jueves, 23 de mayo de 2013

El problema de la simplicidad del cerebro

A principios del S. XX, Ramon y Cajal demostró que, como el resto del cuerpo, el cerebro también está compuesto por células independientes y postuló que las neuronas, que aún no tenían ese nombre, se comunicarían por medio de señales eléctricas que viajan de extremo a extremo de la célula.

Se trata de una teoría imcompleta del cerebro, que no cuenta con que también hay células que no son neuronas y simplifica mucho el proceso de comunicación neuronal, pero supone un buen punto de partida para intentar comprender su funcionamiento: células independientes comunicadas por medio de señales eléctricas... Así de simple.

Microtúbulos en una inmmunofluorescencia.
La imagen es del Dr James Connell
Sin embargo es esta simplicidad la que hace que sea difícil aceptar que de ella puedan surgir fenómenos tan elaborados y complejos como el lenguaje o incluso la consciencia. Fue precisamente en un intento de explicar la consciencia, que en 1996 Hameroff y Penrose propusieron la existencia en el cerebro de mecanismos de computación cuántica que ocurrirían en unas proteínas estructurales de las neuronas llamadas microtúbulos.

Es cierto que en los últimos años la teoría de Penrose ha sufrido algún que otro varapalo, pero esto no anula la cuestión de fondo que él plantea ¿Es necesario recurrir a la cuántica para el explicar la consciencia? ¿Podríamos modelizar el funcionamiento del cerebro sólo con fenómenos clásicos*?

El de Penrose no es, por supuesto, el único intento de describir el funcionamiento del cerebro que existe. Hay modelos muy plausibles basados en las teorías de sistemas complejos, una aproximación que se está utilizando para investigar fenómenos tan variopintos como la formación de atascos en las ciudades, las organización de insectos sociales o el cancer.

Un sistema complejo es, en pocas palabras, un conjunto formado por un gran número de elementos simples muy conectados entre sí que, cuando interaccionan, desarrollan propiedades "emergentes" que no tenían ninguno de sus elementos por separado. De este modo la consciencia sería un fenómeno emergente de la interacción compleja de la red de neuronas que forman el cerebro... ¡Comportamientos muy complejos que surgen de elementos muy simples! Sin duda una digna candidata a completar la teoría neuronal de Cajal sin tener que meter a la cuántica en esto.

Trabajando en base a esta teoría, Haimovici y cols. han creado un modelo informático del "conectoma", el mapa de conexiones conocidas del cerebro, y lo han sometido a pruebas para estudiar su posible comportamiento complejo.

A mitad de camino entre el orden y el caos está la zona de
comportamiento complejo en la que el sistema adquiere
propiedades especiales
El resultado es que efectivamente el modelo presenta muchas de las características de los sistemas complejos, entre otros la aparición de propiedades emergentes que surgen a medio camino entre el orden y el caos, en una estrecha franja que se ha venido a llamar "el límite del caos".






Hay una genial colección en
 "Geometría de los copos de nieve"
En esta zona de transición, el sistema sufre un cambio de fase en el que los elementos simples que lo forman se ordenan de forma brusca, creando grandes estructuras estables, del mismo modo que cuando enfriamos agua las pequeñas moléculas consiguen crear regulares cristales de nieve que llegan a medir centimetros.

Es más que probable que la teoría cuántica participe en el funcionamiento del cerebro pero tambien es cierto que en estos momentos, como dijo @emulenews: "la neurociencia no necesita la cuántica"



Juanjo Valderrama
@jjvaarq

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* Entendiendo "clásico" como no cuántico.