¿Cómo piensa eso? - Christina Cherry

¿Cómo se desarrolla el orden de nuestro pensamiento y qué lo perturba? Es posible que pronto podamos entender los principios del pensamiento y ayudar a las personas enfermas. ¿Pero también podemos leer mentes? En la actualidad, es mucho posible con los sistemas técnicos, pero habría que hacer más para poder leer las mentes correctamente.

Los grupos de neuronas que están activos juntos durante un cierto pensamiento son probablemente el correlato celular del pensamiento.Estos grupos son coaliciones flexibles a corto plazo (las llamadas "asambleas") que pueden formar nuevos grupos una y otra vez.
Las asambleas no necesariamente tienen que ser espacialmente adyacentes, pero a menudo se distribuyen sobre la corteza cerebral. Los métodos de reconocimiento de patrones, que están vinculados a un sistema de imágenes, pueden aprender la distribución de la actividad específica de un pensamiento en la corteza y, por lo tanto, "leer" el pensamiento más tarde de la actividad del cerebro..
Sin embargo, es poco probable que sea posible detectar completamente la riqueza completa del pensamiento individual a través de tales métodos, porque los infinitos procesos mentales de una persona, en algunos casos no verbalizables, se enfrentan a un número infinito de combinaciones de señales neuronales..

Onur Güntürkun es biopsicólogo en la Universidad Ruhr de Bochum. Después de graduarse de la escuela secundaria en Turquía, estudió y obtuvo su doctorado en psicología en Bochum y luego fue un postdoctorado en París, San Diego y Constanza. Es miembro de la Academia Nacional de Leopoldina y ha recibido muchos premios, como el Premio Alfried Krupp, la Medalla Wilhelm Wundt, el Premio al Mérito del Parlamento Turco, el Premio Leibniz y el Premio Comunicador. En su investigación, trata de entender cómo surge el pensamiento..

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Siempre pienso He tratado de dejar de pensar muchas veces; para crear un vacío en mí y luego aprender más sobre la estructura de mis pensamientos al comparar este vacío con mi pensamiento cotidiano. Nunca lo logré. En la meditación, se dice, esto es posible después de una larga práctica. Algún día probablemente tendré que realizar el entrenamiento de meditación para llegar al fondo de mi pensamiento en un espacio vacío.

Observo en mí mismo que mi pensamiento cambia constantemente su carácter. A veces se lava más allá del reconocimiento; un aburrido caos de astillas de pensamiento e imágenes sin palabras que se alinean y se superponen. A veces, por breves momentos, solo veo, siento u oigo. A veces mi pensamiento de repente salta a algo nuevo y no sé por qué. Y a veces mi pensamiento es claro como el cristal. Un pensamiento lúcido me lleva a través de la compleja red de argumentos durante horas y reconozco fácilmente la estructura interna del objeto en el que estoy trabajando mentalmente. En tiempos como estos, pensar es un placer espléndido. Como psicólogo e investigador del cerebro, trato de entender la base neuronal del pensamiento. Para esta investigación necesitamos toda la gama metodológica de las neurociencias cognitivas. En cultivos celulares, por ejemplo, se hacen composiciones híbridas de células nerviosas y microchips para llevar a cabo un diálogo biotecnológico aún primitivo con pequeños grupos de células nerviosas. En experimentos con animales, una amplia variedad de especies animales aprenden a resolver tareas que los investigadores han ideado, al mismo tiempo que registran la actividad de docenas de sus células nerviosas y tratan de descifrar las subtareas que realizan las neuronas individuales..

Estos experimentos revelan que las neuronas funcionan como pequeñas ruedas dentadas de una gran máquina al asumir subtareas de una gran estructura funcional. En otros experimentos, los científicos reconstruyen los procesos complejos en el cerebro humano y logran aislar bloques de construcción individuales de pensamiento y sus firmas neuronales asociadas. En ensayos clínicos, las personas paralizadas están equipadas con electrodos en sus cerebros para permitirles controlar las sillas de ruedas y los brazos robóticos simplemente por el poder de sus pensamientos, o para comunicarse con su entorno por escrito. Todas estas ideas nos ayudan a comprender mejor cómo funciona pensar, aprender, recordar, decidir y actuar y por qué estos procesos a veces fallan. La investigación básica impulsada por la curiosidad hace posible la aplicación clínica posterior. Una vez que hemos descifrado las firmas psicológicas y neuronales del pensamiento, podemos ayudar a muchas personas con enfermedades y discapacidades. ¿Pero también podemos leer mentes? ¿Podrían todos estos hallazgos llevar al hecho de que la conmovedora canción popular "Los pensamientos son libres" solo puede cantarse con un sabor amargo porque nos hemos vuelto vidriosos en nuestro pensamiento??

Nada es más importante para la investigación que una teoría que guía la experimentación y ayuda al investigador a convertir los datos obtenidos en conocimiento real. Probablemente la teoría más fundamental de la neurociencia cognitiva fue formulada en 1949 por el psicólogo canadiense Donald Hebb en su libro "La organización del comportamiento: una teoría neuropsicológica". Hebb especifica tres postulados que aún sirven como patrón básico de la investigación neurocientífica de hoy..

El primer postulado es que las neuronas que están activas juntas (y, por lo tanto, "se disparan" juntas en la jerga de las neurociencias) desarrollan sinapsis más efectivas entre sí. Quiero explicar esto usando un ejemplo. Imaginemos que se ha mudado a otro apartamento y está cocinando en su nueva cocina por primera vez. A medida que la sartén chisporrotea, inclínese hacia adelante para tomar una especia. Parte de las células nerviosas de su cerebro están procesando la situación: "Estoy parado frente a la estufa", "Las especias están frente a mí", "Alcanzo los tarros de especias", etc. En ese momento, choca dolorosamente con la campana extractora. Otras células nerviosas informan de inmediato: "Dolor en la frente", "La campana extractora cuelga más baja que en la vieja cocina", y así sucesivamente. Todas las células nerviosas enumeradas en esta escena ficticia ahora se disparan juntas por un breve momento. Esto fortalece el vínculo sináptico entre ellos. Un vínculo sináptico más fuerte significa que la próxima vez que cocine en su nueva estufa, las células nerviosas que procesan su situación actual volverán a estar activas (por ejemplo, "Estoy parado frente a la estufa"). Sin embargo, la activación de estas neuronas ahora puede activar las células nerviosas que procesaron la colisión dolorosa en ese momento gracias a los fuertes contactos sinápticos. Esto te ayudará a recordar cuánto duele cuando cocinaste y que necesitas un nuevo patrón de movimiento para sazonar la sartén sin dañarla..

El primer postulado de Donald Hebb (neuronas que se disparan juntas, se conectan entre sí) ha demostrado ser completamente correcto neurobiológicamente. Tan simple como suena este postulado, la solución propuesta a un problema fundamental en la investigación del cerebro es ingeniosa: cómo se organiza el cerebro y cómo integra las experiencias de la vida sin la existencia de un sistema de control de nivel superior que le dice al cerebro cómo hacerlo a? Hoy sabemos que según la regla de Hebb, las sinapsis se fortalecen al correlacionar la actividad de disparar neuronas simultáneamente. Esto organiza la formación de la memoria de nuestro cerebro a través de la ocurrencia común de eventos, que luego se asocian neurónicamente.

Para usted, como lector de este artículo, esto significa que actualmente estoy cambiando su cerebro. Millones de neuronas en su sistema nervioso están procesando actualmente el contenido de esta página. Por lo tanto, las sinapsis en las que ambas células nerviosas involucradas se activan con éxito en este momento pasan por una compleja cadena de procesos moleculares, al final de la cual se logra el fortalecimiento de estas sinapsis. Si recuerdas este artículo mañana, he modificado con éxito tu cerebro.

El segundo postulado de Hebb es que las células nerviosas forman coaliciones flexibles a corto plazo (las llamadas asambleas), que luego representan un objeto, una intención de actuar o un pensamiento. En este punto, es importante definir exactamente qué se entiende por coalición neuronal. Por ejemplo, una Neurona A puede ser parte del ensamblaje de "Rebaño", disparar unos minutos más tarde en el ensamblaje de "Escritorio" y permanecer en silencio poco después cuando piense en su automóvil. Por otro lado, una Neurona B podría permanecer inactiva con "estufa", pero disparar con "escritorio" y "auto". Sin embargo, si aprende algo nuevo sobre su escritorio, las composiciones pueden cambiar, por lo que Neuron A, por ejemplo, deja de ser miembro de esta asamblea. Si nunca ha escuchado el término ensamblaje en este contexto, puede formarse una nueva constelación de células nerviosas en su corteza cerebral en este momento, que a través de su actividad conjunta aumenta la eficiencia sináptica dentro de este grupo (primer postulado hebbiano) y asociaciones otros términos similares establecidos (es decir, con ensamblajes que se crearon anteriormente en su cerebro).

Cada vez que escuche o lea la palabra ensamblaje en el futuro o cuando piense en los correlatos neuronales del pensamiento, activará exactamente esta nueva constelación de células nerviosas. Y si llega a nuevas ideas de este pensamiento, su asamblea para el término "asamblea" cambiará en la composición de sus miembros neurales..

Es importante tener en cuenta que las neuronas que forman un conjunto no necesariamente tienen que ser espacialmente adyacentes. Por el contrario, es probable que se extiendan por diferentes áreas de la corteza cerebral. Tomemos el montaje de la estufa en su cocina. "Rebaño" es una palabra en alemán y, por lo tanto, varias neuronas en el área lingüística del hemisferio izquierdo formarán parte del conjunto de "Rebaño".

Su hogar también tiene una cierta apariencia y, por lo tanto, las células nerviosas en el área de su sistema visual participarán en esta asamblea. Como a menudo utiliza los botones de su hogar, las células nerviosas cercanas a los centros motores de sus manos también formarán parte del ensamblaje de la "cocina". Probablemente, Donald Hebb también tenía razón en su segundo postulado, aunque todavía no hay pruebas definitivas de las asambleas de Hebb. Incluso si el concepto de asambleas es todavía parcialmente controvertido, los neurocientíficos están de acuerdo en que grandes grupos de neuronas están activas en el cambio de combinaciones en el pensamiento. Estos patrones de actividad migran rápidamente a través de la superficie de la corteza cerebral, con el mismo contenido de pensamiento generalmente asociado con patrones de actividad similares. Esto permite a los investigadores del cerebro, en cierta medida, comprender lo que una persona está pensando.

Pero dado que cada cerebro es mucho más único que una huella digital, una computadora primero tiene que aprender los patrones de actividad del cerebro de una persona en particular. Para hacer esto, la persona se coloca en un escáner y el experimentador muestra repetidamente una A o una B en un monitor. Cada una de estas letras conduce a un patrón de activación específico en el cerebro, que es aprendido por una computadora. Ahora se puede cambiar la configuración experimental: a veces se le muestra al sujeto una A o una B, pero el experimentador ya no sabe qué letra justo aparece en el monitor. Ahora tiene que adivinar eso a partir de los patrones de activación del cerebro..

En este nivel simple, la lectura mental ya funciona bastante bien. Puede llevar estos experimentos al punto en el que pueda obtener una imagen extremadamente aproximada de lo que una persona está pensando mientras comienza a soñar, o cuál de las dos alternativas elegirá en unos segundos. Para que todos estos estudios tengan éxito, el sujeto debe confrontarse con un conjunto de estímulos de antemano para que la computadora pueda aprender los patrones de activación individuales del cerebro de cada persona para cada estímulo. El tercer postulado hebbiano establece que las asambleas se organizan en secuencias para que el final de la actividad de una asamblea marque el comienzo de la actividad de la siguiente. Esto podría representar la base neural para la corriente ininterrumpida de pensamientos que todos experimentamos. Verificar la precisión de este postulado es una tarea difícil. De hecho, se observa que las células nerviosas en áreas como el hipocampo, que es importante para la formación de la memoria, se organizan en temporadas programadas y cómo las asambleas en otras áreas del cerebro podrían funcionar como un reloj. Y hay muchos estudios que muestran que las neuronas en pequeños circuitos están activas en patrones de secuencia recurrentes. El problema con la investigación cerebral actual no es tanto los pequeños circuitos repetitivos. La pregunta es, más bien, con qué conjuntos de mecanismos se organizan una y otra vez a nuevas secuencias de manera flexible. Lo más probable es que muchas asambleas compitan para ser las siguientes en la cadena. Cómo se puede seleccionar el próximo ensamblaje y cómo se puede evitar la superposición constante de diferentes cadenas de ensamblaje es parte de una parte que aún no se ha aclarado satisfactoriamente misterio.

La investigación sobre los fundamentos neuronales del pensamiento es probablemente el desafío más fundamental en la neurociencia. Nuestra capacidad de pensar de manera compleja nos ha hecho humanos, y los trastornos del pensamiento son fundamentales para muchas enfermedades cerebrales. Todavía es necesaria una gran cantidad de investigación científica básica para comprender los principios neuronales del pensamiento de tal manera que se puedan aclarar los problemas centrales causales de las diversas enfermedades del cerebro..

Mientras tanto, la mayoría de los procedimientos terapéuticos de neurología y psiquiátricos deben aliviar los síntomas en lugar de las causas de la enfermedad. Pero la investigación neurocientífica sobre el pensamiento también ha creado un subproducto además de muchos hallazgos para la aplicación clínica, lo que puede significar un aumento dramático en la calidad de sus vidas para muchos pacientes. Las personas con parálisis completa o extensa actualmente dependen de su entorno para su cuidado y para el cumplimiento de deseos simples. Como se explicó anteriormente, las firmas de intención de actuar se pueden identificar en cada cerebro. Ni siquiera tiene que usar un escáner grande aquí, sino que simplemente puede derivar los correlatos neurales de las intenciones de acción con electrodos simples que están pegados al cuero cabelludo. Al entrenar sistemáticamente detectores de patrones, los sistemas técnicos podrán maniobrar sillas de ruedas, por ejemplo. Para acciones más complejas realizadas por manos robóticas, por ejemplo, se deben implantar pequeños electrodos en la corteza del paciente o dentro de ella. Esto le da al paciente una tercera mano técnica con la que puede hacer muchas cosas cotidianas..

Si ya podemos leer imágenes simples, palabras y decisiones de los cerebros de los sujetos de prueba hoy, ¿tenemos que temer que pronto veremos anteojos? ¿Cuáles son los límites del desarrollo técnico y científico de la lectura mental? Si la resolución de los escáneres o los métodos electrofisiológicos mejoran en un futuro cercano, la calidad de la señal neural leída, por supuesto, también aumentará. Sin embargo, los escáneres actuales con intensidades de campo magnético muy altas ya están cerca del borde superior físicamente razonable de la resolución. Los procedimientos electrofisiológicos probablemente nunca lograrán esta resolución. Esto significa que aún no hemos alcanzado el límite, pero nos estamos acercando a los límites técnicos que traen estas tecnologías. Con el aumento simultáneo de la capacidad de cómputo de las computadoras, puede ser posible en las próximas una o dos décadas, no solo categorías aproximadas de pensamiento ("hombre", "calle", "automóvil"), sino también pensamientos más diferenciados, como los de uno para capturar una escena específica, una persona específica o una palabra. Líneas de pensamiento complejas aún no serían comprensibles. Además, hay que mencionar una condición límite en estas consideraciones.

Todas las investigaciones anteriores solo han sido realizadas por sujetos de prueba altamente cooperativos que observan el material de estímulo inmóvil durante horas para que el escáner pueda aprender sus actividades cerebrales correspondientes. Más tarde, en la fase de prueba real, estos sujetos de prueba también se adhieren al protocolo de prueba y piensan, por ejemplo, exactamente en la imagen o la palabra que la computadora debería capturar en sus cerebros. Una vez que estos sistemas se utilizan para condenar a posibles delincuentes, es probable que quede claro qué contra-estrategias mentales pueden desarrollar las personas que no quieren revelar su pensamiento..

Pero, ¿qué pasaría si una revolución técnica mañana nos diera una herramienta completamente nueva que podríamos usar para registrar la actividad de prácticamente todas las neuronas? Tal escenario ficticio difícilmente puede ser respondido razonablemente. Pero sospecho que incluso un sistema de alta resolución no puede resolver el problema de la lectura plena de la mente. Este problema radica en la correlación de la señal mental y neural. En tal escenario, el número teóricamente infinito de procesos mentales de una persona también se contrasta con combinaciones casi infinitas de señales neuronales. Primero deben mapearse entre sí. Para hacer esto, el sujeto de prueba tendría que pensar un número extremadamente grande de pensamientos diferentes y comunicarlos con precisión para que los detectores de patrones aprendan las señales neuronales asociadas. ¿Cuánto tiempo toma antes de pensar y decir tantas cosas diferentes, hasta que el detector de patrones pueda decirme lo que quiero guardar para mí? Y luego hay otro gran problema, fue bosquejado desde el principio: mi pensamiento está lejos de ser lo suficientemente claro como para poder comunicarlo con precisión. Solo me doy cuenta de parte de mi pensamiento y solo puedo expresar parte de mi pensamiento consciente en palabras. El resto de mi pensamiento es inaccesible para mí, pero contribuye a las señales neuronales que los sistemas futuros podrían capturar..

Creo que sigue así: los pensamientos son libres.

neurona

La neurona es una célula del cuerpo que se especializa en la transmisión de señales. Se caracteriza por la recepción y transmisión de señales eléctricas o químicas..

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