miércoles. 24.04.2024
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Utilizar la mente para entenderla

Rodolfo Llinás

Utilizar la mente para entenderla

CABEZA: Utilizar la mente para entenderla

AUTOR: Rodolfo Llinás

La mente, los estados funcionales globales del cerebro y las Imágenes sensomotoras

Al abordar la mente desde un punto de vista científico, es necesario considerar algunas pautas básicas. Como este libro no pretende sér una novela detectivesca, daré algunas definiciones del tér­mino mente O "estado mental", que demarquen los conceptos que vamos a utilizar. Desde mi perspectiva monista, el cerebro y feamente son eventos inseparables. Igual importancia que lo anterior tiene entender que la "mente", o el estado mental, consti­tuye tan sólo uno de los grandes estados funcionales generados por él cerebro. Los estados mentales conscientes pertenecen a una clase de estados funcionales del cerebro en los que se generan imágenes cognitivas sensomotoras, incluyendo la autoconciencia. Al hablar de imágenes sensomotoras, no sólo me refiero a las vi­suales, sino a la conjunción o enlace de toda información sensoríal capaz de producir un estado que pueda resultar en una acción. Por ejemplo, imaginemos que sentimos un prurito en la espaldá en un sitio que no podemos ver, pero que genera una "imagen" interna con determinada idealización en el cuerpo y simultáneamente una actitud de lo que debemos hacer: ¡RASCARNOS! Esto es una imagen sensomotora. La generación de estas imágenes no constituye un mero reflejo, porque ocurre en el contexto de lo que el animal está haciendo entretanto. Por razones obvias, a un perro no se le ocurriría rascarse con una pata mientras la pata opuesta está en el airé.  El  contexto es, pues, tan importante como el contenido, en la generación de imágenes sensomotoras y en la formulación premotora.

Es importante recordar que en el cerebro ocurren otros esta­dos funcionales que, aunque utilizan el mismo espacio en la masa cerebral que las imágenes sensomotoras, no generan conciencia. Entre éstos se incluye el estar dormido, drogado o anestesiado, o sufrir una crisis epiléptica generalizada. En estos estados cerebra­les, la conciencia desaparece y todas las memorias y sentimientos se funden en la nada y, sin embargo, el cerebro sigue funcionando con los mismos requisitos normales de oxigenó y nutrientes, aun que no genera ningún tipo de conciencia, ni siquiera de la propia existencia (autoconciencia). No genera preocupaciones, esperan­zas o temores — es el olvido total.

Sin embargo, considero que el estado cerebral global conoci­do como soñar es también un estado cognoscitivo, aunque no lo es con relación a la realidad externa coexistente, dado que no esta modulado por los sentidos (Llinás y Paré, 1991). Tal estado es ge­nerado o a partir de las experiencias pasadas almacenadas en el cerebro, o por el trabajo intrínseco del mismo cerebro. Otro ejem­plo de estado cerebral global es aquél que se conoce como "sueno lúcido" (La Berge y Rheingold, 1990), durante el cual la persona es consciente del hecho de que está soñando.

En resumen, el cerebro es algo más que el litro y medio de materia grisácea e inerte que ocasionalmente se ve como un encur­tido en frascos, sobre algún estante polvoriento de laboratorio. Por el contrario, el cerebro debe considerarse como una entidad viva que genera una actividad eléctrica definida. Tal actividad podría describirse como tormentas eléctricas "autocontroladas" o, si adoptamos el término de uno de los pioneros de la neurociencia, Charles Sherrington, como un "telar encantado" (1941, p. 225). En el contexto amplio de redes neuronales, dicha actividad es la ménte.

La mente es codimensional con el cerebro y lo ocupa todo, hasta en sus más recónditos repliegues. Pero al igual que las tormentas eléctricas, la mente no representa simultáneamente todas las posibles tormentas, sino sólo aquéllas que son isomorfas (o sea, que coinciden con la representación del mundo externo) con el estado del mundo que nos rodea mientras lo observamos y que lo re­construyen, lo transforman y modifican. Al soñar, liberado de la tiranía de los sentidos, el sistema genera tormentas intrínsecas que crean mundos "posibles", en un proceso que quizá se asemeja al pensamiento.

El cerebro vivo, o sus tormentas eléctricas, son descripciones que representan aspectos distintos de una misma cosa: el estado funcional de las neuronas. Hoy en día se emplean metáforas alusivas a la función del sistema nervioso central, derivadas del mundo de los computadores, tales como que "el cerebro es el hardware y la mente es el software" (ver la discusión de Block, 1995). Creo que este uso del lenguaje es completamente inadecuado. Como la mente coincide con los estados funcionales del cerebro, el hardware y el software se entrelazan en unidades funcionales, que no son otra cosa que las neuronas. La actividad neuronal constituye simultá­neamente "el comer y lo comido".

Antes de volver a nuestra discusión sobre la mente, pense­mos de nuevo en el pequeño punto de prurito en la espalda, en particular en el momento en el cual se genera la imagen sensomotora — antes de efectuar el evento motor de rascarse. ¿Puede el ector reconocer el sentido de lo futuro, inherente a las imágenas sensomotoras, el impulso hacia la acción por realizarse? Se trata de un punto de gran importancia que constituye uno de los pilares ancestralmente fundamentales de la mente. En los albores de la evolución biológica encontramos ya este impulso, esta fuer­za directriz, esta intencionalidad que desemboca en las imágenes sensomotoras y, en última instancia, en la mente y en el yo. Mas aún, el titulo del libro habla de "el mito del yo". Para mi tal mito es la existencia de un yo separable de la función cerebral. Si dijé­ramos "el cerebro nos engaña" la implicación sería que mi cere­bro y yo somos cosas diferentes. La tesis central de este libro es que el yo es un estado funcional del cerebro y nada más ni nada menos.

Continuemos la discusión con un poco más de precisión. Propongo que el estado mental, represente o no (como en los sue­ños o en lo imaginario) la realidad externa, ha evolucionado como un instrumento que implementa las interacciones predictivas y/o intencionales entre un organismo vivo y su medio ambiente. Para que tales transacciones tengan éxito, se requiere un instrumento "precableado", genéticamente transmitido, que genere imágenes internas del mundo externo, que puedan compararse con la infor­mación que éste nos proporciona a través de los sentidos. Además, estas imágenes internas deben cambiar continuamente, a la misma velocidad con que cambia la información sensorial proveniente del mundo externo, y todo esto debe realizarse en tiempo real. Por percepción se enriende la validación de las imágenes sensomotoras generadas internamente por medio de la información sensorial, que se procesa en tiempo real y que llega desde el entorno que rodea al animal. La base de la predicción —que es la expectativa de eventos por venir— es la percepción. La predicción, función tan radicalmente diferente del reflejo, constituye la verdadera entraña de la función cerebral.

¿Por qué es la mente tan misteriosa?

¿Por qué nos parece la mente tan misteriosa? ¿Por qué ha sido siem­pre así? Supongo que la razón por la cual el pensamiento, la con­ciencia y los sueños resultan tan extraños radica en que parecen generarse sin relación aparente con el mundo externo. Todo aque­llo parece ser impalpablemente interno.

En una conferencia en la Escuela de Medicina de la Universi­dad de Nueva York, realizada en honor del fallecido profesor Homer Smith, titulada "Unidad del diseño orgánico; de Goethe y Geoffrey Chaucer a la homólogia entre complejos homeóticos en artrópo­dos y vertebrados", Stephen J. Gouid mencionó la conocida hipó­tesis de que nosotros, los vertebrados, podemos considerarnos como crustáceos volteados hacia fuera. Somos endoesqueléticos, o sea, tenemos un esqueleto interno; los crustáceos son exoesqueléticos, es decir, tienen un esqueleto externo.

Tal idea me llevó a considerar lo que hubiera sucedido si hubiéramos permanecido exoesqueléticos. En tal caso, el con­cepto de cómo se genera el movimiento podría resultarnos tan incomprensible como lo es el concepto de pensamiento o de mente. Tener un esqueleto interno implica que, desde que nace­mos, somos altamente conscientes de nuestros músculos, puesto que los vemos moverse y palpamos sus contracciones. Definiti­vamente, comprendemos, de una manera muy íntima, la rela­ción entre la contracción muscular y el movimiento de las diver­sas partes del cuerpo. Por desgracia, nuestro conocimiento acerca del funcionamiento del cerebro no es directo. ¿Por qué no? Por­que, en lo que a masa cerebral se refiere, somos crustáceos: ¡nues­tros cerebros y medula espinal están cubiertos por un exoesqueleto implacable! (figura 1.1).

Figura 1.1

Detalle que muestra lo cabeza y la porte superior del torso, de un dibujo del natural, de Leonardo do Vinci, con la imagen superpuesta de un ce­rebro.

Si pudiéramos observar o sentir el funcionamiento del cere­bro, nos resultaría obvio que la relación entre la función cerebral y la manera como vemos, interpretamos o reaccionamos es tan es­trecha como la que existe entre las contracciones musculares y los movimientos efectuados. En cuanto a nuestros amigos los crustá­ceos, quienes no se dan el lujo de conocer en forma directa la rela­ción entre la contracción muscular y el movimiento, el problema de cómo se mueven, en caso que pudieran considerarlo, podría resultarles tan inexplicable como lo es para nosotros el pensamiento o la mente. El punto esencial es que sabemos acerca de los mús­culos y tendones y, de hecho, disfrutamos lanto de ellos, que orga­nizamos competencias mundiales para comparar masas muscula­res simétricamente hipertrofiadas a fuerza de levantar pesas obsesivamente (y, ocasionalmente, de ingerir esferoides). Lo ante­rior. a pesar de que en la relación fuerza física/masa corporal, com-parados con los demás animales, nos encontramos en los peldaños inferiores. Los que exploran más analíticamente emplean metros, escalas y transductores de fuerza, tratando así de describir las pro­piedades de estos preciosos órganos del movimiento.

Sin embargo, no se dispone de una parafernalia análoga para medir directamente el funcionamiento del cerebro (a pesar de las pruebas de cociente intelectual). Tal vez por esta razón, en la neurociencia se dan conceptos muy diversos acerca de cómo se organiza füncíonalmente el cerebro.

Perspectivas históricas acerca de la organización motora del cerebro

Hacia comienzos del siglo pasado se originaron dos perspectivas, sólidas pero opuestas, respecto de la ejecución del movimiento. La primera, cuyo adalid era William James (1890), consideraba la organización funcional del sistema nervioso central en términos puramente reflexológicos. Este punto de vista suponía que el cere­bro es esencialmente un complejo sistema de entrada/salida, im­pelido por las demandas momentáneas del medio. La sensación debe impulsar el movimiento, cuya generación es fundamental­mente una respuesta ante la serial externa. Esta idea básica tuvo gran influencia en los estudios pioneros de Charles Sherrington y su escuela (1948), e impulsó el estudio de los reflejos centrales —su función y su organización— y, en último término, el estudio de la transmisión sináptica y de la integración neuronal. Los ante­riores conceptos han desempeñado un papel crucial en la neuro­ciencia contemporánea.

La segunda perspectiva influyente fue liderada por Graham Brown (1911, 1914, 1915), quien no creía que la medula espinal tuviera una organización fundamentalmente refleja. Según Brown, la organización de dicho sistema es autorreferencial y se basa en circuiros neuronales que impulsan la generación de los patrones eléctricos necesarios para el movimiento organizado. Para llegar a esta conclusión, Brown se sustentó en sus estudios sobre la locomoción en animales deaferentados, o sea, a los cuales se les han seccionado los nervios que llevan sensaciones de las piernas a la medula espinal pero que, sin embargo, pueden generar una mar­cha organizada (Brown, 1911). Esto lo llevó a proponer que, in­cluso el movimiento organizado, se genera intrínsecamente sin necesidad de entradas sensoriales. Brown consideraba que la acti­vidad refleja sólo se necesitaba para modular la marcha generada intrínsecamente. Así, por ejemplo, aunque la locomoción (un paso después de otro) se organiza intrínsecamente, la información sensorial (v. gr., ¡un área resbalosa en e! piso!) cambia el ritmo en forma refleja, de modo que no caigamos al suelo.

Posteriormente, Brown propuso que la locomoción se pro­duce en la medula espinal en virtud de la actividad neuronal reci­proca. En términos muy simplificados, las redes neuronales autó­nomas de un lado de la medula espinal activan los músculos del miembro del mismo lado, a la vez que impiden la actividad del miembro opuesto. Brown describió esta organización recíproca como "hemícentros apareados" (1914), ya que su interacción mu­tua regula el ritmo de alternancia entre miembro derecho y miem­bro izquierdo, que es lo que constituye la locomoción (ver la figura 2.5, más adelante).

En este contexto, la entrada sensorial no da lugar a la marcha; tal reflejo tan sólo modula la actividad de la red neuronal de la medula espinal y permite adaptar la marcha a las irregularidades del terreno por el que se mueve un animal. Hoy sabemos que, en los vertebrados, tal actividad, gestada en la función eléctrica in­trínseca de las neuronas de la medula espinal y del tallo cerebral, constituye el fundamento de la respiración (Feldman et al, 1991) y de la locomoción (Stein et al., 1998; Cohén, 1987; Grillner y Maisushima, 1991; Lansner et al., 1998). La organización diná­mica de los invertebrados es semejante, pero su disposición anató­mica es muy diferente (Marder.1998). Sin embargo, tanto en vertebrados como en invertebrados, las propiedades dinámicas de la actividad neuronal sináptica son análogas.

La propuesta de Brown es altamente apreciada entre mu­chos investigadores, pues ha sido crucial para comprender la ac­tividad intrínseca de las neuronas centrales (Llinás, 1974, 1988; Stein et ai. 1984). Esta concepción de la función de la medula espinal puede generalizarse al funcionamiento del tallo cerebral y de regiones relacionadas con una función cerebral superior, ta­les como el tálamo y la corteza cerebral, áreas fundamentales para que se genere la mente, aun a pesar de las vicisitudes del mundo externo.

La naturaleza intrínseca de la función cerebral

Hace ya algún tiempo propuse una hipótesis de trabajo (Llinás, 1974) relacionada con las ideas de Brown, según la cual la fun­ción del sistema nervioso central podría operar independiente­mente, en forma intrínseca, y que la entrada sensorial, más que informar, modularía este sistema semicerrado. Me apresuro a decir que la ausencia de entrada sensorial no es el modo operativo nor­mal del cerebro, como todos lo sabemos cuando, de niños, observamos por primera vez el comportamiento de una persona sorda o ciega. Sin embargo, también sería erróneo decir que el extremo opuesto es cierto: para generar percepciones, el cerebro no de­pende de una entrada continua de señales del mundo externo (ver El último hippie de Oliver Sacks); los sentidos se necesitan para modular el contenido de las percepciones (inducción) pero no para la deducción. Propongo que, como el corazón, el cerebro opera como un sistema autorreferencial, cerrado al menos en dos sentidos: en primer lugar, como algo ajeno a la experiencia direc­ta, en razón del cráneo, hueso afortunadamente implacable; en segundo lugar, por tratarse de un sistema básicamente autorre­ferencial, el cerebro sólo podrá conocer el mundo externo me­diante órganos sensoriales especializados. La evolución sugiere que estos órganos especifican estados internos que reflejan una selección determinada de circuitos neuronales, realizada según el método ancestral de ensayo y error. Tales estados pasaron a for­mar parte de la predeterminación genética (por ejemplo, no te­nemos que aprender a ver colores). Al nacer, estos circuitos ances­trales ya presentes (que comprenden la arquitectura cerebral funcional heredada) se enriquecen gradualmente en virtud de nuestras experiencias como individuos y, por ende, constituyen nuestras memorias particulares, que de hecho nos constituyen nuestro sí mismo.

Como veremos, el mundo de la neurología brinda apoyo al concepto del cerebro como sistema cerrado. En tal tipo de sistema, la entrada sensorial desempeñaría un papel más importante en la especificación de los estados intrínsecos (contexto) de acti­vidad cognoscitiva, que en el puro suministro de "información" (contenido). Lo anterior equivale, ni más ni menos, al ejemplo en el cual una entrada sensorial modula el patrón de actividad neuronal generado en la medula espinal, que produce la marcha. Sólo que aquí nos referimos a un estado cognoscitivo generado por el cerebro y al modo como la entrada sensorial lo modula. El principio es el mismo. Pongamos por caso la prosopagnosia, con­dición en la que, debido a una lesión neurológica, se pierde la capacidad de reconocer caras humanas. Estas personas pueden ver y reconocer las diferentes partes de la cara, pero no reconocen las caras como entidades en sí, es decir, el sistema intrínseco que reconoce no funciona (Damasío et al., 1982; De Renzi y Pellegrino, 1998) y por lo tanto, las caras como tal, son una crea­ción del cerebro. Más aún, los habitantes de los sueños de los prosopagnósicos carecen de caras (Llinás y Pare, 1991). Más ade­lante volveremos a este problema.

El significado de las señales sensoriales se expresa principal­mente en su incorporación a entidades o estados cognoscitivos de más amplia envergadura. En otras palabras, las señales sensoriales adquieren representación gracias a su impacto sobre una disposi­ción funcional preexistente del cerebro (Llinás, 1974,1987), con­cepto éste que constituye un problema mucho más profundo de lo que podría pensarse a simple vista, particularmente si se examinan cuestiones acerca de la naturaleza del "sí mismo".

Propiedades eléctricas intrínsecas del cerebro: oscilación, resonancia, ritmicidad y coherencia

¿Cómo pueden las neuronas centrales organizar e impulsar el mo­vimiento del cuerpo, crear imágenes sensomotoras y generar pen­samientos? Con mayores conocimientos de los que tuviera Brown en sus días, podemos parafrasear la anterior pregunta en los si­guientes términos: ¿Cómo se relacionan las propiedades intrínse­cas oscilatorias de las neuronas centrales con las propiedades infor­mativas del cerebro como un todo? Antes de responder a la pre­gunta, nos quedan aún algunos términos por aclarar. Por tratarse de un concepto .crucial para el tema del presente libro, comenzaré por explicar, en términos relativamente no técnicos, qué se entien­de por propiedades intrínsecas oscilatorias del cerebro.

Oscilación

La palabra "oscilación" nos trae a la mente algún evento rítmico de vaivén. Los péndulos, asi como los metrónomos, oscilan, y se dice de ellos que son osciladores periódicos. El movimiento ondulato­rio de la cola de una lamprea al nadar es un maravilloso ejemplo de movimiento oscilatorio (Cohén, 1987; Grillner y Matsushima, 1991).

Muchas clases de neuronas del sistema nervioso están dora­das de tipos particulares de actividad eléctrica intrínseca que les confiere propiedades funcionales características. Esta actividad eléctrica se manifiesta como variaciones diminutas de voltaje (del orden de milésimas de voltio) a través de la membrana que rodea a la célula (la membrana plasmática neuronal) (Llinás, 1988). Estas oscilaciones recuerdan las ondas sinusoidales que forman suaves ondulaciones en aguas tranquilas. Como veremos más adelante, estas ondulaciones tienen la característica de ser ligera­mente caóticas (Makarenko y Llinás, 1998), es decir que mues­tran propiedades dinámicas no lineales, lo cual confiere al siste­ma, entre otras características, una gran agilidad témporal. Dichas oscilaciones de voltaje permanecen en el vecindario del cuerpo y las dendritas de la neurona, su rango de frecuencias abarca desde menos de una a más de cuarenta oscilaciones por segundo y so­bre ellas, en particular sobre sus crestas, es posible evocar eventos eléctricos mucho más amplios, conocidos como potenciales de acción. Se traía de señales poderosas que pueden recorrer gran­des distancias y que conforman la base de la comunicación entre neuronas. Además, los potenciales de acción constituyen los men­sajes que viajan a través de los axones de las neuronas (fibras de conducción que constituyen los canales de información del cere­bro y de los nervios periféricos del cuerpo). Al llegar a la célula blanco, estas señales eléctricas generan en ella pequeños poten­ciales sinápticos (cambios del voltaje de membrana transitorios y locales) que añaden o sustraen carga eléctrica a la oscilación in­trínseca de la célula receptora. Las propiedades intrínsecas oscilatorias y los potenciales sinápticos que modifican tal actividad, constituyen el lenguaje básico empleado por las neuronas para lograr un mensaje propio, en forma de potencial de acción, el cual es enviado a otras neuronas o a fibras musculares. Así, en el caso del músculo, el acervo total de posibles conductas de un animal se genera mediante la activación de potenciales de acción en las motoneuronas, que a su vez activan los músculos, y en última instancia, generan los movimientos (la conducta). Estas motoneuronas, por su parte, reciben mensajes de otras (figura 1.2).

Las crestas y valles de las oscilaciones eléctricas neuronales pueden determinar los altibajos en la sensibilidad de la célula a señales sinápticas. En cualquier momento pueden determinar si la célula optará por responder a la señal eléctrica que llega, o si la ignorará totalmente. Como se discutirá en mayor profundidad en el capítulo 4, este intercambio oscilatorio de actividad eléctri­ca no sólo es muy importante para la comunicación entre neuronas y para la totalidad de la función cerebral, sino que es el eslabón de unión mediante el cual el cerebro se organiza funcional y arquitectónicamente durante su desarrollo. De hecho, en la ma­yoría de los casos, la actividad neuronal simultánea marca la pau­ta de la operación cerebral, y la oscilación neuronal permite que tal simultaneidad ocurra en forma predecible. Pero, como en toda oscilación, tal simultaneidad es discontinua, como un reloj en el cual los engranajes se mueven de modo simultáneo pero discon­tinuo en el tiempo, generando su característico tictac.

Figura 1.2

Evolución filogenética del sistema nervioso. En sentido estricto, una interneurona es cualquier célula nerviosa que no se comunique directamente con el mundo externo, bien sea a través de un órgano sensorial (una neuro­na sensoriol) o a través de una terminal motora muscular (neurona motora). Asi pues, las interneuronas reciben y envían información sólo a otras células nerviosas. Su evolución y desarollo representan el fundamento de la ela­borada evolución del sistema nervioso central. Los diagramas de la figura representan estadios de desarrollo en invertebrados primitivos. En (A), una célula móvil (anaranjada) de un organismo primitivo (una esponja) respon­de con una onda de contracción a la estimulación directa. En (B) en orga­nismos primitivos algo más evolucionados (v. g.. la anémona de mar) se han segregado las funciones sensoriales y contráctiles de lo célula A en dos elementos; "r" es el receptor o célula sensoria! (verde) y "m" es el músculo o elemento contráctil (rojo). Lo célula sensorial responde a los estimulos y sir­ve de neurona motora, pues desencadeno contracciones en la célula mus­cular. Sin embargo, por haberse especializado, esta célula sensorial ya no es capaz de generar movimiento (contracción) por sí misma. En este esta­dio, su función es la de recibir y transmitir información. En (C), se ha inter­puesto otro neurona (azul) entre el elemento sensorial y el músculo (tam­bién en uno anémona de mar). Esta célula (motoneurona) activa las fibras musculares (m) pero sólo responde a la activación de la célula sensorial (Parker.1919). En (D), conforme progresa la evolución del sistema nervioso (el ejemplo muestra la medula espinal de los vertebrados), muchas células se Interponen entre los neuronas sensoriales (A) y las motoras (B). Éstos son las interneuronas que distribuyen la información sensorial (flecha de A), me­diante sus múltiples ramificaciones (flechas de C). hacia las neuronas moto­ras o hacia otras neuronas de) sistema nervioso central. (Adaptado de Ramón CaJal,1911.)

Coherencia, ritmicidad y resonancia

Las neuronas, cuyo comportamiento es rítmico y oscilatorio, pue­den impulsar la actividad de otras neuronas mediante potenciales de acción, conformando así grupos neuronales que oscilan en fase, es decir en forma coherente, que es la base de la actividad simultá­nea (algo así como lo que ocurre en la marcha de los desfiles mili­tares, en el ballet o en las danzas de grupo).

La coherencia conforma el medio de transporte de la comu­nicación. Imaginemos una apacible noche de verano en el campo. En medio de la serena plenitud, se deja oír primero una cigarra, luego otra y pronto se tendrá un sonar continuo. Más aún, este sonido puede ser rítmico y al unísono (nótese que para ello todas deben tener un reloj interno semejante, que les indique cuándo deben emitir el ruido la próxima vez, mecanismo éste que se deno­mina un "oscilador intrínseco"). La primera cigarra puede llamar para ver si hay algún pariente cerca. Pero el unísono continuo y rítmico de muchas cigarras se convierte en un estado o, literalmen­te hablando, en un conglomerado funcional unificador que per­mite un volumen de sonido mayor que el generado por un solo individuo y, por lo tanto, éste tendrá una mayor área de difusión. Desde el punto de vista de la comunidad global, la información montada sobre sutiles fluctuaciones en la ritmicidad se transfiere a numerosos individuos ubicados remotamente. Eventos semejan­tes ocurren en ciertos tipos de luciérnagas que sincronizan la acti­vidad de sus destellos iluminando los árboles en forma titilante, a la manera de las luces de los árboles de Navidad.

Este fenómeno de oscilación en fase en el que elementos dis­persos funcionan juntos, como si fueran uno solo, pero de manera amplificada, se conoce como resonancia y ocurre entre elementos con características dinámicas similares. Esta actividad también se encuentra en las neuronas. De hecho, un grupo local de neuronas que resuenen en fase entre sí, también pueden hacerlo con otro grupo distante de neuronas afines (Llinás, 1988;Hutcheon y Yaron, 2000). Tal vez la forma más primitiva de comunicación entre neuronas es la resonancia eléctrica, propiedad ésta que resulta de la conectividad eléctrica directa entre células (como ocurre con el corazón, que funciona como una bomba, en virtud de las contrac­ciones simultáneas de todas sus fibras musculares). Posteriormen­te, en la evolución, aparece la transmisión química, con los delicados matices que la caracterizan, aumentando la flexibilidad y afinando la comunicación neuronal.

No todas las neuronas resuenan de manera continua. Una de las propiedades fundamentales de las neuronas es la capacidad de modificar su actividad eléctrica oscilatoria, de tal manera que en un momento dado pueden oscilar o no oscilar. De lo contrario, las neuronas no serían capaces de representar la realidad del mundo externo, siempre en continuo cambio. Cuando diversos grupos de neuronas, con patrones oscilatorios de respuesta, "perciben" o codifican diferentes aspectos de una misma señal de entrada, podrán unir sus esfuerzos para resonar en fase uno con otro (como los gritos de "ole" en la plaza de toros o de "gol" en el estadio de fút­bol), fenómeno éste que se conoce como coherencia neuronal oscilatoria. Como veremos más adelante, la raíz de la cognición se encuentra en la resonancia, la coherencia y la simultaneidad de la actividad neuronal, generadas no por azar, sino por la actividad eléctrica oscilatoria. Más aún, tal actividad intrínseca conforma la entraña misma de la noción de algo llamado "nosotros mismos".

Volviendo de nuevo a la pregunta original acerca de las pro­piedades intrínsecas neuronales y su relación con la conciencia, se podría proponer que la sensibilidad eléctrica intrínseca de las

 

neuronas y de las redes que entretejen genera las representaciones internas de lo que ocurre en el mundo exterior. La actividad senso­rial especifica e) detalle pero no el contexto de dichos estados. La función cerebral tendría por consiguiente dos componentes: uno, el sistema privado o "cerrado" ya discutido, responsable de cuali­dades tales como la subjetividad y la semántica; otro, el compo­nente "abierto", responsable de las transformaciones sensomotoras, que ponen en relación el componente privado con el mundo extemo (Llinas, 1974, 1987). Dado que en general el cerebro opera como un sistema cerrado, debe considerársele como un emulador de la realidad y no como un simple traductor.

Con esto en mente, proponemos que la actividad intrínseca eléctrica de los elementos del cerebro (las neuronas y su compleja conectívidad) conforma una entidad o estructura funcional isomorfa con la realidad externa. Dicha entidad debe ser tan ágil como la realidad objetiva con la cual interactuamos. ¿Cómo estudiar una estructura funcional tan compleja como ésta? Primero, debemos generar modelos plausibles de cómo el cerebro puede es­tar implementando la transformación de lo sensitivo en lo motor, y, para esto, tenemos que tener una idea muy clara de qué es lo que la mente realmente hace. Si, a modo de hipótesis de trabajo, deci­dimos que esta estructura funcional cerebral debe conferir propie­dades de emulación de la realidad, se impone considerar qué tipos o modelos podrían sustentar tal función.

Comencemos considerando una mediante fuerza muscular (contráctil), aplicada a los huesos unidos entre sí por bisagras (arti­culaciones). Podríamos estudiar las propiedades transformacionales, cuantificando el desplazamiento físico producido por contracción muscular durante un movimiento dado (o en términos matemáti­cos, un vector). así, el conjunto de todas las contracciones muscu­lares implicadas en dicho movimiento (o en cualquier otra res­puesta) se efectuaría en un "espacio de coordenadas vectoriales". Visto así, los patrones de actividad eléctrica que cada neurona ge­nera en la formación de un patrón motor (o de cualquier otro patrón interno en el cerebro), deben estar representados en el cere­bro sobre un espacio geométrico abstracto. Es en este espacio de coordenadas vectoriales donde la entrada sensorial se transforma en una salida motora (Pellionisz y Llinás, 1982). Si esto le suena un poco complicado, es posible que se aclare leyendo el contenido del recuadro 1.1.

¿Cómo emergió la mente en la evolución?

Volvamos al primer punto del presente capítulo, a saber: que la mente no apareció de pronto completamente formada. Algo de reflexión e información pertinente nos ayudará a reconocer que la evolución biológica ha dejado un sendero bien delineado de indi­cios acerca del origen del cerebro. Si se concede que la mente y el cerebro son una sola cosa, entonces la evolución de tan singular función ciertamente debe haber coincidido con la del sistema nervioso y, por tanto, las fuerzas impulsoras de su evolución deben ser las mismas que conformaron y determinaron la mente. Esto plan­tea preguntas claras. ¿Cómo y por qué evolucionó el sistema ner­vioso? ¿Cuáles fueron las elecciones criticas que tuvo que hacer la naturaleza a lo largo del tiempo?

Comenzó en un momento crítico

El primer problema que debe considerarse es si contar con un sis­tema nervioso es algo realmente necesario para toda vida organiza­da que trascienda al organismo unicelular. La respuesta es negati­va. Los organismos vivos que no se desplazan activamente como un todo, incluyendo los individuos sésiles como las plantas, han evolucionado exitosamente sin sistema nervioso.

Tenemos pues el primer indicio: el sistema nervioso sólo es necesario en animales multicelulares (que no sean colonias celu­lares) que instrumenten y expresen algún movimiento activo di­rigido — propiedad biológica conocida como "motricidad". Te­nemos pues el primer indicio: el sistema nervioso sólo es necesario en animales multicelulares (que no sean colonias celulares) que instrumenten y expresen movimientos translacionales activos. Es interesante anotar que las plantas, que tienen un sistema circula­torio bien organizado (mas no tienen corazón), aparecen en la evolución con posterioridad a la mayoría de los animales primi­tivos; es como si los organismos sésiles, de hecho, hubieran deci­dido no tener sistema nervioso. Aunque ésta pueda parecer una aseveración bastante extraña, los hechos son irrefutables. A pesar de la existencia de la planta carnívora Dionae, la mimosa y otras plantas que presentan movimientos entre sus partes, tales formas no se desplazan de un lugar a otro de manera activa, es decir, carecen de motricidad.

Recuadro 1.1

Representación abstracta de lo realidad

Imaginemos un cubo hecho de un material eléctricamente conduc­tivo; de consistencia gelatinosa, colocado dentro de un recipiente esférico de vidrio, en formo de pecera. Supongamos, además, que en la superficie del recipiente hay pequeños contactos eléctricos que permiten el paso de comente eléctrica entre un contacto y otro o través de lo gelatina. Supongamos que cuando pasa comente de manera repetida entre los contactos eléctricos la gelatina se condenso formando delgados filamentos conductores: y que cuando durante un cierto tiempo se suspende el flujo de corriente, la gelatina regresa al estado de gel amorfo.

Supongamos ahora que pasamos corriente entre algunos contactos conectados a uno o más sistemas sensoriales capaces de transfor­mar un estado externo complejo (digamos jugar fútbol) y otros con­tactos relacionados con un sistema motor. Veremos entonces que emerge un denso conjunto de conductores en forma de cables, que permiten que las entradas sensoriales activen la salida motora. (Tén­gase en cuenta que estos "cables" no interactúan entre si — están aislados como lo están lo mayoría de las fibras del cerebro, por lo cual no hay cortocircuitos. Sin embargo, los cables pueden ramificar­se y generar una intrincada motriz de conexiones.) Conforme se generan más entradas sensoriales complejas, más solidas motoras com­plejas resultarán. Resumiendo, dentro de esta suerte de "acuario" se producirá una verdadera selva de "cables" que crecerán, o en su caso, se disolverán si no se repiten los estímulos por un periodo de tiempo determinado. Este enjambre de cables seria el medio que re­lacionaría ciertos impulsos sensoriales (en principio todo lo que pue­do ser captado y transducido por los sentidos, que es lo que denominamos universales) con impulsos motores adecuados. Como ejemplo hipotético el artefacto descrito podria usarse para controlar un robot que juegue fútbol (los algoritmos de propagación retrógrada tienen esta forma general).

Examinando el recipiente en Forma de pecera podemos entender que alli, en algún sitio de la intrincado geometría de cables, se en­cuentran las reglas del fútbol, pero se hallan en una geometría muy diferente de la del fútbol propiamente dicho. La mera inspección di­recto del recipiente no permite comprender que, en realidad, ese "cableado" particular representa tal cosa. El "fútbol" se holla repre­sentado en una geometría diferente de aquélla en lo que lo está "en la realidad externa", y por si fuera poco, está representado en una geometría abstracta en lo que no hay piernas, arbitros o bolones. sólo cables. Asi pues, el sistemo es isomorfo (puede representar el jue­go del fútbol) a pesar de no ser homomorfo con él (no tiene lo apa­riencia del juego de fútbol). El problema es análogo al de una cinta de video, la cual. por mucho que se examine directamente con los sentidos, no ofrece claves acerco de los detalles de la película inte­grada en su código magnético. Tenemos en este caso uno represen­tación de! mundo extemo en la que sistemas intrínsecos de coordenadas transforman una entrada (un evento sensorial en una solida apropiada (una respuesta motora), recurriendo a los elementos dinámicos de los órganos sensoriales y la "planta" motara, el conjunto total de músculos y articulaciones o su equivalente. Tales transforma­das vectoriales deben ser independientes de las características de los coordenados que los realizan, tonto en número como en su geometria {que puede ser oblicua (no cartesiano)}. Es decir, deben ser tensoriales y no lineares {como la teoría general de la relatividad}. Esta transformación sensomolora (Pellionisz y Llinás, 1982) es la esen­cia de lo función cerebral, es decir, ¡lo que el cerebro hoce para ganarse la vida!

 

¿Dónde comienza la historia? ¿Qué tipo de criatura brindará apoyo a esta importante conexión entre los primeros destellos de! sistema nervioso y los individuos móviles, por oposición a los que son sésiles? Un buen punto de partida nos lo ofrecen las Ascidiaceae primitivas, organismos tunicados que representan una fascinante coyuntura con nuestros propios ancestros cordados (con una ver­dadera espina dorsal) (figura 1.3).

La forma adulta de este organismo es sésil, adherida por su pedúnculo a algún objeto estacionario (Romer, 1969; Millar, 1971; Cloney, 1982). Durante su vida cumple con dos funciones bási­cas: se alimenta filtrando agua marina y se reproduce por gemación. La forma larval, con un ganglio semejante a un cerebro con unas 300 células, atraviesa un breve período natatorio (en general de un día o menos) (Romer, 1969; Millar, 1971; Cloney, 1992). Este sistema nervioso primitivo recibe información sensorial del exte­rior mediante un estatocisto (órgano de equilibrio), un parche ru­dimentario en la piel sensible a la luz y un notocordio (medula espinal primitiva) (figura 1.4, a la derecha). Tales características le permiten a esta especie de renacuajo afrontar las vicisitudes del mundo en constante cambio en el cual nada. Cuando encuentra un sustrato adecuado (SvaneyYoung, 1989;Young, 1989; Stoner, 1994), procede a enterrar la cabeza en la ubicación elegida y, de nuevo, se torna sésil (Cloney, 1982; Svane yYoung, 1989; Young, 1989). Una vez reinsertada en el objeto estacionario, la larva ab­sorbe, literalmente digiere, la mayor parte de su cerebro, incluyen­do el notocordio. También digiere su cola y la musculatura corres­pondiente, con lo cual regresa a un estadio adulto bastante primitivo: sésil y sin un verdadero sistema nervioso central. Las células nerviosas que quedan enervan el intestino (que se mueve pero no se desplaza) y son apenas las necesarias para la sencilla actividad de filtrar agua (Romer, 1969; Miliar, 1971; Cloney, 1982). La lección de lo anterior es clara e indica que el desarrollo evoluti­vo del sistema nervioso es una propiedad exclusiva de los organis­mos activamente móviles.

El concepto básico que se deriva de lo anterior es que en aní­males primitivos el cerebro es un requisito evolutivo para el movi­miento guiado. Y la razón de ello es obvia, ya que, sin un plan interno, sujeto a una modulación sensorial, el movimiento activo resulta peligroso. Si se intenta caminar cierta distancia con los ojos cerrados, incluso en un corredor bien protegido y despejado, ¿qué tan lejos se irá antes de que sea inevitable abrir los ojos? La evolu­ción de! sistema nervioso suministró un plan compuesto de pre­dicciones, la mayoría de las cuales, aunque muy breves, se orientan hacia una meta y se verifican momento a momento mediante la entrada sensorial. Con esto, el animal puede moverse activamente en determinada dirección según un cálculo interno —una imagen sensomotora transitoria— de lo que puede encontrar afuera. Ya en este momento, debería ser clara la siguiente pregunta en nuestra investigación acerca de la evolución de la mente. ¿Cómo evolucio­nó e! sistema nervioso para adquirir la capacidad de ejecutar la sofisticada tarea de predecir?

Figura 1.3

Diagrama simplificado de le evolución de los cordados: los tunicados (Ascidiaceae. ver figura 1.4) representan un estadio en el cual las agallas han sufrido una importante evolución en el adulto sésil, mientras que, en algunas especies, el estadio larval es natatorio y muestra las características avanza­das de la nolocordo y de la medula espinal asociadas al desplazamiento dirigido, ver el texto para más detalles. (Adaptado de Romer, 1969. p. 30.)

Figura 1.4

Tunicados con estadio adulto sésil, en el que filtran agua como modo de alimentación y en el que se encuentran sujetos a un sustrato (izquierda) y, en muchos casos, con un breve estadio larval natatorio (derecna). (Abajo a la izquierda) Diagrama generalizado de un tunicado solitario adulto. La por­ción externa negra es su "túnica" protectora. (Abajo a la derecha). Diagra­ma de la formo larval natatoria, especie de renacuajo, de un típico tunicado marino. Se observa un intestino, agallas y una estructura branquial, pero és­tas no son ni funcionales ni abiertas. Ver texto para detalles (tomado del sitio web wws.animalnetwotk.cora/fiah/aqfm/1997).

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Rodolfo Llinás (Bogotá, 1934), MD, Ph. D. ODB, es un médico neurofisiólogo colombiano de reconocida trayectoria a nivel mundial por sus aportes al campo de la Neurociencia. Se graduó como médico cirujano de la Pontificia Universidad Javeriana y obtuvo su doctorado en neurofisiologia en la Universidad Nacional de Australia. Actualmente es profesor de neurociencia en la escuela de medicina de la Universidad de Nueva York, en la que es además director del departamento de Physiology & Neuroscience, y desempeña la cátedra "Thomas y Suzanne Murphy" en el centro médico de la Universidad de Nueva York. Dirigió el programa del grupo de trabajo científico "Neurolab" de la NASA. Entre las distintas aportaciones por las que es conocido se encuentran sus trabajos sobre fisiología comparada del cerebelo, las propiedades electrofisiológicas intrínsecas de las neuronas con la enunciación de la hoy conocida como "Ley de Llinás", y sobre la relación entre la actividad cerebral y la conciencia. Los descubrimientos y aportes realizados durante su vida profesional por el Dr. Llinás sobre el aspecto funcional del cerebro están siendo recogidos en un proyecto cinematográfico llamado "Eureka".

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