe muy poca variedad en los ritmos musicales.La mayoría están compuestos de 4 o 2 partes aunque los hay de 3 partes y en menor medida de otras partes. 2 partes equivalen al paso lo que tiene su lógica si queremos bailar con la música y 4 partes es 2x2. Y desde sus comienzos la música estuvo ligada a la danza. Desde luego cualquiera puede enumerar otros muchos ritmos donde hay algunas variaciones y donde las partes van sincopadas (la nota fuerte entra en la parte débil) generando distintas sensaciones de movimiento. Pero comparten una esencia común.
El ritmo es monotonía, es repetición. Es algo no muy estudiado, pero claramente identificable. El balanceo de los bebés produce sosiego. En los adultos, la repetición de los mantras induce al trance. El ritmo es hipnótico, sugiere la continuación. Un ritmo simple de tambores o el de una discoteca puede mantener a los danzantes en actividad durante horas.
Se puede imaginar música sin ritmo pero es poco común. El gregoriano empezó como monodía sin ritmo. En cuanto se incorporaron más voces fue necesaria la coordinación en el tiempo, el ritmo. El ritmo es también una coordinación de esfuerzos en otras actividades humanas como remar o mover un objeto.
La teoría musical ha estudiado más otros elementos musicales, singularmente la armonía. Tampoco hay muchos estudios experimentales sobre el ritmo.
En el presente estudio (pdf) se investigó la preferencia de monos americanos respecto a la velocidad en la que se desarrolla la música, el tempo. Se introdujo a tamarinos y titíes (monos del nuevo mundo) en una condición experimental en la que podían escoger entre dos tipos de tempo. También entre un tempo y el silencio. También fueron evaluados humanos. Los resultados fueron:
- Los monos prefieren el ruido suave al ruido alto.
- Presentados a dos estímulos, una nana y un tema techno electrónico - controladas circunstancias como el volumen de la música (normalizado en las dos) y la ausencia de voces (la nana es instrumental) - los monos mostraron una inequivoca preferencia por la nana frente al techno.
- Si en lugar de música usamos simples clics, los monos prefieren 60 clics por minuto a 400. De nuevo tempo lento.
- Puestos a elegir música frente a silencio, los humanos preferían la música. Los titís y tamarinos preferían sistemáticamente el silencio.
Entrada relacionada: Psicología de la música I. Evolución y humanidad de la música.
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martes, 14 de diciembre de 2010
Psicología de la música II. Expectativas musicales
El cerebro es un generador de expectativas. Su valor adaptativo es innegable. Formulamos expectativas sobre la realidad (dónde estará mañana la caza o qué valor subirá en bolsa) y si acertamos obtenemos una recompensa (cazamos o ganamos dinero). Estas expectativas se generan en la mente de forma constante como un ejercicio mental. En música también las generamos y son inherentes al disfrute musical como bien saben los compositores.
Crear y romper expectativas, alternar la tensión y la relajación, sentir curiosidad por lo desconocido y sentirse cómodo en lo habitual son acontecimientos que abarcan la totalidad de la experiencia humana y que están presentes en la música. Aunque nuevos estudios revelan estos fenómenos, son algunos de los fundamentos de la teoría de la música que se enseñan en las escuelas.
En un experimento se midieron las ondas cerebrales de 20 sujetos mientras escuchaban distintos himnos. Las notas inesperadas (que rompían el patrón armónico) elicitaban una respuesta neural distinta que el resto y producían un pico de actividad cerebral.
La tonalidad es una expectativa. El compositor la plantea al principio de la obra, juguetea con la tonalidad durante toda la obra manteniendo el suspense, pero no nos la entrega completa hasta el final, resolviendo la tensión.
La música juega con nuestras expectativas, nos incita a realizar predicciones sobre qué nota vendrá después y nos enfrenta con nuestros errores. La música es una forma cuyo significado depende de su violación.
Lo conocido nos produce comodidad o aburrimiento. Lo desconocido provoca curiosidad o temor. O todo junto: me muero de miedo viendo una película de terror pero no puedo dejar de verla. De igual manera ocurre con la música. A veces deseamos la paz de una obra agradable que nos tranquiliza. Pero podemos encontrarla aburrida. Entonces recurriremos a una obra con sorpresas, disonancias y desafíos. Aunque puede llegar a producirnos desasosiego. No hay una fórmula mágica, tanto la tensión como la relajación tienen su momento y en su alternancia está el acierto.
La presentación de tensiones que sólo se resuelven al final es común a la música, a las historias que cuentan la literatura y el cine y a la vida misma.
La música culta occidental evolucionó violando las reglas una y otra vez hasta alejarse del gusto popular. Pero esa es otra historia.
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domingo, 12 de diciembre de 2010
Psicología de la música I. Evolución y humanidad de la música.
La música es una actividad genuínamente humana y ubicua en nuestra sociedad. Es la más abstracta de las artes y tiene conexión con otras muchas partes del comportamiento humano Aunque se ha estudiado la psicología de la música, existe poco trabajo experimental que arroje luz sobre ella. Dos preguntas se plantean entre otras muchas: ¿es la música exclusivamente humana? y ¿es la música una experiencia exclusivamente musical? Dicho de otra forma ¿qué es evolución y que es aprendizaje en música? y ¿qué toma prestado de otras facultades humanas?
Puesto que ni la capacidad de disfrutar ni la de producir notas musicales tienen la menor utilidad para el hombre en sus hábitos cotidianos, hay que clasificarlas entre las facultades más misteriosas de las que está dotado. Charles Darwin
Josh Mcdermott y Marc Hauser han realizado una exhaustiva recopilación de los estudios realizados sobre música hasta la fecha. Parte de sus pensamientos se recogen en The evolution of the music faculty: a comparative perspective (pdf).
Aunque es imaginable un mundo sin música, en general, todos los individuos o culturas han disfrutado de la música. La música plantea interesantes preguntas acerca de la percepción, cognición, emoción, aprendizaje y memoria. Siendo tan extensa ¿por qué no es evolutivamente adaptativa?
Los estudios de la música se pueden parecer al lenguaje. El lenguaje es innato pero requiere exposición. Hay una gramática universal. En este sentido se asemejan música y lenguaje ya que hay sonidos que todos los miembros de una sociedad reconocen como agradables y otros sonidos que todos reconocen como desagradables.
Los estudios de la música se pueden parecer al lenguaje. El lenguaje es innato pero requiere exposición. Hay una gramática universal. En este sentido se asemejan música y lenguaje ya que hay sonidos que todos los miembros de una sociedad reconocen como agradables y otros sonidos que todos reconocen como desagradables.
Los estudios animales pueden responder a las preguntas:
- ¿Cuál es el estado inicial, innato del conocimiento musical previo a cualquier experiencia? Parece que la generalización de las octavas es un fenómeno que abarca a humanos y a animales. A su vez, todas las culturas dividen la octava en 7 o 5 tonos (escalas heptatónica y pentatónica). Todo ello parece indicar que hay cierto innatismo en la música.
- ¿Con la exposición a la música, cómo evoluciona ese estado inicial a un estado maduro de conocimiento musical? Siguiendo en esa línea, ¿hay una ventana de edad para aprender a disfrutar de la música? ¿ hay síndrome de carencia estimular?
- ¿Cuál ha sido la evolución hasta este "estado innato"? ¿Ha sido una adaptación?
- Si es una adaptación, ¿qué problema vino a resolver? Según Darwin es para atraer parejas como la cola del pavo real. También puede argüirse que es grupal, para formar coaliciones.
- Otra posibilidad es que sea cooptada, no adaptativa y un efecto colateral de la evolución de otros mecanismos perceptivos y cognitivos que evolucionaron y sirven para otras funciones y propósitos. (Pinker 1997). Hemos aprendido a asignar significado a estímulos que no lo tenían y a disfrutar estéticamente de ellos.
Los animales no humanos no hacen música en general. Comparada con el lenguaje, se sabe que los mecanismos de reconocimiento del discurso son comunes con otros animales y no evolucionaron especificamente para el lenguaje sino que este los aprovechó después. Fueron cooptados, reusados.
Experimentos con monos macacos. Generalización de octavas.
En el experimento, el mono juzga si distintos estímulos auditivos son o no son iguales.
Los monos y los hombres muestran generalización de las octavas (la octava es el intervalo que media entre dos notas cuya relación de frecuencias es 2 a 1 ej: do-re-mi-fa-sol-la-si-do). Tienden a juzgar dos melodías como iguales cuando las separa una o incluso dos octavas. Sin embargo, los monos no consideran iguales las melodías que se separan otros intervalos como 0,5 o 1,5 octavas. A esto se llama transposición de claves y los humanos en cambio sí consideramos iguales estas melodías.
Más curioso aún es que la generalización de octavas en los monos sólo ocurre en música tonal. Si la melodía consiste en una sucesión aleatoria entre 12 notas (música atonal) los monos no dan muestras de generalización de octavas.
Ello parecería decir que la generalización de las octavas es innata. Y no sólo eso, sino que la música tonal tiene un cierto estatus también en primates no humanos. Dado que los pájaros no muestran la generalización de octavas, parece que es un mecanismo que apareció después de la divergencia de mamíferos y aves.
En el experimento, el mono juzga si distintos estímulos auditivos son o no son iguales.
Los monos y los hombres muestran generalización de las octavas (la octava es el intervalo que media entre dos notas cuya relación de frecuencias es 2 a 1 ej: do-re-mi-fa-sol-la-si-do). Tienden a juzgar dos melodías como iguales cuando las separa una o incluso dos octavas. Sin embargo, los monos no consideran iguales las melodías que se separan otros intervalos como 0,5 o 1,5 octavas. A esto se llama transposición de claves y los humanos en cambio sí consideramos iguales estas melodías.
Más curioso aún es que la generalización de octavas en los monos sólo ocurre en música tonal. Si la melodía consiste en una sucesión aleatoria entre 12 notas (música atonal) los monos no dan muestras de generalización de octavas.
Ello parecería decir que la generalización de las octavas es innata. Y no sólo eso, sino que la música tonal tiene un cierto estatus también en primates no humanos. Dado que los pájaros no muestran la generalización de octavas, parece que es un mecanismo que apareció después de la divergencia de mamíferos y aves.
Esto parece cuadrar con el hecho de que las octavas responden a un patrón físico más que biológico. (véase ¿Por qué las escalas musicales suenan bien?)
Experimentos con electrodos implantados.
Se realizaron implantes de electrodos en pacientes con epilepsia y en monos.
Fueron expuestos a acordes disonantes (segundas mayores y menores) y consonantes (quintas y octavas). Las respuestas neurales fueron idénticas en monos y hombres y distintas para acordes disonantes y consonantes. Estudios en bebés parecen indicar que se alejan de los acordes disonantes (e incluso lloran) y se acercan a los consonantes.
Se realizaron implantes de electrodos en pacientes con epilepsia y en monos.
Fueron expuestos a acordes disonantes (segundas mayores y menores) y consonantes (quintas y octavas). Las respuestas neurales fueron idénticas en monos y hombres y distintas para acordes disonantes y consonantes. Estudios en bebés parecen indicar que se alejan de los acordes disonantes (e incluso lloran) y se acercan a los consonantes.
Manifestaciones musicales en animales.
El canto de los pájaros parece que sólo tiene relación con la defensa del territorio y la atracción de pareja. Aunque el canto de los pájaros provoca emociones en sus congéneres, es una función exclusivamente comunicativa. Los pájaros no cantan por placer. En la mayoría de las especies que cantan sólo lo hacen los machos, al contrario que en los humanos. Los primates no cantan. Nuestro ancestro común no lo hacía.
Las nanas
Proporcionan otro ejemplo de restricciones universales ya que transculturalmente son universales en un amplio conjunto de aspectos.
Conclusión
Todo parece indicar que hay características innatas en la facultad musical de los humanos. Tambien que hay claras diferencias con los animales.
Por otra parte, aunque la música comparte muchas características con otras facultades humanas, parece claro que no todo es reducible a aquellas y que hay aspectos genuínamente musicales en la música.
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martes, 7 de diciembre de 2010
EL proyecto Conectoma Humano del NIH
Los Institutos Nacionales de la Salud NIH americanos han otorgado subvenciones por un total de 40 millones de dólares durante cinco años para crear un mapa de las conexiones de cerebro humano en alta resolución. Se trata de "un ambicioso esfuerzo para mapear las vías neurales que subyacen al funcionamiento del cerebro humano". Esta es la página web con más información.
Una de las subvenciones se destina a escanear con resonancia magnética avanzada, fMRI en resposo y en actividad, DTI y magnetoencelografía a más de 1000 personas incluyendo estudios de gemelos, correlación con pruebas de comportamiento y perfiles genéticos. Los datos serán de libre acceso y permitirán un detallado análisis.
La otra subvención se dedicará a la creación de un escáner de resonancia magnética de última generación de 3T que mejorará la calidad y la resolución espacial de los datos de conectividad del cerebro.
martes, 30 de noviembre de 2010
La memoria es poco fiable
Que la memoria es poco fiable es algo que todos conocemos. No sólo porque olvidamos. También porque recordamos cosas que no han existido. Creamos recuerdos falsos.
Imaginar que realizamos una acción puede inducir la creación de un falso recuerdo de que hemos realizado la acción. A esto se llama el efecto de la inflación de la imaginación.
Tanto la observación como la imaginación conllevan la simulación mental de la acción creando representaciones mentales motoras.
En este estudio se comprobó que observar a otros realizar acciones simples crea falsos recuerdos de que es el observador el que realizó las acciones. Los investigadores llaman a esto el efecto de la inflación de la observación.
Los sujetos realizaron acciones simples como barajar unas cartas o agitar una botella. Después vieron vídeos de otras personas realizando acciones similares. Preguntados dos semanas después, los sujetos decían haber realizado acciones que sólo habían visto en vídeo.
Los investigadores especulan sobre si estarán involucradas las neuronas espejo. Se cree que estas neuronas se activan tanto cuando realizamos una acción como cuando vemos a otros realizarla. De hecho parece que las neuronas que comportan un plan de acción motor se disparan 1) cuando se lleva a cabo una acción 2) cuando se imagina que se realiza la acción 3) cuando vemos a otros realizarla. Esto es adaptativo ya que en todos esos intentos mentales aprendemos y mejoramos. El efecto colateral es que nos cuesta distinguir si hemos realizado la acción, la hemos imaginado o hemos visto a otro realizarla.
En este estudio se comprobó que observar a otros realizar acciones simples crea falsos recuerdos de que es el observador el que realizó las acciones. Los investigadores llaman a esto el efecto de la inflación de la observación.
Los sujetos realizaron acciones simples como barajar unas cartas o agitar una botella. Después vieron vídeos de otras personas realizando acciones similares. Preguntados dos semanas después, los sujetos decían haber realizado acciones que sólo habían visto en vídeo.
Los investigadores especulan sobre si estarán involucradas las neuronas espejo. Se cree que estas neuronas se activan tanto cuando realizamos una acción como cuando vemos a otros realizarla. De hecho parece que las neuronas que comportan un plan de acción motor se disparan 1) cuando se lleva a cabo una acción 2) cuando se imagina que se realiza la acción 3) cuando vemos a otros realizarla. Esto es adaptativo ya que en todos esos intentos mentales aprendemos y mejoramos. El efecto colateral es que nos cuesta distinguir si hemos realizado la acción, la hemos imaginado o hemos visto a otro realizarla.
domingo, 28 de noviembre de 2010
Leyendo en el cerebro
Leyendo en el cerebro es un libro de Stanislaus Dehaene.
Leer no es una habilidad innata. La mayoría de la población humana ha sido y es analfabeta. Por el contrario hablar y comprender el lenguaje hablado son habilidades innatas, nuestro cerebro está precableado para realizar esas funciones (aunque también es necesaria una experiencia, una exposición cultural al lenguaje para aprender una lengua). Resulta sorprendente que una habilidad aprendida sea tan eficiente como la lectura. Utiliza las áreas extremadamente eficaces de reconocimiento de objetos y formas. De entre ellas brilla sin par el reconocimiento de caras (que es innato). La lectura comienza con una comparación de las formas de las letras. Después compara "bigramas" con dos letras y luego palabras enteras. Realiza esto a una velocidad sorprendente. Finalmente enlaza con los módulos del discurso y significado (estos sí están precableados) como lo hace el lenguaje hablado.
Además Stanislaus Dehaene nos indica que la lectura como herramienta humana está determinada por las habilidades humanas. Es decir, otras muchas maneras de codificación de las palabras podrían existir, pero serían menos eficientes que la de reconocer formas visuales.
Todas estas características de la lectura se invierten en la escritura. Escribir a mano es una habilidad compleja e ineficiente. Los niños tienen grandes problemas para aprender a escribir a mano y una gran parte de los manuscritos de los adultos son inservibles.
Lo que sigue es una reseña de Robert Boyd
Leer no es una habilidad innata. La mayoría de la población humana ha sido y es analfabeta. Por el contrario hablar y comprender el lenguaje hablado son habilidades innatas, nuestro cerebro está precableado para realizar esas funciones (aunque también es necesaria una experiencia, una exposición cultural al lenguaje para aprender una lengua). Resulta sorprendente que una habilidad aprendida sea tan eficiente como la lectura. Utiliza las áreas extremadamente eficaces de reconocimiento de objetos y formas. De entre ellas brilla sin par el reconocimiento de caras (que es innato). La lectura comienza con una comparación de las formas de las letras. Después compara "bigramas" con dos letras y luego palabras enteras. Realiza esto a una velocidad sorprendente. Finalmente enlaza con los módulos del discurso y significado (estos sí están precableados) como lo hace el lenguaje hablado.
Además Stanislaus Dehaene nos indica que la lectura como herramienta humana está determinada por las habilidades humanas. Es decir, otras muchas maneras de codificación de las palabras podrían existir, pero serían menos eficientes que la de reconocer formas visuales.
Todas estas características de la lectura se invierten en la escritura. Escribir a mano es una habilidad compleja e ineficiente. Los niños tienen grandes problemas para aprender a escribir a mano y una gran parte de los manuscritos de los adultos son inservibles.
Lo que sigue es una reseña de Robert Boyd
La lectura es una habilidad sorprendente. Mientras lee este texto, el significado fluye desde la página hasta su cerebro. Esto sucede automáticamente, no se puede optar por no entender la palabra escrita menos que la hablada. Es también muy eficiente.
jueves, 25 de noviembre de 2010
Jardín de blogs. Ratón jugando a Quake, bosque de dendritas, estrés y rendimiento, niveles de organización cerebral, el esfuerzo de mentir, la nueva robot que baila y fotos de fósiles.
Siete nuevas entradas en tecnologíayciencia del Jardín de Blogs.
Electrodos intracraneales registran a un ratón jugando al videojuego Quake
Bosque de las dendritas piramidales sintéticas producidas usando las leyes de Cajal de la ramificación neuronal.
Estrés y rendimiento
Niveles de organización cerebral
El esfuerzo de mentir puede detectarse en la mirada.
HPR4C. La nueva robot que baila.
Las mejores fotos microscópicas y los mejores fósiles de Wired
Electrodos intracraneales registran a un ratón jugando al videojuego Quake
Bosque de las dendritas piramidales sintéticas producidas usando las leyes de Cajal de la ramificación neuronal.
Estrés y rendimiento
Niveles de organización cerebral
El esfuerzo de mentir puede detectarse en la mirada.
HPR4C. La nueva robot que baila.
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martes, 23 de noviembre de 2010
Reconocimiento de caras II. Ordenador
El reconocimiento de caras, su rapidez y fiabilidad es esencial para los humanos. Pero últimamente también lo es para las máquinas. Las policías y organizaciones de seguridad de todo el mundo desean tener sistemas automatizados de reconocimiento facial.
Para entrar en USA por avión hay que posar ante una cámara además de enseñar el pasaporte. Es probable que esta cámara, además de sacar una foto fija de nuestro rostro lo compare con personas cuya entrada se espera impedir. Hasta la fecha esta tarea la realizaban los humanos, pero cada vez con mayor frecuencia será algo que hagan las máquinas.
Reconocer caras es algo muy difícil en lo que los humanos somos expertos. No se trata de algo que hacemos usando áreas inespecíficas del cerebro como calcular, jugar al ajedrez, razonar... Disponemos de un área concreta de reconocimiento de caras, un área congénita, precableada. Esto es debido a que debemos reconocer caras con exactitud y premura sin que ello dificulte el resto de operaciones mentales. Es decir, en paralelo. Reconocemos caras pese a que hayan cambiado con los años, con el maquillaje, con las gafas, con la barba, en distintas condiciones de iluminación, en distintos ángulos y en movimiento. Lo hacemos muy bien. Es por ello sorprendente que los ordenadores puedan hacerlo mejor. Ya sabemos que calculan mejor y que juegan mejor al ajedrez, pero ¿reconocen mejor las caras? ¿Nos superan también en este particular Test de Turing?
Un estudio realizado en la Universidad de Tejas ha comparado diversos algoritmos de reconocimiento de caras. El resultado ha sido sorprendente: los mejores algoritmos superan a los humanos. Aunque (y esto también ocurre con el ajedrez) el equipo imbatible es el de un humano asistido por una máquina.
También han comparado los algoritmos de SW para distintas razas. El SW blanco reconoce mejor a los blancos y el SW oriental reconoce mejor a los orientales. No es de extrañar y es por cierto lo mismo que nos ocurre a los humanos.
El reconocimiento de emociones por ordenador es otro importante área de trabajo. Aplicando una malla a una fotografía se calcula la expresión facial basándose en las arrugas de la frente, la curva de los labios, la forma de las cejas y las mejillas... El SW no es muy fiable, 85%, pero mejorará.
Ya hay anuncios y en un futuro próximo los algoritmos de reconocimiento facial serán ubicuos, en Windows 8, en máquinas de fotos, en móviles, en porteros automáticos, para detección de delincuentes, como contraseña...
domingo, 21 de noviembre de 2010
Reconocimiento de caras I. Cerebro
Todos los días vemos y reconocemos caras. Es una habilidad altamente adaptativa que realizamos con gran velocidad sin la cual nuestra vida sería mucho más difícil. Compartimos el reconocimiento facial con los monos. ¿Y los ordenadores?
Los monos Rhesus Macacus y los humanos procesamos las caras de una forma muy similar. Las investigaciones indican que es una habilidad que evolucionó hace 30 millones de años en un antepasado común que compartimos con los macacos.
El efecto Thatcher.
Se llama así porque se probó por primera vez con el rostro de la Primera Dama británica. Se consigue cogiendo la foto de una cara, cortando los ojos y la boca y pegándolos boca arriba. Si tomamos a su vez la cara resultante y la ponemos cabeza abajo (de modo que los ojos y la boca están en posición correcta pero el resto de la cabeza está girada), es difícil encontrar algo erróneo. Si por el contrario colocamos la cabeza en posición correcta ( y entonces los ojos y la boca están girados), la imagen resulta chocante. Algo está mal.
Los humanos percibimos esto claramente en los rostros humanos pero no en los de los monos. De la misma forma, los monos lo detectan en los rostros de sus congéneres pero no en los de los humanos.
Pasos en el reconocimiento facial.Los monos Rhesus Macacus y los humanos procesamos las caras de una forma muy similar. Las investigaciones indican que es una habilidad que evolucionó hace 30 millones de años en un antepasado común que compartimos con los macacos.
El efecto Thatcher.
Se llama así porque se probó por primera vez con el rostro de la Primera Dama británica. Se consigue cogiendo la foto de una cara, cortando los ojos y la boca y pegándolos boca arriba. Si tomamos a su vez la cara resultante y la ponemos cabeza abajo (de modo que los ojos y la boca están en posición correcta pero el resto de la cabeza está girada), es difícil encontrar algo erróneo. Si por el contrario colocamos la cabeza en posición correcta ( y entonces los ojos y la boca están girados), la imagen resulta chocante. Algo está mal.
Los humanos percibimos esto claramente en los rostros humanos pero no en los de los monos. De la misma forma, los monos lo detectan en los rostros de sus congéneres pero no en los de los humanos.
Ambas especies percibimos las caras de nuestros semejantes inmediatamente mientras que las de otras especies las procesamos de forma distinta.
Aun cuando el reconocimiento de caras conespecificas se realiza por medios holísticos, las partes individuales tales como boca, la nariz y los ojos así como las proporciones faciales siguen siendo importantes.
Desde una edad temprana estamos acostumbrados a las caras de otros seres humanos: una nariz larga, la curva de los labios o las espesas cejas. Aprendemos reconocer las pequeñas diferencias que contribuyen al aspecto individual
La secuencia podría ser la siguiente:
- Percepción. Los estímulos llegan correctamente a las áreas visuales donde se construyen las percepciones de los elementos (nariz, boca, ojos...) y del total formando una percepción única de una cara.
- Reconocimiento facial. La percepción se compara con las previamente memorizadas y si se encuentra una similar se produce la familiaridad
- Identificación del sujeto familiar. Se recupera el resto de atributos de la identidad personal correspondientes a la cara: voz, relación con nosotros, episodios pasados...
- Recuperación del nombre.
Prosopagnosia
La prosopagnosia es la incapacidad de reconocer caras familiares o conocidas.
No es un fenómeno unitario. Puede ser congénita o resultado de lesiones cerebrales. Puede ser perceptiva o asociativa. En algunos casos pueden reconocerse personas que tengan un rasgo sumamente llamativo. En ocasiones sólo se reconocen personas de un sexo y no del otro.
Wired publica un interesante artículo con varios casos de prosopagnosia congénita. Los pacientes tardaron años en descubrir que había algo raro en ellos. Un abogado dejó la profesión porque no podía convencer a sus clientes de su competencia: cuando llegaba al juicio, no reconocía quien era su cliente. Una modelo descubrió que era muy guapa cuando sus amigos la animaron a que se presentara a un concurso de belleza. Un pintor de retratos con bonitos fondos pero sin cara. Un judío que no podía reconocer a sus semejantes porque en su comunidad todos vestían igual.
La prosopagnosia es la incapacidad de reconocer caras familiares o conocidas.
No es un fenómeno unitario. Puede ser congénita o resultado de lesiones cerebrales. Puede ser perceptiva o asociativa. En algunos casos pueden reconocerse personas que tengan un rasgo sumamente llamativo. En ocasiones sólo se reconocen personas de un sexo y no del otro.
Wired publica un interesante artículo con varios casos de prosopagnosia congénita. Los pacientes tardaron años en descubrir que había algo raro en ellos. Un abogado dejó la profesión porque no podía convencer a sus clientes de su competencia: cuando llegaba al juicio, no reconocía quien era su cliente. Una modelo descubrió que era muy guapa cuando sus amigos la animaron a que se presentara a un concurso de belleza. Un pintor de retratos con bonitos fondos pero sin cara. Un judío que no podía reconocer a sus semejantes porque en su comunidad todos vestían igual.
Localización cerebral
Varias áreas cerebrales se relacionan con las caras. Una percibe la dirección de la mirada. Otra la carga emocional del rostro. El área de reconocimiento de caras se halla en el cortex temporal inferior. Es el área unimodal (exclusivamente visual) de mayor jerarquía. Es decir, es el área visual que procesa imágenes más complejas antes de integrarse con otros sistemas sensoriales como la audición, tacto u olor.
Parece sin embargo que no funciona exclusivamente para reconocer caras. Cuando se entrena a los sujetos (hombres y monos) a reconocer objetos complejos y se convierten en expertos, también se usa el área de reconocimiento de caras por lo que podría en realidad ser un área de reconocimiento de patrones complejos. Es el área de reconocimiento facial
Varias áreas cerebrales se relacionan con las caras. Una percibe la dirección de la mirada. Otra la carga emocional del rostro. El área de reconocimiento de caras se halla en el cortex temporal inferior. Es el área unimodal (exclusivamente visual) de mayor jerarquía. Es decir, es el área visual que procesa imágenes más complejas antes de integrarse con otros sistemas sensoriales como la audición, tacto u olor.
Parece sin embargo que no funciona exclusivamente para reconocer caras. Cuando se entrena a los sujetos (hombres y monos) a reconocer objetos complejos y se convierten en expertos, también se usa el área de reconocimiento de caras por lo que podría en realidad ser un área de reconocimiento de patrones complejos. Es el área de reconocimiento facial
porque el reconocimiento de la cara es una tarea de reconocimiento extremadamente exigente y para los primates no humanos puede ser la única tarea de identificación realizada en la vida.Otras formas de identificación de personas tienen lugar. La voz, la forma del cuerpo o el modo de moverse en los humanos. La principal, sin embargo, es el reconocimiento de caras.
Actualización: ¿Quieres probar tu habilidad en el reconocimiento de caras? Puedes hacerlo aquí
martes, 16 de noviembre de 2010
En economía el cerebro no es lógico. Es psicológico
Cuando tomamos decisiones sobre dilemas económicos, no actuamos de forma lógica sino psicológica. Según cómo este planteado el problema, un conjunto de prejuicios nos llevan a descartar la decisión más conveniente. Son errores sistemáticos, predecibles y aparentemente incorregibles.
Maurice Allais, Prenio Nobel de Economía de 1988 estableció lo que se llamaría la paradoja de Allais.
Más tarde, Daniel Kahneman (Premio Nobel de Economía en el 2002) y Amos Tversky postularon la teoría de las perspectivas.
Ambos muestran la falta de coherencia entre las decisiones que toman los sujetos con la utilidad esperada. Esto introduce fundadas sospechas sobre la cientificidad de las decisiones en economía.
Prejuicios.
En puridad nadie debería jugar a los juegos de azar donde existe "la banca". La esperanza matemática predice que de cada 100 euros jugados a la lotería perderemos 30 si jugamos el suficiente número de veces (que se lleva la hacienda pública). Del mismo modo, de cada 37 euros jugados a la ruleta, perderemos 1 euro (que se lleva la banca).
Teoría de la perspectiva. No actuamos en abstracto, objetivamente, de forma absoluta, sino que lo hacemos en un marco de referencia. Comparamos con nuestro punto de partida. Así ,arriesgamos para no perder, pero cuando se trata de ganar, optamos por lo seguro.
El efecto de la dotación dice que valoramos más lo que poseemos que aquello de igual valor que no poseemos.
La aversión a las pérdidas hace que sea mayor la insatisfacción por perder 100 euros que la satisfacción por ganarlos.
Si cometemos un error, lo mantenemos mientras sea posible. Esto se aplica a la economía o a la guerra. ¿Cuánto más tenemos que perder para cambiar el rumbo?
Algunos ejemplos son ilustrativos.
Si preguntamos a un paciente si quiere someterse a una hipotética operación de emergencia en la que la probabilidad de salir con vida es del 80% responderá que sí en más ocasiones que si le preguntamos por la misma operación en la que la probabilidad de morir es del 20%. aunque en realidad son la misma cosa.
100 personas morirán por una enfermedad si no hacemos nada. Hay dos opciones terapéuticas. En una de ellas se salvarán 900. En la otra morirán 100. Los encuestados optan por la primera. Pero ¿no son iguales?
En general optamos por ganar el premio gordo, independientemente de la probabilidad de ganar.
Nos atrae más comprar antes de que el producto suba un 10% que atraídos por un descuento del 10%.
En nuestra lengua tenemos expresiones que certifican estos prejuicios. Más vale pájaro en mano que ciento volando. Mejor malo conocido que bueno por conocer.
¿Están nuestros comportamientos determinados por el aprendizaje?
Al parecer no. Estudios realizados con monos capuchinos muestran que son capaces de usar dinero. Y que muestran los mismos prejuicios que nosotros. En concreto en relación al efecto de la dotación. Se identifica una pareja de regalos de igual valor (frutas y cereales). Una vez obtenido uno de ellos (por ejemplo fruta), los monos piden mucho más de lo otro (cereales) para cambiar y viceversa.
Es decir, mostramos prejuicios económicos desde hace millones de años.
Maurice Allais, Prenio Nobel de Economía de 1988 estableció lo que se llamaría la paradoja de Allais.
Más tarde, Daniel Kahneman (Premio Nobel de Economía en el 2002) y Amos Tversky postularon la teoría de las perspectivas.
Ambos muestran la falta de coherencia entre las decisiones que toman los sujetos con la utilidad esperada. Esto introduce fundadas sospechas sobre la cientificidad de las decisiones en economía.
Prejuicios.
En puridad nadie debería jugar a los juegos de azar donde existe "la banca". La esperanza matemática predice que de cada 100 euros jugados a la lotería perderemos 30 si jugamos el suficiente número de veces (que se lleva la hacienda pública). Del mismo modo, de cada 37 euros jugados a la ruleta, perderemos 1 euro (que se lleva la banca).
Teoría de la perspectiva. No actuamos en abstracto, objetivamente, de forma absoluta, sino que lo hacemos en un marco de referencia. Comparamos con nuestro punto de partida. Así ,arriesgamos para no perder, pero cuando se trata de ganar, optamos por lo seguro.
El efecto de la dotación dice que valoramos más lo que poseemos que aquello de igual valor que no poseemos.
La aversión a las pérdidas hace que sea mayor la insatisfacción por perder 100 euros que la satisfacción por ganarlos.
Si cometemos un error, lo mantenemos mientras sea posible. Esto se aplica a la economía o a la guerra. ¿Cuánto más tenemos que perder para cambiar el rumbo?
Algunos ejemplos son ilustrativos.
Si preguntamos a un paciente si quiere someterse a una hipotética operación de emergencia en la que la probabilidad de salir con vida es del 80% responderá que sí en más ocasiones que si le preguntamos por la misma operación en la que la probabilidad de morir es del 20%. aunque en realidad son la misma cosa.
100 personas morirán por una enfermedad si no hacemos nada. Hay dos opciones terapéuticas. En una de ellas se salvarán 900. En la otra morirán 100. Los encuestados optan por la primera. Pero ¿no son iguales?
En general optamos por ganar el premio gordo, independientemente de la probabilidad de ganar.
Nos atrae más comprar antes de que el producto suba un 10% que atraídos por un descuento del 10%.
En nuestra lengua tenemos expresiones que certifican estos prejuicios. Más vale pájaro en mano que ciento volando. Mejor malo conocido que bueno por conocer.
¿Están nuestros comportamientos determinados por el aprendizaje?
Al parecer no. Estudios realizados con monos capuchinos muestran que son capaces de usar dinero. Y que muestran los mismos prejuicios que nosotros. En concreto en relación al efecto de la dotación. Se identifica una pareja de regalos de igual valor (frutas y cereales). Una vez obtenido uno de ellos (por ejemplo fruta), los monos piden mucho más de lo otro (cereales) para cambiar y viceversa.
Es decir, mostramos prejuicios económicos desde hace millones de años.
lunes, 15 de noviembre de 2010
Laurie Santos: Una economía de monos tan irracional como la nuestra
Los errores que cometemos los humanos ¿son evitables? La primatóloga Laurie Santos presenta una economía con monos similar a la humana. El resultado es que cometen los mismos errores irracionales que nosotros.
Enseñan a los monos a usar monedas. Los monos aprenden rápido. Las cambian por comida y se las roban entre ellos. Además, son incapaces de ahorrar.
Cuando se les presentan situaciones en las que ganar, se comportan como los humanos. No quieren arriesgar para ganar más, pero en la situación inversa, arriesgan para no perder (independientemente de las posibilidades de éxito). Como los humanos.
Esta charla TED está subtitulada en castellano.
Enseñan a los monos a usar monedas. Los monos aprenden rápido. Las cambian por comida y se las roban entre ellos. Además, son incapaces de ahorrar.
Cuando se les presentan situaciones en las que ganar, se comportan como los humanos. No quieren arriesgar para ganar más, pero en la situación inversa, arriesgan para no perder (independientemente de las posibilidades de éxito). Como los humanos.
Esta charla TED está subtitulada en castellano.
viernes, 12 de noviembre de 2010
Jornada sobre el proyecto Cajal Blue Brain
El día 11 de Noviembre de 2010 se celebró la jornada "Circuitos corticales y cognición: el proyecto "Cajal Blue Brain"" en el aula Gregorio Marañón del Ilustre Colegio Oficial de Médicos de Madrid. La calidad de los ponentes, el marco en el que se celebró, el renombre del proyecto y el contenido de los temas tratados convirtieron la jornada en un acto de sumo interés.
El aula tiene el sabor de los tiempos en los que los estudiantes ocupaban los pasillos del piso superior para observar las operaciones realizadas por sus profesores. Entre otros, impartió allí sus clases Santiago Ramón y Cajal. La jornada fue intensa y daré solo un apunte aproximado de los temas tratados y recogidos por mi memoria.
Carlos Pelta de la UCM (Universidad Complutense de Madrid) fue el atento organizador que aunó esfuerzos y voluntades para que el acto pudiera desarrollarse y al que todo el mundo quedó agradecido.
Gonzalo León Serrano, Vicerrector de Investigación de la UPM (Universidad Politécnica de Madrid), explicó los desafíos de una investigación de este tipo. Las universidades están acostumbradas a proyectos a corto plazo con escasa cooperación. El Proyecto Cajal Blue Brain cambia por completo el paradigma. Supone una enorme inversión de 25M€, el trabajo interdisciplinar de muchas especialidades distintas y la coordinación con otras instituciones, notablemente la EPLF (Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne). Explicó el Vicerrector cómo convenció al Ministerio, como uso similares argumentos para convencer a la UE y el particular mecanismo de financiación que ha permitido que el proyecto se lleve a cabo.
Manuel Martín-Loeches (UCM-ISCIII), autor del libro La mente del 'Homo Sapiens', planteó con acierto la investigación actual basándose en la idea de la importancia de las conexiones. La diferencia esencial entre el hombre y otras especies no está sola ni principalmente en el tamaño del cerebro sino en el mayor número de conexiones y en las áreas que estas enlazan. Dos son las líneas de investigación que se siguen: la microscópica cuyo mayor exponente es el proyecto "Blue Brain" y la macroscópica encabezada por el proyecto "Human Connectome"
Javier DeFelipe, uno de los investigadores españoles de más renombre internacional comenzó por exponer el legado de Cajal que da nombre de pila al proyecto "Cajal Blue Brain". Explicó el detalle de las espinas dendríticas, la dificultad de su observación con el microscopio, mostró con orgullo imágenes de su nuevo microscopio Zeiss (herramienta esencial que le sirve al igual que a Cajal para desarrollar su investigación) y nos enseñó la imagen de un cubo tridimensional perteneciente a una microcolumna neocortical con sus neuronas, axones, dendritas y sinapsis.
José María Peña nos contó qué hace un ingeniero informático en biomedicina. Explicó que las áreas de colaboración son 3: proporcionar equipamiento, analizar y modelizar los datos y realizar simulaciones. Detalló el funcionamiento del microscopio y el programa Espina desarrollado para interpretar sus datos (en esencia, el microscopio toma una fotografía y después corta la superficie, toma otra fotografía y corta... y va pasando estas fotos a programa que reconstruye una imagen 3D). Como anécdota recordó que el éxito de un proyecto interdisciplinar consiste en poder tomarte un café con el informático o el neurocientífico y comentar los temas en contraposición a edificios o ciudades separadas y conferencias mensuales que dificultan enormemente la compartición de ideas.
Después de un vino y visita a las instalaciones, Fernando Maestú (CTB y UCM) habló de su trabajo puntero en magnetoencefalografía. Aparte de otras muchas aplicaciones, en la actualidad trabajan en la detección precoz del Alzheimer. En resumen, las conexiones empeoran, el cerebro se esfuerza más para suplir el defecto y la magnetoencefalografía puede captarlo antes de que aparezcan los primeros síntomas cognitivos claros.
Tuvimos finalmente un sabroso debate en el que se plantearon nuevos senderos y que da una medida la buena salud que muestra el estudio computacional del cerebro.
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martes, 9 de noviembre de 2010
Sinapsis cumple un año
Si 20 años no son nada, como decía el tango, menos aún debe ser uno, el tiempo que lleva Sinapsis en el aire. Tengo sin embargo la sensación de que una buena parte de los filetes que he comido este año se han transformado en entradas de este blog.
Empecé el blog con justificadas preocupaciones. ¿Qué escribir? ¿Cómo escribirlo? ¿Quién lo leerá? Pasado un año me siento razonablemente satisfecho de lo andado. 79 artículos superan el objetivo de uno a la semana. 23.500 visitas y 31.800 páginas vistas son mucho más de lo esperado. Y la cifra de subscriptores, 150 en la actualidad, ha crecido semana a semana, señal de que Sinapsis se va haciendo un hueco.
Quiero hacer una mención especial a los lectores latinoamericanos que suponen más de un tercio del total. Por destacar un país diré que México aporta el mayor número de lectores detrás de España.
Quisiera creer, aunque lo ignoro, que las palabras escritas en este blog han resultado útiles a los lectores siquiera como cultura o conocimiento general, quizá en algún caso de una forma más especializada. Desde luego, han resultado sumamente útiles para mí. En primer lugar porque poner negro sobre blanco lo que pienso me ha ayudado a definir y consolidar ideas. También porque la incesante búsqueda de información me ha aportado contenidos y abierto horizontes. Sin duda sé mucho más de lo que pensaba que podría llegar a saber hace un año.
Nada hubiera sido posible sin el uso de las fuentes. Hoy Internet es un sitio maravilloso donde está todo y donde cada vez es más fácil buscar. Algunas de las fuentes de información están en la columna derecha: blogs de interés, pero hay otras muchas. También debo un agradecimiento a los autores de las fotos que acompañan los textos y que salvo excepciones (alguna es mía) he copiado sin pudor.
Quizá Sinapsis podría haber sido más personal. Los blogs suelen serlo, el autor emite su punto de vista, hace comentarios, muestra su sorpresa, gusto o repulsa, hace bromas. Empeñado en ser profesional, aséptico, didáctico, en no errar, he descuidado ese aspecto. Puede que con el tiempo cambie el estilo.
Quizá Sinapsis podría haber sido más personal. Los blogs suelen serlo, el autor emite su punto de vista, hace comentarios, muestra su sorpresa, gusto o repulsa, hace bromas. Empeñado en ser profesional, aséptico, didáctico, en no errar, he descuidado ese aspecto. Puede que con el tiempo cambie el estilo.
El cerebro es un tema apasionante. Aunque lo que ignoramos es enorme, avanzamos muy deprisa. Las fuentes dan para escribir varios artículos diarios y los enfoques se renuevan constantemente. El cerebro está en la agenda científica y gusta al público. Es además un tema muy amplio: la computación, la biología, la mente, la filosofía, la enfermedad, el arte... Casi todo tiene cabida.
No puedo dejar de disculparme por los errores que he cometido: ortográficos y lingüísticos en general, de información o de concepto. Son gajes del oficio.
Gracias a todos por estar ahí.
domingo, 7 de noviembre de 2010
El rey ratón
Neuroskeptic escribe un interesante artículo sobre los motivos que han llevado al ratón a convertirse en el rey de los animales de experimentación. La cobaya, la mosca del vinagre, el gusano C. elegans, el pez cebra, el macaco y sobre todo la rata han dejado paso al ratón.
La rata tiene grandes ventajas sobre el ratón: no muerde, es más fácil de manejar, no huele tan mal, es más inteligente y parecida al humano y es más grande lo que facilita trabajar con sus neuronas o extraer muestras de sangre.
El motivo del auge del ratón es la desactivación de genes (genetic knockout). Se sustituye un gen por una secuencia de ADN inactiva que además suele estar marcada. De esta forma reconocemos con facilidad al ratón KO y podemos preguntarnos que ocurre cuando carece del gen seleccionado e inferir para qué sirve tal gen.
Esta técnica, que fue desarrollada por Mario R. Capecchi, Martin Evans y Oliver Smithies en 1987–1989 lo que les valió obtener el Premio Nobel de Medicina en 2007, es de muy difícil aplicación en ratas dado que se necesita manipular células madre, algo aún no conseguido.
jueves, 4 de noviembre de 2010
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.
lunes, 1 de noviembre de 2010
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.
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...
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miércoles, 27 de octubre de 2010
Entrevista a José Antonio López García. Universidad, dolor e investigación en laboratorio
José Antonio López García es biólogo, doctor en psicología y profesor de fisiología de la Universidad de Alcalá de Henares. Es además entrañable amigo desde los tiempos del colegio. En esta entrevista habla sobre sus comienzos en Inglaterra y el estado de la universidad. Desmenuza el dolor y los mecanismos que lo producen. También nos muestra su laboratorio de investigación.
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domingo, 24 de octubre de 2010
¿Cuándo crees tú que se simulará por completo el cerebro humano en un ordenador? Resultados de la encuesta
A la encuesta ¿cuándo crees tú que se simulará por completo el cerebro humano en un ordenador? habéis respondido 48 personas. Es un número importante. Gracias por vuestra participación
El primer dato relevante es que el 31% responde que nunca será posible tal simulación y ello a pesar de que la encuesta se realiza en un blog de Neurociencia y Computación. Dado lo lejos que nos encontramos hoy de que esto ocurra, lo complejo del cerebro y lo mucho que aún ignoramos, es una respuesta completamente esperable y defendible.
Resultados de la encuesta |
Un 69% responde que sí es posible la simulación. De nuevo la un amplio número de encuestados se decantan por la respuesta más conservadora. Un 27% opina que será en un momento anterior a 2100. Lo que en la práctica supone que la mayoría de los lectores de este blog no lo verá. Si acumulamos esta respuesta a la anterior, obtenemos que el 58%, la mayoría, piensa que no veremos una simulación completa del cerebro, o porque esta no ocurrirá o porque será dentro de demasiado tiempo para verla.
De los restantes, un 23% piensa que será antes de 2030 y tan sólo un 19% se aventura a predecir que en menos de diez años veremos a un ordenador simulando por completo el cerebro.
¿Mi opinión? No es más autorizada que cualquiera de las 48 emitidas, pero creo que "debo mojarme" Necesitaremos un enorme avance en computación y, sobre todo, en conocimiento del cerebro que estimo que sí llegará. Esto me hace pensar que antes de 2030 habremos visto una simulación completa del cerebro y nuestros planteamientos serán muy distintos en muchos temas incluida la filosofía, la ética o la economía. Además del avance científico, tendremos que hacer un gran esfuerzo de pensamiento para estar preparados. Y confío que será para bien. Aunque por supuesto, es pura especulación.
Gracias de nuevo por participar.
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domingo, 17 de octubre de 2010
La complejidad del cerebro y su simulación. Myers, Kurzweil y otros
Ray Kurzweil es el padre de la singularidad (el punto en el que las máquinas superarán la inteligencia humana), concepto de gran popularidad. Sus aseveraciones y predicciones son arriesgadas y han producido una gran polémica en especial en relación a la complejidad del cerebro y su posible simulación (ingeniería inversa que según él llegará en 2030). Recojo aquí citas del debate de Ray Kurzweil con el biólogo PZ Myers así como otras opiniones.
Myer
Por ingeniería inversa, quiere decir (Kurzweil) que vamos a ser capaces de escribir software que simule todas las funciones del cerebro humano
Tengo una muy buena idea de la inmensidad de lo que no entendemos acerca de cómo funciona el cerebro. Y si sólo entendemos una fracción de la funcionalidad del cerebro, eso hace que la ingeniería inversa sea extremadamente difícil.
Pronto se enredan en si la, aparentemente, poca complejidad del genoma ayuda en la compresión del cerebro
Kurzweil
El genoma humano tiene tres mil millones de pares de bases o seis mil millones de bits, que supone unos 800 millones de bytes antes de la compresión. Eliminando redundancias y aplicando compresión sin pérdidas la información se puede comprimir en unos 50 millones de bytes. Alrededor de la mitad de eso es el cerebro, lo que equivale a 25 millones de bytes, o un millón de líneas de código.
Myers
No es posible derivar el cerebro de las secuencias de proteínas en que se basa; las secuencias son insuficiente también porque la naturaleza de su expresión depende del medio ambiente y la historia de cientos de millones de células, cada una conectada de manera interdependiente.
Kurzweil
He mencionado el genoma en un contexto completamente diferente. He presentado una serie de argumentos de por qué el diseño del cerebro no es tan complejo como algunos teóricos han defendido. Esto es para responder a la idea de que se requeriría miles de millones de líneas de código para crear un sistema comparable. El argumento de la cantidad de información en el genoma es un argumentos entre otros. No es una estrategia propuesta para llevar a cabo la ingeniería inversa. Es un argumento de la teoría de la información, que Myers, obviamente, no entiende.
Steven Novella (autor de Neurologica Blog):
El conocimiento del genoma empezó despacio pero se aceleró. En algunas tecnologías (para usar figuras simbólicas) cada mejora de 1% es 10 veces más difícil que la mejora incremental anterior.
Sejnowski (profesor del Laboratorio de Neurobiología Computacional) coincide con la evaluación de Kurzweil que alrededor de un millón de líneas de código puede ser suficiente para simular el cerebro humano.
La conclusión es que el genoma no es el método para entender el cerebro y para hacer ingeniería inversa de él.
En relación a la complejidad del cerebro y a las posibilidades de simularlo.
Myers
Si se quejan de que he dicho que será imposible construir un ordenador con todas las capacidades del cerebro humano, o que estoy abogando por el dualismo, revisenlo. El cerebro es un ordenador, y yo estoy en la parte que dice que no hay problema en principio en replicarlo artificialmente.
La ingeniería inversa del cerebro humano tiene complejidades que son enormemente subestimadas por Kurzweil, que demuestra poco conocimiento de cómo funciona el cerebro.
Mo Costandi (autor del blog Neurophilosophy) "La ingeniería inversa del cerebro humano probablemente en 2020, dice Ray Kurzweil" Yo digo: no en un millón de años
Dharmendra Modha (IBM):
Si las tendencias actuales continúan en supercomputación, parece que las simulaciones a escala humana será posible en un futuro no muy lejano.
Nótese que Modha habla de escala humana. Es decir, los ordenadores tendrían la capacidad (en 2018), lo que no significa que sepamos como hacerlo.
Henry Markham (Proyecto Blue Brain)
No es imposible construir un cerebro humano y nosotros podemos hacerlo en 10 años (dicho en 2009)
Kurzweil
Podemos aplicar estos métodos (los del cerebro) con otros sustratos distintos de los sistemas bioquímicos que envían mensajes a velocidades que son un millón de veces más lentos que el de la electrónica contemporánea. El objetivo de la ingeniería es potenciar y concentrar los poderes de los principios de operación que son comprendidos, al igual que hemos aprovechado el poder de el principio de Bernoulli para crear todo el mundo de la aviación.
Lo que yo diría es que mis críticos subestiman el poder del crecimiento exponencial de la tecnología de la información. Este avance exponencial se aplica a todos los aspectos de la ingeniería inversa del cerebro.
Myers
El problema es que él no ha proporcionado ninguna razón para especificar una fecha, que no sea su vago mantra de "crecimiento exponencial". ¿Por qué no decir, 5 años? ¿Por qué no 50? El corazón del método de Kurzweil es tomar simplemente una fecha lo suficientemente lejana para que no podamos predecir que ocurrirá con los avances tecnológicos, y también que no sea probable que se enfrente con su incumplimiento frente a personas que le recuerden lo que dijo.
Kurzweil
La corteza, una región que sólo los mamíferos tienen y que es responsable de nuestra capacidad de pensar simbólicamente y de la jerarquía de las ideas, también tiene redundancia masiva. Dispone de un módulo básico de reconocimiento de patrones que es considerablemente más complejo que el módulo repetido en el cerebelo, pero ese módulo cortical se repite unas mil millones de veces. También hay información en las interconexiones, pero tambien hay redundancia masiva en el patrón de conexión.
Myers
Si desea recrear un cerebro humano genérico, no funcionará si usted hace todas las neuronas piramidales exactamente idénticas, tiene que haber diferencias espaciales y diferencias en la conectividad. No será capaz de llevar a cabo algo más concreto, como emular el cerebro de Ray Kurzweil, si usted decide simplificar y hacer su cortex una matriz uniforme de módulos idénticos.
Novella
No tenemos ni idea, por ejemplo, de cómo un patrón de conexiones neuronales equivale a una palabra específica, y se conecta con nuestro conocimiento de cómo decir la palabra, cómo se deletrea, lo que significa esa palabra en toda la complejidad, los recuerdos que la palabra utiliza, y su relación con otras palabras y partes de palabras. Pero lo más importante, realmente no sabemos todavía lo complejo es este problema, y así predecir cuánto tiempo se tardará en resolver el problema me parece una locura total.
Myers
1) Su argumento a favor de la simplicidad es profundamente erróneo e irrelevante, 2) no ha hecho ninguna alegación cuantificable de lo mucho que sabemos sobre el cerebro en este momento y yo sostengo que sólo hemos arañado la superficie en las últimas décadas de investigación, 3) "exponencial" no es una palabra mágica que resuelve todos los problemas (si pongo hoy un centavo en el banco no quiere decir que tendré un millón de dólares en el fondo de pensiones en 20 años), y 4) Kurzweil no ha proporcionado ninguna explicación de cómo va a ser la "ingeniería inversa" del cerebro humano.
Ray Kurzweil does not understand the brain
Ray Kurzweil Responds to “Ray Kurzweil does not understand the brain”
Kurzweil still doesn't understand the brain
Kurzweil vs Myer on Brain Complexity
Reverse-Engineering of Human Brain Likely by 2020
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martes, 12 de octubre de 2010
El cerebro coherente
El cerebro es un órgano que pretende ser coherente, mantener una coherencia interna, producir una respuesta conductual coherente, ser coherente con la realidad exterior.
El cerebro está compuesto de múltiples unidades de proceso (véase las tareas del cerebro). La coordinación entre ellas es fundamental. El cerebro pretende dar una imagen única de lo que ocurre en su interior, luchar contra el caos de los procesos independientes y distribuídos.
Esto ocurre en muy distintos planos del funcionamiento del cerebro.
Podemos modificar la decisión que toma un sujeto aplicando campos magnéticos. Dado que el proceso es secuencial, primero se decide y después se es consciente de la decisión. Cuando, a continuación de alterar la decisión del sujeto, este toma conciencia de la decisión, mantendrá que es una decisión propia, no influida. El cerebro no está preparado para admitir que la decisión ha sido externa. Y mantendrá la coherencia.
Naturalmente, la toma de decisiones es una ventaja evolutiva. El cerebro admite la discrepancia entre los distintos argumentos. Tomar la mejor decisión ayuda a sobrevivir. Sin embargo, una vez tomada la decisión, el peso de los argumentos cambia. Los contrarios se debilitan y los que soportan la decisión se afirman. El cerebro trata de ser coherente. Y mantendrá que la decisión tomada es la correcta a menos que los argumentos en contra supongan un peligro que obligue a reconsiderar la decisión. Es la teoría de la disonancia cognitiva de León Festinger.
La memoria fabula, rellena los detalles de los recuerdos para que sean coherentes. Los hechos que recordamos pretenden ser únicos, completos, sin fisuras. Recordamos con nitidez un lugar, una casa de la infancia. Estamos completamente convencidos de nuestro recuerdo. sin embargo, cuando años después la vemos, apenas la reconocemos. Nuestro recuerdo es muy distinto de la realidad. Aún así era un recuerdo vívido que considerábamos fiel. Existen múltiple experiencias mediante las cuales cambiamos (por la palabra y la sugestión) los recuerdos de una persona. Cada uno de esos recuerdos se vive como cierto. Esto es de gran importancia en los tribunales donde el recuerdo de los testigos es de importancia capital a la vez que poco fiable.
El cerebro es coherente en su manifestación más esencial, el yo. La experiencia del yo como sujeto autónomo, distinto del mundo, es vital. Soy yo, siempre yo, el mismo de siempre, quizá con algún cambio circunstancial, pero definitivamente el mismo yo desde que tengo recuerdos, y a la vez soy único y unitario. No hay otro yo, no hay dos yo. El resquebrajamiento del yo es el último estado de la patología mental y produce terror.
El cerebro es una red de unidades de proceso que generan una experiencia única, un yo único, unos recuerdos únicos. El cerebro es coherente.
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