Neurociencia y confianza metacognitiva

Imagen extraída de "Metacognitive confidence: A neuroscience approach"

 (Andrew Luttrell , Pablo Briñol, Richard E. Petty , William Cunningham y Darío Díaz)

Revista de Psicología Social, 2013, 28 (3), 317-332.

(http://socialneuro.psych.utoronto.ca/metacognitive%20confidence.pdf)

Los llamados juicios de confianza retrospectiva (JCR) atañen a cómo los  sujetos evalúan la probabilidad de que sus respuestas sean correctas Las repercusiones de este tipo de juicios para la vida diaria son relevantes. Pensemos, por ejemplo, en un testigo que, en su declaración ante el juez, afirme que está totalmente seguro de que el acusado cometió el crimen frente a otro que, simplemente, exprese su incertidumbre al respecto. El efecto logrado sobre el interlocutor, desde luego, nunca será el mismo. Los dos aspectos más estudiados respecto a los JCR son los factores que influyen en el grado de precisión de los mismos y el nivel de su calibración. Por nivel de calibración se entiende el grado de ajuste entre el rendimiento real del sujeto en una tarea y su juicio a priori acerca del mismo. Por ejemplo, si el sujeto afirma que cree que ha contestado correctamente al ochenta por ciento de una lista de preguntas y luego se corrobora que, en efecto, ha respondido adecuadamente a 8 de 10 cuestiones, el nivel de calibración ha sido perfecto o total. Lo habitual, sin embargo, es que los JCR se distorsionen hacia la sobreconfianza. La investigación acerca de este tipo de distorsiones tiene sus raíces en los estudios de Psicología de la Probabilidad de hace más de tres décadas. Pero, ¿qué hay en relación con su estudio por la Neurociencia? Pues que podemos decir que es muy reciente y que Pablo Briñol y colaboradores ocupan un lugar destacado. Las áreas del cerebro que parecen ser especialmente sensibles al proceso de realizar juicios de confianza son la ínsula, la corteza frontal orbital, la corteza cingulada posterior, la corteza prefrontal media y la corteza cingulada anterior. Pero hasta qué punto estas partes forman un todo unificado es algo que está por ver. Tanto la corteza prefrontal media (ventral y dorsal) como la corteza cingulada posterior forman parte de la llamada "red por defecto", una zona cerebral que parece más activa en las situaciones de reposo. Autores como Buckner postulan que esta red es relevante en la introspección mental y, por lo tanto, en la actividad metacognitiva. No obstante, por lo que se refiere a los juicios metacognitivos de confianza, estos son confundidos muchas veces en los estudios experimentales con variables psicológicas que expresan ambivalencia o certidumbre. Otro aspecto que la investigación futura debe dilucidar es cómo los patrones neuronales difieren al realizar juicios de confianza y al usar cogniciones de una manera confiada o segura. En cualquier caso, habría que averiguar cómo estos patrones se integran en patrones más extensos que estén en la base de los juicios metacognitivos.

"Encyclopedia of Computational Neuroscience"

(http://www.springer.com/us/book/9781461466741)

Acaba de salir de la imprenta, publicada por Springer, la referencia más importante de la Neurociencia Computacional. Editada por Dieter Jaeger (Universidad de Emory) y por Ranu Jung (Universidad Internacional de Florida), esta Enciclopedia consta de 577 entradas desarrolladas en más de 3000 páginas y debería ser de adquisición obligada por las principales bibliotecas universitarias de todos los países. Refleja el actual estado de la cuestión en los modelos matemáticos de la Neurobiología. Nada queda sin ser objeto de consideración: la biofísica de las neuronas y sus respectivos modelos formales (Hodgkin-Huxley o Nernst-Planck), modelos del hipocampo, los ganglios basales, el tálamo, el córtex visual, modelos de la memoria, incluso es descrita la física del metabolismo cerebro vascular y las técnicas más recientes de imagen cerebral. Las ilustraciones son sencillamente impresionantes y participan en cada artículo los autores más destacados de la materia, como, por ejemplo, Klaus Wimmer (redes sensoriales), Jorge Riera (técnicas de neuroimagen), Yoonsuck Choe (conectoma) o David Beeman (modelo de Hodgkin-Huxley). En definitiva, se trata de una obra imprescindible para quien tenga un serio interés por estos temas.

Chris Eliasmith: cómo construir un cerebro

(http://ukcatalogue.oup.com/product/9780190262129.do)

Este excelente libro resume algunas de las aportaciones de Chris Eliasmith (Universidad de Waterloo) y de su equipo a la Neurociencia Computacional en la última década. Como es sabido, Eliasmith es uno de los creadores de SPAUN, la arquitectura del cerebro ahora mismo más ambiciosa. Esta arquitectura se basa en la llamada "semántica de índices", cuya hipótesis clave es la siguiente: las funciones cognitivas de nivel superior dependen de representaciones neuronales que sustentan la complejidad de la cognición. Las representaciones en la arquitectura funcionan como índices que permiten acceder a grandes cantidades de información sin tener que acarrearla. Capturan relaciones de una manera conexionista, es decir, en un espacio vectorial semántico en el que los vínculos se entablan a través de las distancias que mantienen dichos índices.

El libro se articula en torno a cuatro grandes ejes que determinan la arquitectura concebida por Eliasmith y colaboradores: el semántico, el sintáctico, el eje del aprendizaje y el de la memoria. Los sentidos captan energía que genera información que puede distribuirse formalmente en índices semánticos. Grandes estructuras de información son codificadas ligando índices semánticos. La información sirve para controlar tareas cognitivas, tal y como hacen los ganglios basales en el cerebro. La arquitectura de SPAUN es adaptable e integra percepción, cognición y acción a través de la ejecución de muy diversas tareas.

Polémicas en Neurociencia Computacional: sobre el "Human Brain Project"

HUMAN BRAIN PROJECT

Como es ya muy bien sabido, el "Human Brain Project" (https://www.humanbrainproject.eu/) fue iniciado en octubre de 2013 como la contrapartida europea del gran proyecto de investigación cerebral lanzado por la Administración de Obama en los Estados Unidos (véase en este blog la entrada dedicada a la labor de Rafael Yuste en dicho proyecto). Este proyecto retomaba la iniciativa capitaneada por Henry Markram unos años antes y conocida como "Blue Brain" (en España, "Cajal Blue Brain", comandada por Javier de Felipe y otros prestigiosos neurocientíficos de este país). En verano del año pasado, emergió una polémica respecto a la forma de abordar el proyecto puesto que 156 científicos europeos redactaron una carta abierta en la que cuestionaban cómo se está llevando a cabo el proyecto e incluso la distracción de fondos necesarios para otros proyectos más pequeños pero también valiosos de la Neurociencia europea. A pesar de una comunicación realizada por los directores del proyecto el día 9 de julio de 2014, una semana después, seis prestigiosos académicos siguieron manifestando sus dudas críticas. Hasta tal punto ha llegado esta marea crítica que hace unos pocos días (el 18 de marzo), el equipo de directores del proyecto ha aceptado las recomendaciones de un organismo independiente de mediación (liderado por Wolfgang Marquardt), según las cuales, científicos renombrados y directores de organizaciones científicas internacionales, entrarán a formar parte del equipo de gobierno del proyecto y se eliminará el Comité ejecutivo actual.

Hasta aquí, los hechos tal y como se han desarrollado y cómo están afectando a uno de los proyectos europeos de investigación más ambiciosos y caros. El autor de este blog no va a entrar en valoraciones subjetivas acerca de posibles enfrentamientos entre egos y en si los proyectos ambiciosos han de ser especialmente caros o tan aglutinantes que no permitan "respirar" económicamente a otros proyectos también dignos de consideración. También hubo dudas sobre los posibles rendimientos de los dos megaproyectos acerca de la secuenciación del genoma humano y, visto con perspectiva, el desembolso tampoco fue tan desmesurado y las beneficiosas consecuencias se van desvelando poco a poco (obviamente, no se ha encontrado explicación genética a todas las enfermedades ni se han curado muchas de ellas pero adelantos todavía balbucientes, como las terapias médicas por ingeniería genética, se están empezando a abrir camino). Lo que sí deseo poner de manifiesto es la necesidad de dar alas también a la sección SP3 del proyecto dedicada al desarrollo de arquitecturas cognitivas. Creo que en su obsesión por realizar un desarrollo "bottom-up", Markram infravalora e incluso confunde el valor de arquitecturas como SPAUN de Eliasmith y colaboradores (un artículo de este blog será dedicado a esta arquitectura cognitiva). Por supuesto que SPAUN no es un modelo del cerebro humano ni pretende serlo y por supuesto que Dharmendra Modha no simuló nunca el cerebro de un gato. ni se trata de ningún fraude científico. Modelos idealizados como las arquitecturas cognitivas son inevitables y necesarios no solo por motivos de complejidad sino también por una mera cuestión de funcionalidad explicativa, como las idealizaciones de Galileo fueron muy exitosas en el avance de la Física. No hace falta recurrir  a la paradoja de Bonini (como hace Marcin Milkowski en "Explanatory completeness and idealization in large brain simulations:a mechanistic perspective") para darse cuenta de que enfoques como el de Blue Brain pueden ser muy interesantes para crear grandes bases de datos de rasgos estructurales del cerebro, con múltiples aplicaciones médicas y fácilmente entrecruzables con los hallazgos de la minería de datos, pero cuando los modelos se hacen tan complicados o más de explicar que las situaciones modeladas, la función explicativa se acaba perdiendo. Algo que sí se consigue con las "gruesas idealizaciones" de las arquitecturas cognitivas".

"Conexionismo y cognición" de Pedro Cobos: 10 años de una obra maestra de la divulgación

Se cumple este año una década de la publicación por editorial Pirámide (http://www.edicionespiramide.es/libro.php?id=952260) del mejor libro divulgativo a nivel mundial sobre el conexionismo y sus implicaciones: "Conexionismo y cognición" de Pedro Luis Cobos. Habiendo leído una cantidad considerable de obras sobre el paradigma conexionista y sus aplicaciones, me atrevo a asegurar que ninguna obra en el mercado internacional puede hacer palidecer la inmensa valía de esta obra sin precedentes y sin continuación. Pruebe el lector a leer las obras de Andy Clark, de Gary Marcus, de William Bechtel, Michael Arbib y de otros más o menos afortunados intérpretes y comprobará que en esta afirmación no hay un ápice de exageración. Ninguna obra conjuga elementos técnicos con análisis "filosófico-teóricos" de una manera tan sabia. Y todo ello sin caer en divagaciones de baratillo o en abstrusas formulaciones matemáticas que ni el propio autor entiende y se limita a transcribir. Cobos sabe de lo que habla porque es un experto pero además tiene el don de comprender sobre lo que trabaja e ir más allá, avanzando en sugerentes interpretaciones y desafíos. El libro se divide en tres partes. Las dos primeras son magistrales y la tercera, aunque se queda algo corta, genera el deseo de seguir buscando en el lector. En "Génesis y fundamentos de los modelos conexionistas", Cobos no pierde el tiempo: en menos de 60 apretadas páginas el autor realiza la mejor introducción posible al paradigma conexionista, sin boato ni estridencias. Nada de especulaciones o grandilocuencias absurdas sino fino y preciso espíritu de observación científica. En el capítulo cuarto y en apenas 6 páginas, Cobos plantea la primera gran crisis del conexionismo (Minsky y Papert). No creo que se pueda hacer mejor en menos espacio. Pero es que la segunda parte, que consta de 5 capítulos y que hace un repaso de las principales redes conexionistas, es un compendio perfecto de divulgación para el no especialista pero sin caer en la tentación simplificadora de eliminar los ejemplos y recursos matemáticos. En concreto, la exposición que realiza de la regla delta en asociadores de patrones bicapa (con sus fortalezas y sus debilidades) es espléndida y vale tanto para un lector profano como para uno especializado. La parte tercera ("Repercusiones teóricas y retos") es forzosamente reducida pero poco más se puede pedir a 250 páginas de un libro que es un tesoro y que va más allá de lo meramente divulgativo. Lector de este blog: tengo una buena noticia para ti si es que te interesan las redes neuronales artificiales y su significado teórico y aplicaciones: el libro sigue en stock y lo puedes comprar todavía a muy buen precio. Cómpralo, por favor. Es el mejor homenaje que se puede hacer a una obra excelente como ésta.

Neurociencia de la identidad

(Image from http://www.kurzweilai.net/images/cage-design.png)

En la entrada del mes en este blog vamos a presentar el interesante experimento realizado por Julia Freund y sus colaboradores con ratones genéticamente idénticos que, sin embargo, mostraron diferencias en su comportamiento. Por lo tanto, de alguna manera, podría derivarse que el entorno y la experiencia son factores imprescindibles para la generación de identidades propias. Puede encontrarse en Freund, J., Brandmaier, A. M., Lewejohann, L., Kirste, I., Kritzler, M., Krüger, A., Sachser, N., Lindenberger, U., & Kempermann, G. (2013). Emergence of individuality in genetically identical mice. Science, 340(6133), 756–759.doi: 10.1126/science.1235294. En su experimento, situaron a 40 ratones genéticamente idénticos en un entorno enriquecido y observaron su conducta durante un periodo de 3 meses. Cada ratón fue monitorizado con un aparato de radiofrecuencia. Toda conducta fue grabada y recogida. Para estudiar las diferencias conductuales, se usó una medida de entropía que aumentaba en función del aumento de la conducta exploratoria de los ratones. Al principio, la entropía encontrada en el comportamiento de los ratones fue muy similar pero, conforme iba avanzando el tiempo, las conductas empezaron a diverger por lo que respecta a su actitud exploratoria. Antes de que el experimento llegara a su término, se les inyectó a los ratones una droga capaz de ayudar a la proliferación de nuevas neuronas. Los ratones que habían mostrado las conductas más exploratorias registraron una mayor proliferación de nuevas neuronas. Los autores conjeturan que estas nuevas neuronas están implicadas en el ajuste de las nuevas conductas al contexto y que las conductas y actitudes de los ratones contribuyen a la formación de su identidad. Podría suceder que la experiencia es capaz de modificar los patrones de la expresión genética dando lugar a diferentes caminos vitales, trayectorias siempre en progreso y cambiantes que darían lugar a vidas únicas y diferentes.