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

El olvido se adentra en la mente de Gabriel García Márquez

Gabriel García Márquez no volverá a escribir. Su hermano Jaime ha confirmado que padece demencia senil. A la edad de 85 años el autor del inigualable Cien años de soledad se encuentra físicamente bien aunque padece conflictos de memoria.

Pocas novelas me han causado una impresión tan honda como Cien años de soledad. Salía del colegio ansioso por llegar a casa, retomar su lectura y sumergirme en el fascinante mundo de Macondo. Recuerdo pocos detalles pero mantengo vívida en la memoria la atmósfera mágica y la narración vigorosa de la saga de los Buendía. Historias mágicas hay muchas, más en la narrativa actual llena de duendes, trolls zombies y vampiros, pero el realismo mágico de la novela es sumamente original. Niños que nacen con cola de cerdo mezclados en un universo realista, crudo incluso, en el que el único que cuida al patriarca José Arcadio Buendía es su antiguo rival, Prudencio Aguilar al que había matado en una pelea de gallos y que se le aparece dos veces al día para conversar con él y cuidarlo.
Otras obras suyas me causaron no menos placer. El amor en los tiempos del cólera, Relato de un naufrago, sus memorias Vivir para contarla, o la inquietante Crónica de una muerte anunciada, una novela de intriga que paradójicamente comienza con el desenlace:

El día en que lo iban a matar, Santiago Nasar se levantó a las 5.30 de la mañana para esperar el buque en que llegaba el obispo. Había soñado que atravesaba un bosque de higuerones donde caía una llovizna tierna, y por un instante fue feliz en el sueño, pero al despertar se sintió por completo salpicado de cagada de pájaros.

El mundo entero se rindió a sus pies y sus novelas obtuvieron un éxito continuo. Cien años de soledad se tradujo a 35 idiomas y ha vendido más de 30 millones de ejemplares. Tuvo que enviar el manuscrito al editor en Buenos Aires en dos partes ya que no tenía dinero para un único envío. Gabo recibió el Premio Nobel de Literatura en 1982. Es uno de los mejores escritores latinoamericanos, pero no solo eso, es también uno de los mejores en castellano y de la literatura universal.
García Márquez había vivido la demencia en casa, ya que su madre y su hermano murieron aquejados de Alzheimer. Algo de ello, premonitorio, rondaba su cabeza cuando narró como los habitantes de Macondo sufrían la enfermedad del insomnio que degeneraba en olvido

Pero la india les explicó que lo más temible de la enfermedad del insomnio no era la imposibilidad de dormir, pues el cuerpo no sentía cansancio alguno, sino su inexorable evolución hacia una manifestación más crítica: el olvido. Quería decir que cuando el enfermo se acostumbraba a su estado de vigilia, empezaban a borrarse de su memoria los recuerdos de la infancia, luego el nombre y la noción de las cosas, y por último la identidad de las personas y aun la conciencia del propio ser, hasta hundirse en una especie de idiotez sin pasado.

García Márquez se encuentra físicamente bien aunque ya no está en condiciones de escribir. Según su hermano, “conserva el humor, la alegría y el entusiasmo que siempre ha tenido”.

En la familia todos sufrimos de demencia senil y él ya tiene los estragos que se le adelantaron debido al cáncer que le puso en una situación casi de muerte. La quimioterapia le salvó la vida, pero también acabó con muchas neuronas, muchas defensas y células y se le aceleró el proceso.

El Alzheimer y las demencias seniles en general son la gran epidemia de nuestros tiempos. Allí donde la esperanza de vida crece, aparecen sus efectos devastadores. Se supone que una vida intelectual activa preserva el cerebro del deterioro en lo que se llama reserva cognitiva, pero a los 85 años, ni siquiera uno de los genios de nuestra época puede sustraerse por completo a su acción.

…las estirpes condenadas a cien años de soledad no tenían una segunda oportunidad sobre la tierra.

Gracias eternas, Gabo. La vida es más hermosa gracias a ti.

Artículo publicado originalmente en ALT1040

La voz y la vida de Stephen Hawking

 Millones de personas en el mundo sufren problemas de parálisis, movilidad reducida, comunicación o amputaciones. Una de las más conocidas es el brillante físico Stephen Hawking. La tecnología de interfaz cerebro máquina BCI es una gran esperanza para todos ellos. El caso de Hawking ilustra bien hasta qué punto pueden superarse o aliviarse muchos de esos problemas.

Vida y enfermedad

Stephen Hawking acaba de cumplir 70 años. Es el físico actual más conocido. Ocupó la Cátedra Lucasiana de Matemáticas de la Universidad de Cambridge (la misma que Newton), es un eminente teórico y ha recibido múltiples distinciones, entre ellas el Premio Príncipe de Asturias de la Concordia en 1989. Es además un gran divulgador científico con obras tan conocidas como Breve Historia del Tiempo (bello y paradójico título) que, contra todo pronóstico, se convirtió en un best seller. Una de las notables citas de Hawking:

Sólo somos una raza avanzada de monos en un planeta menor de una estrella promedio. Pero podemos entender el universo. Eso nos hace muy especiales.

A la edad de 21 años le diagnosticaron esclerosis lateral amiotrófica ELA y le anunciaron que no viviría mas de 3 años. La ELA es una enfermedad que afecta a las neuronas motoras que van degenerando progresivamente. Conlleva la pérdida de movilidad o parálisis y los músculos se atrofian. Los síntomas aparecen primero en brazos y piernas y se van extendiendo al resto de funciones motoras voluntarias. Con el tiempo aparecen problemas para hablar, tragar y respirar. La ELA no afecta a las neuronas sensitivas ni al entendimiento. También se mantiene el control de esfínteres, la función sexual y el movimiento de los ojos.

Me preguntan con frecuencia ¿Qué siente teniendo ELA? La respuesta es no mucho. Trato de llevar una vida tan normal como sea posible, y no pensar en mi estado o lamentar las cosas que me impide hacer, que no son demasiadas.
Saber que tenía una enfermedad incurable, que probablemente me mataría en unos pocos años, fue un shock. ¿Cómo podía haberme ocurrido a mí algo así? ¿Por qué se me había cortado la vida de ese modo? Sin embargo, mientras estaba en el hospital ví a un chico que conocía vagamente morir de leucemia en la cama de al lado. No era una visión muy agradable. Es evidente que había personas que estaban peor que yo. Por lo menos mi estado no me hacía sentir enfermo. Cada vez que me siento inclinado a tener lástima de mí mismo me acuerdo de ese chico.

Lejos de tirar la toalla, Hawking comienza a investigar y se casa.

Pero no morí. De hecho, aunque tenía una nube sobre mi futuro, descubrí para mi sorpresa, que estaba disfrutando de la vida en el presente más que en el pasado. Empecé a avanzar en mi investigación, y me comprometí con una chica llamada Jane Wilde, a quien acababa de conocer cuando diagnosticaron mi enfermedad.

En 1985 le practican una traqueotomía y pierde la capacidad de hablar. En 1986 empieza a usar el ordenador que se convierte en su voz. Posteriormente pierde la capacidad de mover la mano con la que controlaba el teclado y se ve obligado a usar su mejilla para controlar el ordenador. Más tarde no puede usar los músculos del cuello para mantener erguida la cabeza.

Antes de la operación, mi habla había sido cada vez más confusa, de modo que sólo unas pocas personas que me conocían bien, me entendían. Pero al menos me podía comunicar. Escribí artículos científicos dictando a una secretaria y di seminarios a través de un intérprete, que repetía mis palabras con mayor claridad. Sin embargo, la operación de traqueotomía eliminó por completo mi capacidad de hablar . Durante un tiempo, la única manera de comunicarme era especificar palabras letra a letra, elevando las cejas cuando alguien señalaba la letra correcta en una tarjeta de ortografía. Es muy difícil mantener una conversación así, y mucho menos escribir un artículo científico.
He sufrido una enfermedad de las neuronas motoras prácticamente toda mi vida adulta. Sin embargo, no me ha impedido tener una familia muy atractiva, y tener éxito en mi trabajo. Esto es gracias a la ayuda que he tenido de Jane, mis hijos, y un gran número de personas y organizaciones. He tenido la suerte de que mi enfermedad ha progresado más lentamente de lo normal. Pero eso demuestra que es necesario no perder la esperanza.
Tuve la suerte de haber elegido trabajar en física teórica, porque esa fue una de las pocas áreas en las que mi estado no sería un serio obstáculo.

Hawking no es un nerd y disfruta de la vida en cuantas facetas puede. Se divorció de su primera mujer, se casó con su ex-enfermera, se volvió a divorciar y es padre de tres hijos. A pesar de sus limitaciones de comunicación, Hawking es una estrella mediática a la que le gusta ser el centro de atención. Según su hija Lucy:

Él es un poco un empresario de corazón, y le encanta el gran espectáculo, los grandes escenarios, las luces brillantes, tanto si se trata de él en el propio escenario o si se trata de ver un espectáculo.

A la pregunta de ¿En qué piensa la mayor parte del día?, responde:

En las mujeres. Son un completo misterio.

El sistema de comunicación

Stephen Hawking como usuario se ha enfrentado a los mismos problemas que muchas empresas con sus desarrollos a medida: una buena solución al principio, bien adaptada al usuario que con el tiempo es difícil de mantener y actualizar y se va quedando anticuada. Cualquier usuario o empresa tiembla al pensar en cambiar el HW o la versión del sistema operativo. Más aún en el caso de Stephen Hawking que depende por completo del sistema para su comunicación con el mundo.
La solución para Hawking se creó en 1986 cuando el PC tenía solo unos pocos años de existencia. Inicialmente era un modelo de escritorio que con el tiempo pudo cambiar a un portátil enganchado a su silla de ruedas. La silla lleva unas baterías necesarias para aumentar la autonomía del propio portátil.
El sistema consta básicamente de 3 componentes.

• Equalizer. En la pantalla aparecen letras y palabras que se van iluminado en secuencia. Cuando se ilumina la deseada, Hawking aprieta un botón con el dedo (y luego comienza a usar la mejilla). De este modo va componiendo letra a letra la frase deseada. El sistema tiene también un modo de texto predictivo para acelerar la creación de palabras. Una vez escrita la frase se puede mandar al sintetizador de voz o guardar en disco.
  
• DECtalk DTC01. Es el sintetizador de voz. Lee el texto preparado.
  
• TEX. Permite almacenar y formatear textos. También permite escribir ecuaciones matemáticas con palabras y traducirlas a símbolos.
  

Equalizer estaba escrito para MS-DOS y fue usado durante muchos años con Windows’98 hasta que Intel ayudó a migrarlo a XP.
DECtalk DTC01 sigue siendo el programa de síntesis de voz a pesar de que está descatalogado, sin mantenimiento y es obsoleto. Según la empresa NeoSpeech fue sustituido por VoiceText un software Text-to-Speech. Sin embargo, su asistente personal, Sam Blackburn, mantiene que el sintetizador es el mismo, que no puede ser actualizado debido a que Hawking perdería su reconocible voz e incluso dice que guarda en su oficina “la única copia que tenemos del hardware de sintetizador de voz de Stephen”. La empresa que lo creó quebró y ha estado intentando hacer ingeniería inversa. El asunto de la voz parece preocupar mucho a Hawking que dice “La voz de uno es muy importante” (a pesar de que sea sintetizada). Lo único que le disgustaba de su voz era que tenía acento americano.
Cuando Hawking fue incapaz de mover sus dedos y ya no podía manejar el sistema, hubo que diseñar otro artilugio. Se trata de un detector de infrarrojos montado sobre sus gafas que detecta el movimiento de su mejilla. Al moverla, la letra iluminada en la pantalla es seleccionada. Y hasta esta habilidad está perdiendo. Al principio generaba 15 palabras por minuto y en la actualidad mantiene un desesperante ritmo de 1 palabra por minuto. Genera todos sus discursos offline y el ritmo fluido de sus discursos se debe a que están pregrabados. En una charla TED llegó a tardar 7 minutos en responder a una pregunta.
Según Sam Blackburn:

Stephen tiene una actitud obstinada hacia este tipo de cosas. Él siente que tiene que demostrar que todavía puede usar el sistema existente. El resultado es que cuando hay un experto en comunicaciones en la sala – alguien tratando de vender una nueva tecnología – su velocidad con el sistema existente aumenta repentinamente.

Sam Blackburn se ha jubilado tras 5 años con Hawking. No debe de ser un trabajo sencillo. En diciembre de 2011 apareció en la web de Hawking un anuncio de empleo. Entre los requisitos estaban pasar más de 3 meses fuera de casa, mantener su silla de ruedas, mantener su sistema de comunicaciones, mantener sistemas tipo caja negra sin manual de instrucciones ni soporte técnico, trabajar bajo presión, hablar ante grandes audiencias o responder preguntas del público. Casi nada.

Publicado originalmente en ALT1040