Creo que este artículo es especial porque en mi humilde opinión constituye la mejor propuesta a explicar (al menos en parte) el que probablemente es el mayor enigma de la ciencia: el funcionamiento del cerebro humano. No todos los días aparecen candidatos firmes a resolver alguno de los grandes problemas de la Ciencia y aunque la idea no es nueva, parece que está teniendo un importante auge debido a varios experimentos recientes.
El cerebro humano es, con mucha diferencia, el objeto más complejo que existe en el Universo conocido. Actualmente, a pesar de los enormes avances tecnológicos, nuestro conocimiento de como funciona este órgano es muy pobre. Se han propuesto muchas hipótesis para tratar de explicar, aunque sea de forma muy rudimentaria, ciertos aspectos de su funcionamiento interno. En este artículo voy a tratar de explicar la que, en mi humilde opinión, es la propuesta más factible y a la vez sorprendente de todas las que he leído. Por supuesto, los detalles no son conocidos pero la idea general es simple y muy convincente desde el punto de vista científico.
¿Por qué los animales desarrollaron un cerebro?
Para empezar, vamos a hacernos una pregunta muy sencilla que todo el mundo se ha planteado alguna vez: ¿Por qué nosotros y otros animales más simples poseen un cerebro? La respuesta de los neurocientíficos a esta pregunta ya es sorprendente de por sí: los animales tienen un cerebro para poder moverse de forma precisa. A primera vista esto parece una burda simplificación, sin embargo, realizar movimientos complejos y precisos es la clave que explica porqué los animales invierten una gran cantidad de energía y recursos para mantener un cerebro: movimientos para evitar a un depredador, para encontrar comida, para evitar el frío o el calor, para encontrar pareja, para proteger a las crías... Desde el punto de vista evolutivo no existe ninguna ventaja en cosas como almacenar recuerdos de la niñez o recordar un color u olor determinado si esto no afecta a algún movimiento o comportamiento futuro (evitar ese sitio peligroso donde te caíste de niño, evitar tocar animales de colores vivos ya que pueden ser venenosos, etc). El movimiento es la única forma que tenemos para interactuar con el mundo que nos rodea y, por supuesto, la capacidad de visualizar de forma precisa el mundo exterior es la clave para realizar los movimientos que más nos convengan en cada situación.
Si nos fijamos, los seres vivos que no necesitan moverse como las plantas o sus frutos no necesitan un cerebro. El ejemplo más increíble e impactante de esto lo constituye la ascidia marina. Este animal es un invertebrado marino con forma de saco gelatinoso que posee un sistema nervioso muy rudimentario con un diminuto cerebro. Cuando es joven, nada por el océano alimentándose de plancton, sin embargo, en un determinado momento de su vida, se adhiere a una roca para siempre. Lo increíble es que después de renunciar a su movilidad, su cuerpo empieza a digerir el cerebro y el sistema nervioso y se alimenta de él durante un tiempo. Como ya no necesita un cerebro ¡ se lo come ! (algún político o tertuliano de tele5 podría copiar esta estrategia :D)
Entonces, tenemos que el principal motivo para desarrollar un cerebro es para moverse de forma precisa ¿Y que?A continuación veremos como a partir de esta exigencia inicial el cerebro humano ha logrado proezas increíbles.
Un simulador "virtual" dentro de nuestro cerebro
El campo de la inteligencia artificial ha avanzado bastante en las últimas décadas, un ordenador es capaz de hacer frente al mejor jugador de ajedrez humano, sin embargo, si pedimos al robot algo tan sencillo como que coloque las piezas en el tablero el mismo entonces tendrá serios problemas. La realidad es que tareas de movilidad sencillas para un niño de 6 años como subir escaleras, llenar un vaso de agua o pasar las páginas de un libro son casi imposibles para un robot. En cualquiera de estas tareas están involucrados hasta 600 tipos de músculos diferentes que hay que activar en una secuencia determinada y con una intensidad adecuada. Además, a diferencia del ajedrez, no hay un algoritmo específico que nos de la solución correcta para cada situación, la respuesta será muy diferente si lo que queremos es levantarnos de la cama o si queremos hacer una maniobra evasiva para esquivar un coche. Por si esto fuera poco, tenemos otros dos problemas graves:
1º) El ruido en la señal. Como todo ingeniero de inteligencia artificial conoce, cuando tenemos una gran cantidad de señales eléctricas que interactúan con una gran cantidad de sensores y accionadores (motores,etc) aparecen señales espurias, interferencias, que "ensucian" las señales de control y perjudican gravemente el funcionamiento del sistema.
2º) El retraso en la señal. Diversos estudios indican que un estímulo nervioso tarda entre 200 y 450 milésimas de segundo en ir desde el cerebro a los músculos y volver. Esto quiere decir que la comunicación es demasiado lenta para ser efectiva ya que a menudo, para realizar tareas complejas, el cerebro debe coordinar el movimiento de centenares de músculos lo que produciría retrasos de varios segundos lo cual es claramente inaceptable. Así que, ¿como se podrían solucionar todos estos problemas?La solución ideal sería que el cerebro efectuase una simulación. Si el cerebro fuese capaz de realizar un modelo realista de nuestro entorno, de nosotros mismos y de nuestros sentidos, podría realizar una simulación de los posibles movimientos a realizar en función de los estímulos exteriores (un coche que viene, la posición del vaso y la jarra, nuestra posición actual, etc). De esta forma, el simulador nos daría la salida más óptima posible sobre toda la secuencia y la fuerza con la que deben ser movidos los músculos minimizando así los retrasos y las interferencias.
El funcionamiento del simulador cerebral
Esta hipótesis del simulador cerebral es fascinante y además, como veremos, existen varias pruebas directas e indirectas de su existencia. El simulador funcionaría de forma similar a como un ordenador simula un entorno virtual en un juego en 3D (si nosotros lo hemos conseguido en pocos siglos es lógico pensar que la naturaleza lo haya conseguido de forma mucho más eficiente disponiendo de miles de millones de años) con la diferencia fundamental de que nuestro simulador virtual usaría, además de los datos provenientes de nuestros sentidos, la experiencia acumulada durante todas las veces que hemos realizado la tarea en cuestión. Por si todavía no lo han adivinado todo esto se hace con ¡Matemáticas!: nuestro cerebro usaría una técnica matemática denominada inferencia Bayesiana. Básicamente, esta consiste en discriminar entre las mejores opciones posibles a base de combinar los datos provenientes de nuestros sentidos con los de la experiencia acumulada. A medida que realizamos una tarea, el cerebro va asignando valores más altos a las opciones más eficientes y viceversa, de esta forma, debido a que nuestros sentidos no son perfectos, combinando ambos valores según las reglas de la inferencia Bayesiana obtenemos la mejor opción posible. Por esto, cuantas más veces repitamos una tarea mejores resultados obtendremos: jugar a los dardos, al tenis, etc.
Las pruebas de la existencia del simulador cerebral
Podríamos dividir las pruebas en indicios, pruebas indirectas y pruebas directas. Los indicios serían los datos que hemos dado anteriormente: sin un simulador el ruido y los retrasos harían inviable realizar cualquier movimiento complejo, por esto, la existencia de algo equivalente a una simulación en el cerebro es prácticamente inevitable. Un ejemplo de prueba indirecta sería la siguiente: Coja una videocámara y gírela alrededor de la habitación, si mira por el visor verá que la habitación gira también. Ahora gire usted la cabeza, si mantiene la vista fija en una zona, la habitación no se mueve ya que la imagen que llega a la retina no cambia, sin embargo, si dejamos que la mirada siga el giro de la cabeza, la imagen que llega a la retina cambia rápidamente y el cerebro interpreta que hay movimiento. En este momento, el simulador hace dos simulaciones: la de la habitación que gira y la de la habitación que permanece en reposo en relación a la dirección de nuestro cuerpo, esta es la única manera de obtener datos fiables relevantes a nuestro movimiento: velocidad, posición espacial, posición de los objetos, etc. La existencia de estas simulaciones también puede comprobarse si cerramos un ojo y presionamos suavemente sobre el otro: en ese momento la imagen que llega a la retina cambia un poco, el cerebro "engañado" interpreta que hay movimiento y entonces pasa a "modo simulación", la consecuencia es que usted puede observar que ¡ la habitación comienza a girar !
Un ejemplo de prueba directa sería la siguiente: Si para cada movimiento que realizamos, el cerebro realiza una simulación entonces el cerebro necesita distinguir entre las señales que proceden del exterior (vista, oído, etc) y las señales del interior de nuestro cuerpo (señales de órganos internos,etc). La mejor forma de conseguir esto es analizar la diferencia entre el total de señales recibidas y las señales predichas por el simulador. La diferencia entre ambas debe de corresponder a señales internas y puesto que estas no son relevantes para el movimiento el cerebro tiene que ELIMINARLAS. Es de sobra conocido, que uno no puede hacerse cosquillas así mismo, es posible que esto sea debido a que para hacerte cosquillas tu tienes que realizar una simulación de tu brazo y tus dedos y ésta debe eliminar las señales internas, por esto, el cerebro no siente estas señales. Si esto es cierto, debe de haber una asombrosa consecuencia: cuando hacemos cosquillas a una persona, debe de haber una diferencia entre ambas de la valoración de la fuerza aplicada para hacerlas ya que una persona realiza la simulación y la otra no. De hecho, el cerebro del que realizar las cosquillas debe infravalorar siempre la fuerza que hacemos a la otra persona, ya que ha eliminado parte de la señal, la correspondiente a nuestro propio cuerpo, por tanto, a la hora de valorar la fuerza aplicada a la otra persona esta valoración siempre se quedará corta. Esto es exactamente lo que observamos en el siguiente experimento realizado por varios neurocientíficos: dos personas sentadas una de espaldas a la otra, uno tenía que aplicar una determinada fuerza a la otra (un pequeño motor aplicaba la fuerza en un dedo durante 3 segundos), a continuación, se pedía al receptor de la fuerza que recordase su intensidad y que tratase de aplicar la misma fuerza al otro (dentro de un rango de fuerzas disponible). A continuación se repite el experimento al revés y repetidas veces. En todos los experimentos de este tipo se observa una escalada continua en las fuerzas que se aplican el uno al otro. La explicación de esto es que el cerebro del receptor de la fuerza siempre valora la fuerza recibida como mayor de lo que realmente ha sido y por tanto tiende a aplicar una fuerza mayor que la recibida.
Las fascinantes implicaciones de nuestro simulador cerebral
Una vez que admitimos la existencia de un simulador en nuestro cerebro se abren las puertas hacia muchas e increíbles especulaciones: ¿Surge la consciencia a partir de una diferenciación interna entre el mundo exterior (la realidad) y el mundo interior (nosotros, el simulador)? ¿Son los sueños reajustes o "actualizaciones" de los valores e imágenes del simulador? ¿La consciencia se apaga de noche precisamente porque no hay datos visuales para el simulador? ¿Está el tiempo psicológico que experimentamos ligado al tiempo del simulador? ¿Es la imaginación un producto del simulador? ¿Son las emociones los resultados de parámetros internos de la simulación? ¿Podría la inteligencia y la racionalidad humana emerger como resultado de una simulación para elegir la mejor opción para una situación determinada? Y para finalizar: Si se llegaran a identificar las partes del cableado neuronal que forman la arquitectura "electrónica" que da lugar al simulador cerebral ¿Se podrían llegar a lograr cosas como guardar sus datos (recuerdos, sensaciones, etc) en un ordenador ? ¿Se podrían por fin crear seres artificiales conscientes? ¡ Como podéis observar esta hipótesis tiene un enorme potencial de explicación !
Fuentes: Daniel Wolpert TED talks, Como el homo se convirtió en Sapiens. Peter Gärdenfors pgs 46,69