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.

Cerebro y Ordenador, de Antonio Orbe

(Antonio Orbe)

Querido lector de este blog, si buscas un libro para introducirte en la Neurociencia, con precisión, honestidad y sin pedanterías, este es tu libro. Te animo a que lo leas. Lo encontrarás en TAGUS, en edición electrónica (http://www.tagusbooks.com/ebook-cerebro-y-ordenador-ebook/9788415623397/2198392), y merece la pena. Cómpralo. Es un libro asumidamente sencillo y divulgativo pero, a poco que lo vayas leyendo entre líneas, te darás cuenta de que conjuga el bagaje de un informático con la sabiduría de un verdadero neurocientífico.

De Antonio Orbe me interesa especialmente su inteligente crítica a aquellos excesos que, en pocas décadas, parecen querer ver ya un cerebro de silicio o virtual que simule el cerebro biológico con gran detalle. Vayamos al parágrafo titulado "¿Cuándo se simulará el cerebro?" y siguientes.  ¿Podrá simularse el cerebro antes de 2050? D. S. Modha-de IBM- considera que en 2019 dispondremos de una máquina con una potencia equivalente a la del córtex del cerebro humano, es decir, de una capacidad de cálculo de un exaflop. Pero, obviamente, si todavía no sabemos cómo funciona el cerebro, ¿qué haríamos con ese supuesto superordenador, tal y como se pregunta Orbe? El caso es que no solo se va a necesitar potencia de cálculo sino también el desarrollo de nuevas teorías en todos los campos que incidan en el conocimiento del cerebro, desde la Genética hasta la propia Filosofía. Algo que, como es natural, es bastante inconcebible que pueda darse en tan solo 10 lustros, por ejemplo. Magnos proyectos, como el recientemente aprobado "Human Brain"-proyecto estrella de la Unión Europea"-son, por supuesto, muy dignos de interés, pero el caso es que todavía las simulaciones neuronales de las que disponemos, son de una extremada simplicidad. No hablemos, pues, de la descomunal complejidad del conectoma. El propio Orbe menciona cómo aún no disponemos de una simulación completa de las 6.418 sinapsis del diminuto C. Elegans. Sin duda, el reto es fascinante y no cabe duda que la conjunción de los esfuerzos de miles de neurocientíficos absolutamente punteros nos va a reportar muchos beneficios en los próximos años, a todos los niveles: desde el desarrollo de potentes algoritmos informáticos hasta el refinamiento increíble de técnicas de visualización y de laboratorio. Pero aún debemos tener paciencia puesto que es tarea para muchas generaciones.

Como ha sido tarea de Orbe el divulgar de una manera rigurosa pero amigable los secretos del porvenir de la Neurociencia. Enhorabuena, Antonio: has logrado el objetivo. Larga vida a tu libro.

Teoría del Caos, Medicina y Neurociencia en Madrid

El 11 y 12 de Noviembre de 2009 tuvo lugar en el Ilustre Colegio Oficial de Médicos de Madrid, el "Encuentro sobre aplicaciones de la Teoría del Caos en Medicina y Neurociencia". El Encuentro se inauguró con la ponencia del Doctor Fernando Fariñas, titulada "Caos, evolución y ubicuidad". Según el profesor Fariñas, la evolución del Universo desde el "Big Bang", con la formación de elementos pesados en estrellas supermasivas y en continuo enriquecimiento químico, muestra una flecha de complejización ligada a un derroche entrópico. De hecho, la propia complejidad de la Tierra es el motor creador y evolutivo de la vida inteligente.

El profesor Carlos Madrid realizó una introducción histórica y epistemológica a la Teoría del Caos, abordando las contribuciones de grandes autores como Poincaré, Smale y Lorenz.

El catedrático de la UNED, José Carlos Antoranz, en "Matemáticas, Caos y Medicina: un mènage à trois muy productivo", destacó el carácter de herramienta conceptual muy potente de la Teoría del Caos. De hecho, el gran avance del ámbito de la imagen médica y de la EEG, así lo atestiguan.

El profesor Miguel Ángel F. Sanjuán, catedrático de la Universidad Rey Juan Carlos, recalcó la gran influencia de la Dinámica no Lineal en la modelización de los sistemas biológicos, sistemas en los que el todo es más que la suma de las partes. Ejemplos importantes de aplicación son la dinámica neuronal y el comportamiento del cerebro.

En la ponencia "Salud y enfermedad: una perspectiva compleja", el Doctor Manuel Varela, del Hospital de Móstoles, revisó los axiomas enterrados en el concepto convencional de enfermedad (la enfermedad como cambio cualitativo, la idea de enfermedad como desorden...) para discutir la noción de enfermedad como pérdida de complejidad.

La Doctora Krista Lundelin, también del Hospital de Móstoles, completó las indagaciones del profesor Varela, exponiendo un experimento realizado recientemente en aquel Hospital, en el que se analizó la complejidad del perfil térmico y glucémico en pacientes de mal pronóstico. Aquellos pacientes que fallecieron durante su estancia en la UCI, presentaron menor complejidad del perfil glucémico que los supervivientes.

El profesor Kostadin Koroutchev, de la Universidad Autónoma de Madrid, planteó problemas comunes de análisis no lineal de series temporales de datos, con valores discretos y continuos, haciendo hincapié en la dificultad para separar los efectos de ruido de los efectos de procesos deterministas pero caóticos.

El Doctor Fernando Fariñas presentó el estado actual del diseño de n-MAVEC o neuromonitor avanzado para la vigilancia de episodios críticos. Este dispositivo será de utilidad en las UCIs y, mediante un filtro de decisión basado en lógica difusa, arrojará una probabilidad de situaciones críticas generadas por crisis epileptoides aparentes.

El Catedrático de Psicología de la Universidad Complutense de Madrid, el Doctor Javier González Marqués, hizo un repaso de cómo el paradigma experimental de la Psicología ha ido pasando de un modelo tomado de la Física más clásica a la necesidad de atender a múltiples parámetros y contextos y, por lo tanto, de aumentar la complejidad. En esta tesitura, la Dinámico no Lineal tendrá mucho que decir.

El profesor Carlos Pelta, en su ponencia titulada "Juegos metamiméticos, caos y cooperación", analizó cómo se comportan los juegos metamiméticos de Chavalarias al introducir nuevas reglas de imitación, con respecto a la existencia de regímenes caóticos. A diferencia de lo que sucedía en el juego del prisionero espacial de Nowak y de May, en el que existía régimen caótico para b=1,9, esto no es el caso en nuestra simulación. Por lo que respecta a la conducta de cooperación por parte de los agentes, las reglas de imitación introducidas convierten las conductas cooperativas en algo residual.

El Doctor Francisco del Pozo, de la Universidad Politécnica de Madrid, articuló su ponencia sobre cómo el estudio estructural y funcional de las redes neuronales del cerebro va a arrojar importantes datos sobre la evolución de enfermedades como la de Alzheimer.

El Encuentro fue clausurado por el Doctor Antonio Fernández Rañada, pionero del estudio de la Dinámica no Lineal en nuestro país y presidente de la Real Sociedad Española de Física.

Sólo nos queda agradecer la gentileza de todos aquellos ponentes y participantes en el evento y recordar que las Actas del mismo aparecerán en 2010 en la revista "Encuentros Multidisciplinares", dirigida por el profesor Jesús Lizcano.

Cerebro y Creatividad en el Círculo de Bellas Artes

Los días 10 y 11 de Noviembre de 2009 se celebró en la sala "Ramón Gómez de la Serna" del Círculo de Bellas Artes" de Madrid, un ciclo de dos mesas redondas bajo el título genérico de "Cerebro y Creatividad". Ambas mesas fueron un éxito de público y contaron con la presencia de prestigiosos especialistas de la Neurología y de la Psicología. El ciclo estuvo dirigido por el Doctor Jesús Porta-Etessam, del Servicio de Neurología del Hospital Clínico San Carlos de Madrid, y fue coordinado por Pilar García Velasco (responsable del área de Humanidades y de Ciencia del Círculo) y por Carlos Pelta (UCM).

El primer día y tras una presentación del Doctor Porta en la que se presentaron imágenes de obras de artistas que podían implicar alguna patología cerebral (como, por ejemplo, la peculiar visión del mundo que podría tener un paciente aquejado por una manifestación de aura migrañosa), se inició la mesa redonda en la que se abordó la cuestión de la creatividad bajo la perspectiva tanto del artista como del científico. Participaron los Doctores Carlos López de Silanes, Manuel Lara, la Doctora María Luz Cuadrado y el Profesor Javier González Marqués (UCM). En el animado debate, en el que la audiencia tuvo una destacada participación final, se buscó desentrañar si la creatividad es un mero proceso generativo humano o si implica alguna cualidad especial que la hace fácilmente discernible entre individuos.

El segundo día contó con la incorporación de los Doctores Rocío García-Ramos y Alberto Villarejo, a la presencia del Doctor Porta-Etessam. La mesa, focalizada en torno a las "Bases neurobiológicas de la creatividad", arrancó con una exposición muy interesante de la Doctora García-Ramos, en la que se analizaron aquellas zonas cerebrales que más se han vinculado con el fenómeno creativo, desde la corteza prefrontal hasta el circuito TOP. A continuación el Doctor Villarejo presentó una fascinante serie de grandes músicos que, como Ravel o Smétana, compusieron alguna de sus obras más célebres bajo los efectos de alguna neuropatología (piénsese, por ejemplo, en el proceso neurológico perseverativo claramente reflejado en la estructura del "Bolero" del autor francés). La mesa culminó con la animada intervención de los asistentes.

Damos las gracias a todos los ponentes y, en especial, al Doctor Jesús Porta-Etessam, que supo aglutinar a la mayoría de los participantes en torno al proyecto y a Pilar García Velasco que, desde el Círculo creyó desde el primer momento en la viabilidad del ciclo. Por supuesto, el nutrido y heterogéneo público (artistas, biólogos, médicos, psicólogos...) merece también un sobresaliente por su compromiso e interés.

Encuentro sobre "Aplicaciones de la Teoría del Caos en Medicina y Neurociencia"

Los días 11 y 12 de Noviembre de 2009 se celebrará en Madrid un Encuentro sobre "Aplicaciones de la Teoría del Caos en Medicina y Neurociencia", en el que prestigiosos especialistas en Dinámica no lineal plantearán los últimos avances de la aplicación de la teoría de sistemas complejos y caóticos, a la Electroencefalografía, la Biomedicina y la Neurociencia, en general. Creemos que es una ocasión inmejorable para que, por fin, Médicos, Físicos, Matemáticos, Ingenieros, Psicólogos y Neurocientíficos, asentemos las bases de una cooperación intelectual que nos lleve a desterrar la extendida visión de la Teoría del Caos como una curiosidad matemática y estética y, a su vez, a transmitir que la Ciencia y la Tecnología del siglo XXI van a ser reescritas a partir de este enfoque.

Agradecemos al profesor Fernando Fariñas Balseiro, uno de los mejores y más brillantes conocedores del tema en nuestro país, que haya accedido a dirigir este Encuentro. Los ponentes que intervendrán son verdaderos líderes a nivel internacional como, a continuación, reseñamos: José Carlos Antoranz, catedrático de Física en la UNED, verdadero padre de toda una generación de Físicos dedicados a la Dinámica de Fluidos en nuestro país; Fernando Fariñas Balseiro, actualmente trabajando en el Hospital de Talavera de la Reina y Director del Encuentro; Javier González Marqués, catedrático de Psicología de la Universidad Complutense de Madrid; Kostadin Koroutchev, de la Universidad Autónoma de Madrid, auténtico talento en el diseño de algoritmos no lineales y colaborador de Fariñas en el diseño de N-MAVEC; Krista Lundelin, doctora en Medicina, bajo la dirección de Manuel Varela, con un muy interesante trabajo sobre temperatura basal en pacientes críticos y sistemas no lineales; Carlos Madrid, matemático, doctor en Filosofía con un trabajo sobre Mecánica Cuántica y Teoría del Caos, y quizá el mejor conocedor del significado epistemológico de los sistemas caóticos en nuestro país; José Luis Muñiz, líder del grupo de Física Médica de la Real Sociedad Española de Física; reciente organizador del ciclo de Conferencias "Paisajes Neuronales" y pieza clave, desde el CIEMAT, en el desarrollo de sistemas terapéuticos basados en la Física; Francisco del Pozo, catedrático de Ingeniería en la Universidad Politécnica de Madrid, pionero de la Biomedicina en España y últimamente interesado por la aplicación de formalismos no lineales a los desórdenes del sueño; Miguel Ángel F. Sanjuán, catedrático de la Universidad Rey Juan Carlos, líder mundial del estudio de los sistemas dinámicos no lineales y colaborador frecuente de James Yorke, autor de la denominación de Teoría del Caos; Manuel Varela, médico de médicos, forjador de brillantes discípulos y pionero en una visión de la enfermedad, alejada del paradigma tradicional y que se inspira en las ideas de los sistemas caóticos.

Agradecer también la presencia de la doctora Elena Aguirregoicoa y reciente co-autora de un excelente artículo sobre Medicina y Sistemas Dinámicos (Revista de Física, 2009), su apoyo en tareas organizativas. Las Instituciones organizadoras son la Universidad Complutense de Madrid y la Real Sociedad Española de Física. El autor de este blog participa en la organización y desarrollará una ponencia. El acto será clausurado con la presencia del profesor Antonio Fernández Rañada, presidente de la RSEF.

El programa del Encuentro es el que sigue. Agradeceremos mucho vuestra presencia y vuestra participación en los interesantes debates que, a buen seguro, se plantearán:

ENCUENTRO "APLICACIONES DE LA TEORÍA DEL CAOS EN MEDICINA Y NEUROCIENCIA"

SEMANA DE LA CIENCIA 2009

Aula Gregorio Marañón, Ilustre Colegio Oficial de Médicos de Madrid

C/Santa Isabel, 51

Miércoles 11-Jueves 12 de Noviembre de 2009

PROGRAMA:

Miércoles 11 de Noviembre

9.30 h.-9.40 h. Presentación a cargo del Doctor Fernando Fariñas Balseiro

9.40 h.-10.25 h. Ponencia: CAOS, EVOLUCIÓN Y UBICUIDAD (Dr. Fernando Fariñas,

Hospital de Talavera de la Reina).

10.40 h.-11.25 h. Ponencia: HISTORIA DE LA TEORÍA DEL CAOS CONTADA PARA

ESCÉPTICOS. CUESTIONES DE GÉNESIS Y ESTRUCTURA

(Dr. Carlos Madrid, UCM).

11.45 h.-12.30 h. Ponencia: MATEMÁTICAS, CAOS Y MEDICINA: UN MÈNAGE À TROIS

MUY PRODUCTIVO (Dr. José Carlos Antoranz, UNED).

12.45 h.-13.30 h. Ponencia: CAOS Y COMPLEJIDAD EN CIENCIAS DE LA VIDA (Dr.

Miguel Ángel F. Sanjuán, URJC).

16.30 h.-17.15 h. Ponencia: EL CONCEPTO DE SALUD Y ENFERMEDAD: UNA NUEVA

PERSPECTIVA (Dr. Manuel Varela, Hospital de Móstoles).

17.30 h.-18.15 h. Ponencia: ANÁLISIS DE LA COMPLEJIDAD DEL PERFIL TÉRMICO Y

DEL PERFIL GLUCÉMICO (Dra. Krista Lundelin, Hospital de

Móstoles).

Jueves 12 de Noviembre

9.30 h.-9.40 h. Presentación a cargo del Doctor Fernando Fariñas Balseiro.

9.40 h.-10.25 h. Ponencia: MÉTODOS NO LINEALES DE ANÁLISIS DE DATOS

BIOMÉDICOS (Dr. Kostadin Koroutchev, UAM).

10.40 h.-11.25 h. Ponencia: APLICACIONES EN NEUROFISIOLOGÍA (Dr. Fernando

Fariñas, Hospital de Talavera de la Reina).

11.45 h.-12.30 h. Ponencia: EL PARADIGMA DE LA TEORÍA DEL CAOS EN

NEUROCIENCIA Y PSICOLOGÍA (Dr. Javier González Marqués,

UCM).

12.45 h.-13.30 h. Ponencia: JUEGOS METAMIMÉTICOS, CAOS Y COOPERACIÓN (Dr.

Carlos Pelta, UCM).

16.30 h.-17.15 h. Ponencia. ESTUDIO DE LA SINCRONIZACIÓN DE LAS REDES NEURONALES EN EL CEREBRO (Dr. Francisco del Pozo,

ETSIT-UPM).

17.30 h.-18.30 h. Mesa Redonda: CAOS: UNA CIENCIA ÚTIL.

Moderador: José Luis Muñiz Gutiérrez (RSEF-CIEMAT).

Participantes: José Carlos Antoranz, Fernando Fariñas, Carlos Madrid,

Francisco del Pozo y Manuel Varela.

Neurociencia de la Creatividad

La creatividad puede definirse como la capacidad de generar algo nuevo y apropiado. ¿Por qué la creatividad es tan difícil? Getzels y Csikszentmihalyi (1976) subrayan que no es que las personas creativas resuelvan los problemas mejor sino que son las que encuentran los mejores problemas para resolver. Las tareas que verdaderamente requieren creatividad son las más complicadas. Hasta hace no mucho, solía confinarse el acto creativo a una suerte de inspiración mística que convocaba la presencia de las musas cuando éstas, caprichosamente, así accedían. Hoy sabemos que la Neurociencia tiene mucho que decirnos. Con frecuencia, se ha considerado que en el límite de la salud mental podía rastrearse la creatividad. Los casos son múltiples (Goya, van Gogh y tantos otros) y, de hecho, Francisco Mora tiene publicado un excelente y entretenido libro, al respecto: ¿enferman las mariposas del alma?, esas mariposas con las que, el gran Cajal, comparaba a las espinas dendríticas.

Quizá la estructura cerebral predilecta para enfocar el tema de la creatividad, sea el córtex prefrontal. Desde luego, si hay algo reñido con la creatividad, es la ausencia de flexibilidad en la conducta. Se ha comprobado que lesiones, localizadas especialmente en el córtex prefrontal dorsolateral, originan perseveración y dificultad para pensar de manera abstracta. El test de selección de cartas de Wisconsin es el instrumento neuropsicológico de evaluación más utilizado para comprobar el alcance de ese tipo de lesiones en los pacientes.

También el córtex prefrontal ejerce un control inhibitorio sobre las conductas (emocionales y cognitivas) no apropiadas. Los pacientes con los lóbulos frontales dañados tienden a imitar conductas inapropiadas y no se hacen una idea general acerca de los problemas y situaciones. El córtex prefrontal se encargaría de evaluar el carácter apropiado o no de un determinado pensamiento. Un nuevo pensamiento se convertiría en una novedad cuando pasase a ser representado en la memoria operativa. Pero para dar expresión a este "insight", se ha de producir una activación que responda a la planificación y ejecución de las submetas de una determinada tarea. No olvidemos que la creatividad suele requerir hacer uso de refinadas técnicas, cuyo dominio puede costar muchos años. Según autores como Eysenck o Martindale, la actividad creativa suele caracterizarse por situaciones en las que la atención no está claramente focalizada e incluso existe un procesamiento de tipo automático. Siguiendo la estela de Kraepelin, existiría un cierto vínculo entre la psicopatología y la creatividad. Desórdenes emocionales como la depresión o distonías neurológicas, como la esquizofrenia, desarrollarían la inspiración creativa. En cambio, otras investigaciones intentan mitigar estas observaciones, al recalcar la naturaleza metódica y deliberada de muchos ejemplos históricos de creatividad en las ciencias y las artes. Finke (1996) integra ambos modos de procesamiento (el automático y el deliberado) al analizar el fenómeno creativo. La diferencia principal entre modos de procesamiento automáticos y deliberados radicaría en el método usado para representar la nueva información en la memoria operativa. El procesamiento deliberado se generaría en circuitos del córtex prefrontal y tendería a ser estructurado y racional, mientras que las intuiciones espontáneas tendrían lugar cuando el sistema atencional no seleccionase activamente el contenido de la conciencia, permitiendo que pensamientos inconscientes fueran representados en la memoria operativa. Muchos autores coinciden en subrayar que el pensamiento consciente sobre un problema puede resultar contraproducente a la hora de resolverlo (Guilford, 1950 o DeBono, 1968): aquellas soluciones que violan los conocimientos adquiridos acerca de algo, no suelen ser consideradas. Scheibel (1999) llega a estipular que, de alguna manera, el control ejercido por el córtex prefrontal, quedaría relajado. La creatividad debida a intuiciones espontáneas no estaría limitada por paradigmas mentales preconcebidos y, por lo tanto, no sería iniciada por la acción del córtex prefrontal. En cierto sentido, la secuencia de pensamientos sería más laxa y emergerían asociaciones débilmente conectadas. La creatividad seguiría las pautas de un proceso combinatorio estocástico, esto es, la conducta creativa entrañaría siempre una naturaleza azarosa. Esta sería, quizá, la gran lección del fenómeno creativo y de sus bases neurobiológicas.

Alberto Portera: gran divulgador de la Neurociencia

Tuve el honor y el placer de saludar al profesor Alberto Portera el día 26 de agosto de 2008, recién finalizada la sesión de "Historia de la Neurología", que los profesores Jesús Porta-Etessam e Iván Iniesta, habían preparado para el duodécimo congreso de la EFNS de 2008 (ya reseñado en este blog). La sesión había estado muy animada, con una magistral intervención del profesor Javier De Felipe sobre los estudios de Cajal acerca de las espinas dendríticas y con Portera, clausurándola con un documental sobre el laboratorio de Cajal, que tomaba como metáfora e hilo conductor un caso de neuropatología. Finalizada a las 12.00 h., se organizaba una visita al antiguo hospital de San Carlos, como homenaje al gran premio Nobel aragonés. Otro aragonés, éste de Caspe, había salido de la sala junto al profesor Porta, y estaban hablando acerca de regresar a casa. La "expedición" al hospital quedaba para los invitados extranjeros...

Nacido en 1928, realiza la carrera de Medicina en la Universidad de Zaragoza. Se desplaza a París y a Estados Unidos, donde ejerce la docencia en las Universidades de Georgetown y de Maryland. En 1960 se incorpora a la Cátedra de Patología Médica del Hospital Clínico de la Universidad Complutense, obteniendo en 1996 la primera Cátedra de Neurología creada en dicha Universidad. Centenares de médicos y miles de pacientes han pasado por sus manos. Ha sido Presidente de la Comisión Nacional de Neurología de la World Federation of Neurology y Académico de número de la Real Academia de Doctores. También de la Real Academia de San Fernando, dada su extraordinaria vinculación con el mundo del arte. Artistas como Millares o Antonio López han sido testigos de esta auténtica pasión. Directos de los cursos de verano de la UCM en el Escorial, fue nombrado Catedrático Emérito de Neurología en 1999.

Una vida vinculada a un modelo de tenacidad investigadora: el de Ramón y Cajal. En el Congreso reseñado inauguró su presentación bromeando con su interés por la Neurología, con pegatina incluída, "I love Neurology". Pero, sobre todo, nos recordó algo esencial: que no hay mejor manera de mantener un cerebro activo que el ejercicio mental permanente y que ante una sociedad cambiante, llena de incertidumbre, en la que la prisa desbocada es ley, sólo el control de la mente puede propiciar un anclaje sólido. Y es que hay una palabra básica en el diccionario del profesor Portera, aquélla que siempre ha guiado su conducta y su labor investigadora: responsabilidad, responsabilidad con nosotros mismos y con los demás.

Sinergética y actividad neuronal

La sinergética o ciencia de la cooperación fue introducida por Hermann Haken, uno de los pioneros en el estudio del láser, en 1970, en una conferencia impartida en la Universidad de Stuttgart. En una interesante entrevista, realizada por Vinzenz Schönfelder y que ha aparecido publicada en el número 33 (Noviembre-Diciembre, 2008) de la revista "Mente y Cerebro", el prestigioso científico alemán comenta que sú ámbito actual de investigación se centra en intentar comprender mejor la actividad de las neuronas a partir de su original perspectiva, basada en el estudio de sistemas auto-organizados.

Observemos la luz emitida por un láser. Lo cierto es que los átomos parecen organizar su propia conducta. Se trata de un ejemplo de cómo un estado físico de desorden se traduce a un movimiento ordenado. El láser exhibe todas las propiedades de una transición de fases, incluyendo fluctuaciones y ruptura de simetrías. Como todos los sistemas biológicos, el láser es un sistema abierto y se configura como un excelente caso de conexión entre el reino de lo inanimado y la naturaleza animada.

Una vez que las células individuales se ensamblan, parece como si existiera una comunicación entre las mismas, a larga distancia. El intercambio de materia puede hacer que el estado de equilibrio entre dos células sea inestable. Es como el estado de una bola situada en la cima de una colina. Si la bola se balancea a la izquierda, la concentración de un tipo particular de moléculas se incrementa en la célula de la izquierda; si a la derecha, la concentración molecular se produciría en la célula de la derecha: tendríamos un perfecto ejemplo de "curva sinergética".

Mucho ha transcurrido desde el concepto de neuronas polarizadas en Ramón y Cajal. Las neuronas ya no se piensa que formen cadenas funcionando como arcos reflejos. También la idea de transmisión por sinapsis química, tal y como fue descrita por Eccles y otros, no es compartida en nuestros días. Según la versión clásica, la transmisión sináptica tiene lugar en la sinapsis, donde la terminal presináptica contacta con la membrana subsináptica de la neurona postsináptica. La hendidura sináptica separa ambas membranas y el neurotransmisor se difunde a través de esta hendidura. Sin embargo, en muchos casos, la neurona no entra en contacto con su objetivo, puesto que agentes endogénicos realizan esta función. Por otro lado, y como señala Susanne Schreiber, no todas las neuronas "computan" de la misma manera. Cada una tiene su estilo de comunicarse con otras neuronas y la clave estaría en interpretar los fenómenos de oscilación sincrónica que tienen lugar en el cerebro. Y aquí es donde la sinergética puede tener mucho que decir. Diferentes y espontáneos ritmos cerebrales desempeñan un importante papel en la plasticidad sináptica. La simulación de la actividad neuroeléctrica mediante circuitos que usen nociones de la sinergética se presenta muy interesante. Por ejemplo, una de tales nociones básicas es la de bifurcación. Dado un punto de equilibrio, una bifurcación consiste en una separación de ese punto fijo de equilibrio, de manera tal que, a partir de ahí, se pueden producir grandes cambios en el sistema. Pues bien, en las neuronas biestables, aquéllas en las que coexisten estados de descanso y de actividad, la excitabilidad parece relacionarse con la existencia de bifurcaciones. El uso de categorías de la sinergética, como "bifurcación", "atractor", efecto de sincronización", "fluctuación"..., será, sin duda, un terreno conceptual en el que se se produzcan avances decisivos en nuestro entendimiento de la actividad neuronal.

Psicoanálisis y Neurociencia: ¿a la espera de una nueva revolución?

Quien más, quien menos, conoce de sobra la crítica a la carencia de rigor científico por parte del Psicoanálisis. Desde los clásicos planteamientos verificacionistas hasta el falsacionismo popperiano, se produce un indisputado consenso en torno a la imposibilidad de incluir la teoría iniciada por Freud en el recinto de la Ciencia. Y, sin embargo, últimamente las cosas parecen estar cambiando. ¿Por qué? Porque la Neurociencia más puntera está a la búsqueda de sacar el máximo rendimiento posible al paradigma freudiano. En la última década, se están empezando a trazar los mapas cerebrales que puedan remitir a ciertos conceptos básicos psicoanalíticos como los de Superyo o Ello. Por no hablar de su aplicación al diseño de modelos computacionales y agentes artificiales. Testigo de lo primero son las aportaciones, desde el ámbito de la Neuropsicología, de autores como Solms o Turnbull (véase de ellos, por ejemplo, "The Brain and the Inner World", 2002). Testigo de lo segundo son los trabajos de autores de la Universidad de Viena (por ejemplo, Gruber) que, inspirándose en potentes nociones freudianas, están diseñando modelos computacionales de memoria episódica para agentes artificiales.

¿Estamos ante la antesala de una verdadera revolución, comparable, pongamos por caso, a la introducción de la teoría de los sistemas complejos en los años 50 del siglo pasado o a la emergencia de los estudios sobre Vida Artificial en los años 70, a partir de la teoría de algoritmos genéticos de Holland? O, por el contrario, se tratará de una simple moda, de un simple "bluff", más en la línea de los intentos hace décadas de aplicar la teoría de catástrofes prácticamente a todos los ámbitos. Independientemente de los frutos teóricos y prácticos que puedan perdurar de esta línea de investigación, defendemos en este artículo la necesidad de nuevas perspectivas como ésta, aún cuando las herramientas matemáticas no estén todavía lo suficientemente afinadas como para asegurar su consolidación y perdurabilidad.

Freud fue uno de los primeros autores en afirmar que nuestra vida mental opera de una manera inconsciente y que la conciencia es simplemente una propiedad de una parte de la mente. Muchos científicos cognitivos contemporáneos argumentan que la conciencia tiene una escasa importancia en nuestra vida mental y que muchas de nuestras operaciones mentales son realizadas sin necesidad de la conciencia. Por ejemplo, nosotros podemos recordar inconscientemente a través de la memoria implícita. A partir de 1923 la consciencia no será para Freud un principio fundamental organizador de la mente. Él atribuyó las propiedades asignadas previamente al sistema consciente y preconsciente, al "Ego". Pero sólo una pequeña porción de las actividades del "Ego" era consciente. Su propiedad funcional básica era más la inhibición que la conciencia. En terminología actual, la base del "Ego" sería el control ejecutivo sobre las funciones automáticas de la mente, o lo que Damasio llamaría el "yo autobiográfico". La memoria episódica, que, en definición de Schacter (1996), nos permite recuperar explícitamente las incidencias personales que definen nuestras vidas, es el elemento esencial del "yo autobiográfico". Andreas Gruber, de la Universidad de Viena, ha desarrollado en 2007 un modelo computacional de la memoria episódica, que toma en consideración algunos de los principales conceptos freudianos, en concreto, el de "Ello" y "Yo". Gruber modela la influencia de estímulos internos mediante variables como el nivel de energía, así como los niveles de "impulsos" y "emocionres básicas". Si hay un desequilibrio, los impulsos se ven afectados y pueden iniciar una conducta de búsqueda activa. La toma de decisiones en el bajo nivel es realizada en un módulo de pre-decisión que consta de los módulos de impulsos y emociones básicas. De algún modo, aquí quedaría reflejado el "Ello" de Freud. En cambio, las situaciones percibidas (el "Yo" freudiano) encontrarían cobijo en un módulo de decisión de alto nivel. Las emociones complejas interactuarían con la memoria episódica, buscando situaciones similares a la actual e incluyendo el aspecto emocional.

Es curioso cómo más de 80 años después, la Neurociencia y la Inteligencia Artificial están dirigiendo su mirada hacia el fundador del Psicoanálisis, reverenciado por haber introducido una ruptura esencial en el pensamiento de la humanidad pero, al mismo tiempo, acusado de haber encarnado una metodología acientífica. ¿Nos traerá este siglo una inesperada y fértil síntesis que sitúe definitivamente a uno de los paradigmas más rupturistas en la rigurosa senda de la ciencia?

Dunlosky & Metcalfe: "Metacognition"

El libro que comentamos acaba de ser publicado en septiembre de 2008 por la editorial SAGE. Es el primer manual para estudiantes universitarios sobre metacognición y sus autores son dos de los más prestigiosos representantes de este campo. John Dunlosky es profesor en la Universidad de Kent y Janet Metcalfe es, sin duda, junto a Bjorg y Koriat, la autora más reconocida y activa en esta línea de investigación. Janet da clases de Psicología y Neurobiología en la Universidad de Columbia y dirige un laboratorio, el Janet Metcalfe Lab, en el que se están formando los psicólogos jóvenes más prometedores en la materia.

La obra se divide en una Introducción, un resumen histórico y tres secciones. La primera se titula "Basic Metacognitive Judgments" y ahonda en las ilusiones metacognitivas más relevantes, como los juicios de sensación de conocimiento (FOK), los juicios de aprendizaje, los juicios de confianza y los juicios basados en la fuente. Una segunda sección está dedicada a aplicaciones en las declaraciones realizadas por testigos en los tribunales de Justicia y en el ámbito de la educación y, para finalizar, una tercera sección que concierne al desarrollo de las capacidades metacognitivas a lo largo de la ontogenia de los individuos. En total, cerca de 300 páginas muy cuidadosamente editadas, con numerosos esquemas y de lectura muy agradable y didáctica. Destacamos cómo Dunlosky y Metcalfe emplean un sistema de cajas que actúan de recordatorio de las cuestiones principales y que sirven de gran ayuda a los alumnos. Por otro lado, y es digno de agradecer, no dejan de lado la remembranza histórica y van salpicando el texto con imágenes y referencias de los principales autores que han contribuido al desarrollo del área en las últimas tres décadas (Nelson, Flavell, Schneider, Jacoby...)

Una breve introducción, que da paso al capítulo primero, presenta al lector el modelo metacognitivo de Nelson y Narens. Este modelo define una interacción entre el nivel objeto y un número n de metaniveles, a través de un proceso de monitorización dirigido desde el nivel objeto hacia los metaniveles y mediante un proceso inverso de control.

En el capítulo segundo, se pergeña una historia acerca de los orígenes que se remonta desde el poeta Simónides hasta nuestros días, pasando por una extensa referencia al método introspectivo usado por los herederos de Wundt en la escuela de Würzburg. En los años 60 del siglo pasado, John Hart se planteó de una manera rigurosa investigar la validez del método introspectivo mientras que John Flavell inició la Escuela Metacognitiva de Psicología.

El capítulo tercero toma como referencia los estudios sobre metamemoria para introducir al estudiante en los tipos de medidas e interpretación de los datos más comunes en el área, dando paso al capítulo cuarto, en el cual, por fin, nos adentramos en el primer ejemplo clásico de juicios metacognitivos: los juicios de sensación de conocimiento (en inglés, FOK). Son aquellos juicios en los que el sujeto valora, después de haber estudiado o conocido un item, si conoce dicho elemento. Los análisis experimentales revelan que suele darse una sobreestimación del propio conocimiento en la mayoría de los individuos. De agradecer son las alusiones a las bases neurofisiológicas de este tipo de juicios así como las referencias a los métodos empleados por Lynn Reder y sus discípulos. Como sucede en todos los capítulos del libro, esta sección se cierra con una serie de cuestiones y de revisión de conceptos, de gran ayuda para el estudiante (el número es el apropiado y las preguntas son verdaderamente relevantes para calibrar el grado de asimilación producida).

Los juicios de aprendizaje o juicios (JOL) son abordados en el capítulo cinco y generan un verdadero rompecabezas para los estudiosos de la Educación. Consisten en juicios en los que el sujeto valora el grado de aprendizaje que se ha producido en alguna actividad de estudio. Normalmente suelen sobreestimarse y de ahí surgen problemas tales como la cantidad de tiempo dedicada a repasar o la estructuración general del material lectivo. Factores influyentes en el aprendizaje, tales como la corrección inmediata o postergada de errores o el "feedback" continuo, dependen directamente de esta clase de juicios.

Los juicios de confianza ocupan el capítulo seis y un amplio comentario es dedicado por los autores a analizar las teorías sobre la confianza retrospectiva: por aquí pasan el enfoque heurístico de Tversky y Kahneman (1982) y perspectivas de tipo ecológico, destacando el modelo híbrido de Dougherty (2001).

Los juicios basados en la fuente (capítulo séptimo) implican recordar el origen de un recuerdo o de su contexto.

A partir del capítulo ocho encontramos las aplicaciones de la Metacognición, destacando su estudio para analizar el grado de confianza que han de merecer los testimonios presentados en Tribunales de Justicia. Por otro lado, en el ámbito de la Educación las aplicaciones son básicas, como puede apreciarse en el reciente artículo de Metcalfe y Son (2007).

La última parte de esta obra recensionada se dedica a exponer el desarrollo evolutivo de las capacidades metacognitivas, desde la infancia hasta la vejez. Destaca la crítica o, cuando menos, la introducción de matices, a las últimas contribuciones de Smith, Washburn y otros sobre metacognición en animales. Frente a estos autores, Janet, que es la responsable directa de esta parte del libro, cree que todavía no se puede hablar de la confirmación del descubrimiento de verdaderas capacidades metacognitivas en animales superiores.

Ésta es una monografía universitaria y, como bien se ha resaltado por parte de la editorial, es única en su género. Su lectura ha de ser obligada para cualquier estudiante que desee adentrarse en este fascinante tópico y para cualquier estudioso que quiera encontrar una visión compendiada y unitaria, por fin, de un área a menudo excesivamente fragmentada en múltiples subáreas y publicaciones.

Joaquín Fuster: un revolucionario de la Neurociencia

Queremos rendir homenaje en este blog al científico barcelonés, Joaquín Fuster, uno de los auténticos genios de la Neurociencia del siglo XX y cuyas contribuciones han recibido el reconocimiento de premios tan prestigiosos, como el "The Goldman-Raki Price for Cognitive Neuroscience" y el "George Miller Prize" en 2007, concedido por la "Cognitive Neuroscience Society". Nos acercaremos al médico catalán a través de un análisis de su obra maestra, "Cortex and Mind", pero el lector interesado en conocer el desarrollo de una carrera que abarca más de medio siglo, haría bien en entrar en su propia página web, http://www.joaquinfuster.com/

En su obra de 1995, "Memory in the Cerebral Cortex", Fuster defendió que la memoria a corto plazo, la memoria operativa y la memoria a largo plazo, comparten las mismas redes corticales. Se trataba de una hipótesis que, de manera fértil, hibridaba sus trabajos de los años 50 y 60 sobre sistemas de activación reticular en el cerebro y su descubrimiento, en la década de los 70, de células especializadas en la función mnemónica en primates.

La gran cuestión es si existe una correspondencia entre el orden mental y el orden de las estructuras y procesos que acaecen en el sistema neuronal del córtex. La sinapsis desempeña un papel esencial en la formación de redes cognitivas. Las representaciones neurocorticales de nuestros entornos internos y externos se construyen, en gran medida, por modulación de contactos entre neuronas. Según Fuster, en las áreas motoras y sensoriales, pueden trazarse anatómicamente una serie de caminos corticales hacia áreas asociativas superiores. Estos caminos se componen de fibras ascendentes y descendentes. Las redes neocorticales para la representación cognitiva se desarrollan en la misma dirección que la conectividad cortical. La intersección de redes en aquellas áreas justificaría la representación multimodal de objetos. Es fascinante cómo las redes cognitivas se auto-organizan por auto-asociación.

La estructura interna del neocórtex revela su uniformidad: consiste de seis capas, cada una con su arquitectura de células y fibras. La percepción consistiría en la activación, a través de los sentidos, de una red cortical posterior que, representaría en su estructura asociativa, un patrón de relaciones, presente en el entorno. ¿Qué decir de la memoria? Las memorias almacenadas son redes corticales. Hay que tener en cuenta que la memoria es fundamentalmente una función asociativa. La formación de las asociaciones entre las poblaciones de células corticales que configuran las redes de memoria, tiene lugar bajo el control funcional de las estructuras límbicas, especialmente el hipocampo. La atención, repetición y la práctica son operaciones cognitivas que trabajan, de manera sinérgica, en el fortalecimiento de las sinapsis que forman las redes de memoria del córtex. Precisamente, la consolidación de una memoria consistirá en la modulación sináptica bajo aquellas operaciones cognitivas. A partir de aquí será necesario incidir en los distintos tipos de memoria (a corto plazo, perceptual, ejecutiva...), pero lo esencial de la tesis de Fuster es que su base fisiológica son redes organizadas jerárquicamente en el córtex. Más aún, todo el córtex cerebral podría ser considerado como una "web" cortical global, en la que cualquier población neuronal estaría conectada, directa o indirectamente, con cualquier otra, y la fuerza de la conectividad entre ellas variaría en términos de conexiones entre fibras y de vínculos sinápticos.

Otras funciones cognitivas, como la atención, el lenguaje y la inteligencia se organizarían en torno a los mismos principios citados, siempre teniendo en cuenta la peculiaridad específica de su base anatómica. Pero el Doctor Fuster va más allá y se atreve a hipotetizar acerca del sentido funcional de la cúspide de la actividad cerebral: la conciencia. La conciencia, entendida como el flujo de conciencia al que se refería William James, consistiría en la activación secuencial, más allá de un cierto umbral, de las redes corticales de las distintas operaciones cognitivas mencionadas. Así pues, hemos desembocado en la culminación del edificio pacientemente construido por Fuster: un enfoque que unifica toda la cognición.

Sirva esta breve referencia para rendir tributo a uno de los neurocientíficos más brillantes del siglo XX, por derecho propio en la senda de un Tanzi o un Cajal.

John O´Keefe y Lynn Nadel: ¿un Premio Nobel a la espera?

John O´Keefe es profesor de Neurociencia Cognitiva en el University College de Londres y trabaja en el Departamento de Anatomía y Biología del Desarrollo. Miembro de la Royal Society y de la Academia de Ciencias Médicas, ha obtenido, entre otros, el premio de la Fundación Feldberg por su trabajo en Medicina y en Biología.

Lynn Nadel dirige el programa de cognición y sistemas neuronales en el Departamento de Psicología de la Universidad de Arizona. Junto a O´Keefe ha obtenido el Premio Grawemeyer de la Universidad de Louisville (2006).

Los dos están en el momento perfecto para recibir el Premio que, sin duda, culminaría una carrera profesional absolutamente brillante. Y en la ponencia invitada de O´Keefe al "XXIX Congreso Internacional de Psicología de Berlín" (ya recensionado en este blog), se pudo ver por qué. Titulada "Cognitive maps in rats and men: 60 years on", situó a la perfección las fuentes de las que ha bebido su obra, desde el primigenio concepto de Tolman hasta los mapas actuales de células del movimiento en ratas y en humanos.

Cualquiera que se interne en los ámbitos de la Neurociencia y Psicología suele tener, casi a la primera de cambio, una cierta sensación de escepticismo. Abundan los modelos abstractos sobre funciones cognitivas y capacidades de procesamiento pero escasean las realidades palpables, esto es, los correlatos cerebrales. De esta forma, se ha extendido una especie de escolástica medieval de facultades del alma que, a través del reciente uso de técnicas de neuroimagen postula-y ese es el problema, simplemente "postula"- una curiosa red de localizaciones cerebrales para casi cualquier función cognitiva que se le pueda ocurrir al lector. ¿Qué necesitamos, localizar el supuesto fundamento neurofisiológico de la sensación de hastío de un individuo que ha querido cruzar una calle y el semáforo se ha puesto en rojo? Voilà, no se preocupe el lector, que las zonas X y Z del cerebro del sujeto han quedado suficientemente activadas.

El trabajo de O´Keefe y Nadel ha logrado lo más difícil: dejar de lado la especulación y trabajar sobre un fundamento neurológico perfectamente localizado y controlable: esto es, el ABC de la metodología científica en cualquier ciencia "dura". Se cumplen 30 años de la publicación del libro , "The Hippocampus as a Cognitive Map". Allí intentan responder a una pregunta aparentemente muy de andar por casa, como todas las grandes preguntas: ¿cómo sabemos dónde estamos espacialmente, es decir, cómo nos orientamos? Los autores identificaron un sistema cerebral de correspondencia cognitiva en la sección del hipocampo del lóbulo temporal que actúa como un sistema interno de posicionamiento global: neuronas de posicionamiento usan datos sobre la distancia y las direcciones para acceder a las localizaciones. Dichas células forman "memorias". 

Un roedor se desplaza en línea recta y se activan sus células piramidales del hipocampo. Cada célula se activa sólo sobre una región específica de la marcha seguida por el roedor. Las áreas celulares activadas se representan en rojo y en amarillo. Ochenta mapas celulares se han activado simultáneamente en el área CA1 del hipocampo al explorar la rata su cajón de arena. Sólo se ha activado un 30 por ciento de las células piramidales en este ambiente, puesto que la rata se ha detenido para buscar alimento. En tamaño relativo más grande, encontramos 6 interneuronas.

Las consecuencias de este descubrimiento son enormes: el propio Nadel ha trabajado sobre sus aplicaciones en pacientes con síndrome de Down, amnesia y fobias. ¿Pueden limitarse los efectos de la amnesia retrógrada? Las lesiones isquémicas producen amnesias retrógradas circuncritas en humanos y el único daño observable se encuentra en la región hipocampal CA1. ¿Cuál es el papel de los neuromoduladores en la función del hipocampo? Estos neuromoduladores pueden estar implicados en cambios en el estado del sistema navegacional. El problema de la navegación espacial y el hipocampo son dominios particularmente útiles para el estudio de los neuromoduladores y sus aplicaciones farmacológicas, debido a que nos aportan una muy buena comprensión de la representación y funcionamiento general de una limitada estructura cerebral. Si un neuromodulador (tal como la serotonina o la dopamina) modifica una representación o una función específica, seremos capaces de identificar el cambio informacional producido y mejor comprender el papel desempeñado por ese neuromodulador; mucho mejor que con los limitados métodos biofísicos hoy utilizados.

Hace poco más de 100 años, Santiago Ramón y Cajal descubrió la estructura más fina del cerebro: "las mariposas del alma", en expresión de Francisco Mora. O´Keefe y Nadel han seguido los pasos del maestro y han descubierto "las mariposas de la orientación espacial".Señores de la Academia Sueca de las Ciencias, ¿verdad que merece la pena aceptar la nominación?