Kludge. El cerebro accidental de David Linden.

El cerebro es un kludge (klumsy (torpe), lame (poco convincente), ugly (feo), dumb (tonto), but good enough (pero bastante bueno)) según escribe David Linden en su libro "El cerebro accidental".
Linden trata de refutar la creencia de que el cerebro es la máxima expresión de un diseño inteligente. Por el contrario, es más bien un poco chapucero en su génesis y evolución y en su funcionamiento. Su diseño es poco elegante y se ha construido con partes del pasado: durante millones de años ha ido incorporando y superponiendo estructuras sin mucho orden que a veces se entorpecen entre ellas. Su componente básico, la neurona, es un dispositivo antiguo y lento. La cabeza no cabe por el canal del parto y debe de salir inmadura necesitando muchos años hasta su completa formación. Un órgano tan complejo como el cerebro es candidato a malfuncionamiento y a múltiples patologías.

Todo esto es un puro disparate. El cerebro no ha sido diseñado de una manera elegante ni mucho menos: es un revoltijo improvisado que, sorprendentemente y pese a sus cortocircuitos, logra realizar una serie muy impresionante de funciones.. Pero si bien la función general es impresionante, no cabe decir lo mismo de su diseño.

Sin embargo, la tesis principal del libro, arriba reseñada pronto es abandonada por el autor. El cerebro accidental es más bien un manual introductorio de neurociencia, ameno,  bien escrito y útil para adentrarse en el mundo del cerebro. A lo largo de sus capítulos habla de sensación y emoción, de aprendizaje, memoria e individualidad humana, de amor y sexo, de dormir y soñar y del impulso religioso.
No hace Linden especial hincapié en algunas de las maravillas del cerebro en comparación con los productos humanos como los ordenadores. En concreto obvia la eficiencia energética, la autoreparación y auntoconfiguración (plasticidad).
Uno de los casos más fascinantes de kludge es el de la visión ciega. El cerebro antiguo (cerebro medio) es una estructura desarrollada cuando eramos ranas. Contiene centros de visión y audición. Los mamíferos hemos desarrollado estructuras superiores que complementan y reemplazan el cerebro medio: se trata de la corteza cerebral con sus áreas visuales y auditivas. Aún conservamos el cerebro medio con escasa utilidad (sirve por ejemplo para orientar los ojos). Una persona con lesión en el área visual del córtex no ve nada. Si le pedimos que agarre un objeto dirá que no puede, que no ve. Sin embargo, si insistimos, conseguirá agarrarlo en un elevado porcentaje de los casos. El área visual de su cerebro medio guía su mano.

El orden de las palabras y el principio de efabilidad

La evolución de las estructuras lingüísticas muestra que el orden de las palabras depende del linaje de la lengua, según un estudio publicado en Nature. Cada familia de lenguas tiene su estructura específica y el orden de las palabras no se rige por constantes universales.

Una de las fuentes más importantes de variación entre las lenguas es el orden de las palabras en la oración. Existen unos 7.000 lenguas vivas, algunas con una docena de sonidos, otras con más de 100, algunas con patrones complejos de formación de palabras, otras que solo usan palabras simples, algunas con el verbo al principio, otras en el medio y otras al final.
Algunas características controlan el orden, como es el uso de las preposiciones. En las lenguas occidentales europeas se usan preposiciones, pero en otras lenguas se usan postposiciones: "la casa en". Se compara si varias características covarian, por ejemplo si cuando el orden es verbo-objeto, también es preposición-nombre y por lo tanto cuando es objeto-verbo, cambia a nombre-postposición.

El estudio se ha realizado usando métodos estadísticos con un amplio grupo de lenguas. Austronesio (con unas 1,268 lenguas y una antigüedad de 5,200 años), Indo-Europeo (unas 449 lenguas y una antigüedad de 8,700 años), Bantú (unas 668 o 522 para Narrow Bantú y antigüedad de 4,000 años) y Uto-Azteca (unas 61 lenguas y una antigüedad de 5,000 años).
El estudio sugiere que es que "la estructura del lenguaje no se establece por características innatas del procesador cognitivo del lenguaje (como sugieren los generativistas de Chomsky), o por una preocupación de "armonizar " el orden de las palabras (según lo sugerido por los universalistas estadísticos de Joseph Greenberg)."

Una de las principales consecuencias es que para entender cómo las lenguas se han desarrollado, tenemos que entender el rango de diversidad de las lenguas humanas. Con una lengua por término medio que se extingue cada dos semanas, la capacidad de entender esto se está perdiendo rápidamente.

Lo que el análisis actual revela inesperadamente es que las relaciones sistemáticas entre rasgos tienden a ser una excepción y no la regla. La diversidad lingüística no parece estar estar limitada por factores cognitivos universales especializados en el lenguaje. En cambio, es el producto de la evolución cultural, canalizada por sistemas que han evolucionado durante la diversificación, de modo que los futuros estados se encuentran en un paisaje evolutivo con los canales y las cuencas de atracción que son específicos de linajes lingüísticos.

Principio de efabilidad
El estudio sugiere que el orden de las palabras en una lengua está determinado por razones de evolución cultural más que por universales cognitivos, lo que no implica que los universales cognitivos no existan. Las lenguas se diferencian hasta el punto de que dos hablantes de distintas lenguas no se entienden en absoluto. Pero el estudio del orden de las palabras indica que sus similitudes son muy grandes lo que si parece apuntar a que existan universales cognitivos y módulos cerebrales de lenguaje (como muestran todos los estudios  anatómicos desde Paul Broca). Ciñéndonos a la pura lingüística, todos los idiomas comparten un enorme número de características.  El estudio habla del orden Sujeto-Verbo-Objeto y establece que todas las combinaciones son posibles (SVO, VSO, SOV...)  aunque SVO es mayoritaria. Lo que muestra además es que todos los idiomas tienen Sujeto, Verbo y Objeto aunque se ordenen de distinta forma. Más aún, todos los idiomas estudiados tienen preposición (o postposición). Y sospecho que todos los idiomas del mundo tienen determinante, adverbio, conjunción, género, número, tiempo verbal... Lo que me lleva a recordar el principio de efabilidad que dice que todo lo que se puede expresar en una lengua se puede expresar en otras.

Lobotomía: el picahielos de Walter Freeman

Los detractores de la ciencia desprecian el hecho de que esta rectifica sus errores. Aunque determinados errores producen escalofríos como la historia de la lobotomía y el picahielos de Walter Freeman.

Tras algunos intentos previos, puede considerarse a Antonio Egas Moniz como el inventor de la lobotomía. Este neurólogo fue el primer portugués que recibió un Premio Nobel. Tuvo una carrera política de primer nivel siendo embajador en Madrid y Ministro de Asuntos Exteriores. Su contribución a la medicina fue notable, incluyendo la angiografía cerebral, una de las primeras técnicas de neuroimagen.  La importancia de Moniz quedó desfigurada por sus trabajos con la lobotomía aunque estos están reseñados en la entrega del Nobel que entre otras cosas se produjo "por su descubrimiento del valor terapéutico de la lobotomía en determinadas psicosis". Moniz fue el primer presidente de la Sociedad Española de Neurocirugía, la segunda del mundo. En 1939 un paciente descontento le disparó produciéndole una parálisis que le obligó a usar silla de ruedas de por vida.

Pero fue con Walter Freeman con quien la lobotomía alcanzó su máxima expresión. Ya se había observado que produciendo un agujero en el cráneo y rebañando el interior del lóbulo frontal, el paciente quedaba permanentemente sedado y los síntomas de agitación desaparecían ( y naturalmente todas las funciones cognitivas superiores asociadas a ese área cerebral). A Freeman le pareció que perforar el cráneo era a la vez muy invasivo, costoso y lento, de modo que refinó las técnicas previas para alcanzar la perfección de la lobotomía transorbital.

La técnica consiste en introducir un punzón (y al parecer la historia del picahielos es cierta aunque él desarrolló un eficiente punzón llamado orbitoclasto) por encima del ojo hasta llegar a la base del cráneo. Con un martillo se golpea el punzón de modo que el hueso encima del ojo cede con facilidad. Después se menea el punzón con energía lo que destruye el área cerebral por encima del ojo. Y ya está. El paciente debe de usar gafas de sol durante unos días para ocultar los hematomas alrededor del ojo. La técnica es tan bárbara como simple.

La lobotomía siempre tuvo detractores, pero Freeman se convirtió en un fenómeno mediático en USA, invitando incluso a la prensa a sus operaciones y dejándose fotografiar en medio de las mismas. Usando apenas 10 minutos por operación, Freeman se lanzó a conquistar América montado en su flamante lobotomóvil. Cuando llegaba a un hospital, ya habían preparado a los enfermos y él los operaba en serie, decenas de ellos en el mismo día. Freeman también instruía a otros médicos que realizaron miles de operaciones. Él solo realizó 2.500 lobotomías en 23 estados. Se calcula que se realizaron unas 40.000 lobotomías en USA y 17.000 en UK. Otros países menos desarrollados no se vieron beneficiados por tan notable éxito científico.

Freeman lobotomizó a Rosemary Kennedy, hermana del futuro presidente John F. Kennedy, a la edad de 23 años dejándola incapacitada de por vida. Las operaciones se realizaban a menudo sin el consentimiento del paciente y Freeman operó a varios menores de 18 años. En una época en la que no existía ningún tratamiento para los enfermos mentales y en la que estos se hacinaban en los psiquiátricos, Freeman los operaba y los mandaba a casa. Una de las veces en las que fue criticado, extendió sobre la mesa un montón de cartas de agradecimiento que recibía de los familiares.
Una de las más sonadas operaciones fue la del revoltoso niño de 12 años Howard Dully a petición de su madrastra. El niño, que no recordaba nada de la operación, no quedó totalmente inútil aunque bastante freaky según su propio testimonio. 40 años después se atrevió a hablar con su padre, investigó su historia, apareció en un renombrado programa de radio y fue coautor del libro llamado Mi Lobotomía.

La licencia médica de Freeman fue retirada cuando su último paciente murió de una hemorragia. Con la llegada de medicamentos antipsicóticos, la lobotomía dejó de usarse para siempre.

El gusano Caenorhabditis elegans controlado por láser mediante optogenética

La neuronas individuales del gusano nemátodo Caenorhabditis elegans pueden ser controladas por pulsos de luz láser mientras se mueve libremente.

El gusano C. elegans es un famoso animal de experimentación del que conocemos su genoma. También sus 302 neuronas. No sólo eso, conocemos todas las 6418 sinapsis que posee, es decir, el detalle exacto de su conectividad así como los músculos que inervan. ¿Cómo se coordinan sus neuronas y cómo gobiernan el centenar de músculos que posee? ¿Cómo se relaciona con el exterior este gusano de 1mm? Un equipo de la Universidad de Harvard liderado por Andrew Leifer ha modificado genéticamente este animal mediante la técnica llamada optogenética.

El objetivo es estimular o inhibir individualmente cada una de sus neuronas mientras el gusano nada en libertad para lo que no se pueden usar los tradicionales electrodos implantados.
Las neuronas del gusano modificado expresan las proteínas channelrhodopsin-2 y halorhodopsin. Estas proteínas responden a la luz convirtiendo al gusano en un biorrobot. La neurona se excita si recibe un pulso de luz azul y se inhibe con un pulso de luz verde.
El entorno es aún más sofisticado ya que el gusano está en libertad, es muy pequeño y sus movimientos son muy rápidos. Los investigadores usan un software llamado CoLBeRT (Controlling Locomotion and Behavior in Real Time). Una cámara registra la posición del gusano a un ritmo de 50 cuadros por segundo y con una precisión de 30 micrones es capaz de estimar la posición de cada una de las 302 neuronas y estimularlas individualmente. Al estimular las neuronas frontales el animal retrocede y al hacerlo con las posteriores avanza. El equipo es capaz incluso de hacer que el gusano ponga huevos (ver vídeo, frame 8.828)

Hasta la fecha las simulaciones neuronales se han intentado con grandes animales (Blue Brain) quizá con la esperanza de llegar antes al hombre. Sin embargo puede resultar muy útil simular un animal entero aunque sea el más pequeño que conocemos. Leifer espera "ser capaz de fabricar un modelo computacional de un sistema nervioso entero". Aunque hay simulaciones parciales de C. Elegans, ninguna ha sido completa.