La conciencia emerge de los procesos cerebrales

Recientemente la cátedra de ciencia, tecnología y religión ha celebrado un breve seminario de dos conferencias acerca de los mecanismos cerebrales que permiten distinguir el comportamiento humano de una simulación computacional propia de una inteligencia artificial.

Las conferencias fueron impartidas por Carmen Cavada (Facultad de Medicina, UAM) y Juan Pedro Núñez (Facultad de Psicología, U. de Comillas). (Artículo relacionado 1) Los asistentes pudimos profundizar de la mano de estos expertos en el conocimiento de la funcionalidad del cerebro humano para marcar las diferencias específicas con la poderosa inteligencia artificial.

Podemos enunciar ya dos conclusiones básicas de sus intervenciones. Primero, el ser humano es capaz de construir mentalmente escenarios hipotéticos para planificar el futuro en función de su experiencia pasada y del conocimiento de las perspectivas de sus congéneres. Segundo, la mente funciona en un doble modo: la incesante mente inconsciente en procesamiento paralelo y la sutil mente consciente que opera en serie.

De acuerdo con estas conclusiones la sensación humana de tomar decisiones libres requiere la construcción de una conducta adaptada a la información sensorial, emocional y visceral que procesa el cerebro. Así, entenderíamos que la libertad se ampara en una decisión orquestada por la mente consciente que no está determinada de antemano.

En este sentido, los expertos señalaron que la explicación de la libertad exige trascender el modelo mecanicista de la ciencia para que la dinámica neurofísica en la corteza orbitofrontal pueda monitorizar las experiencias, pasadas y presentes, que producen la sensación de estar viviendo libremente.

La idea de vivir en libertad parece necesitar de una ontología de base que lo permita tanto en el nivel físico fundamental como en el nivel psíquico más operativo. Es decir, como fue suscitado recurridamente durante el seminario, es preciso estudiar la naturaleza física de la conciencia. Y es aquí donde me gustaría iniciar una reflexión personal.

¿Qué es la conciencia?

La conciencia es un producto emergente de la materia en actividad psíquica. No conozco una definición mejor, ni importa para conocer su naturaleza física. La falta de definición parece una dificultad insalvable para concretar los objetivos de una investigación científica de la conciencia. Algunos investigadores desisten y olvidan el estudio de la conciencia por ser un fenómeno que no está bien definido. (Artículo relacionado 2).

Cuando me encuentro con preguntas tan difíciles como la definición de la conciencia, suelo trasladar la cuestión al ámbito de las ciencias físicas. A diferencia de las neurociencia, la física ha demostrado una consolidación epistemológica, científica y tecnológica a lo largo de más cuatro siglos de historia. Evidentemente no interrogo al físico por el tema de la conciencia. Pero, ¿y si le pregunto por la definición de materia?

La materia es una realidad que produce actividad física. El físico respondería a la pregunta sobre la materia de una forma parecida a nuestra definición de conciencia. La verdad, diría yo, es que la definición de materia produce la misma insatisfacción intelectual que la definición de la conciencia.

Sin embargo, un físico se olvida de la naturaleza de la materia y se aventura a descubrir más y más estructuras, interacciones y aplicaciones en distintos niveles energéticos. Después, una reflexión holística desde los experimentos y teorías físicas sí nos permite formarnos una idea sobre la naturaleza física de la materia.

Por tanto, pienso que no es necesario una definición de conciencia, ni conocer su naturaleza física para poderla estudiar científicamente. Así lo creen los neurocientíficos. Y así, lo expresan en sus publicaciones.

¿Cuáles son los circuitos neurales de la conciencia?

Existen determinadas regiones del cerebro que entran en actividad neurológica cuando el sujeto psíquico percibe conscientemente el mundo físico. Una persona consciente del mundo necesita permanecer en un estado de vigilia. Cuando el cerebro está en un estado de vigilia entra en actividad el tronco del encéfalo y del hipotálamo. Si no funcionan adecuadamente el cerebro se hallaría en un estado fisiológico incapaz de producir conciencia. También es necesaria una actividad especial del tálamo y la corteza, así como múltiples conexiones talamo-corticales.

No siempre permanecemos conscientemente atentos al mundo exterior. En múltiples ocasiones el cerebro entra en un estado mental que se evade de la realidad y genera una actividad psíquica asociada a la experiencia del ensimismamiento. Es el denominado default mode que desatiende por un tiempo el aquí el ahora y se desentiende de la realidad inmediata. Solo la mente inconsciente permanece activamente procesando los cambios del entorno y si es necesario desencadena un proceso de alarma que devuelve el control a la mente consciente.

Pues bien, durante el estado consciente por omisión se activan tres regiones principales del cerebro: la corteza prefrontal medial, la corteza parietal lateral y el denominado precuneo. Se tratan de corteza asociativas que no están involucradas directamente en el procesamiento de los registros sensoriales. Estas tres regiones del cerebro manifiestan múltiples interconexiones mutuas cuyo dinamismo varía según el sujeto revisa su autobiografía, visualiza el futuro, analiza una situación moral o cuando se asume la perspectiva de otro individuo.

De alguna manera el cerebro produce en el estado por omisión simulaciones de situaciones futuras con relevancia para el sujeto. El cerebro recrea escenarios hipotéticos para someterlos a un análisis preventivo que nos prepara virtualmente para enfrentarnos a una situación con cierta probabilidad de llegar a ser real. Evidentemente la previsión y la visión real de los acontecimientos difieren notablemente. Pero aun con diferencias el cerebro está entrenado en el default mode para responder con éxito ante contextos semejantes.

¿Cómo explica la neurociencia la pérdida de conciencia?

Hemos visto hasta el momento cómo la actividad del cerebro es incesante. Incluso cuando pensamos que estamos ociosos en realidad el cerebro trabaja en el estado por omisión. Sin embargo también es posible estudiar la actividad del cerebro en pacientes que sufren algún estado patológico de conciencia como es el caso de los estados vegetativos.

En los estados vegetativos existe una anomalía en la comunicación entre el tálamo y la corteza cerebral. Cuando algunos pacientes recuperaron la conciencia tras sufrir estados vegetativos temporales su actividad talamo-cortical fue progresivamente asemejándose a la de otros individuos conscientes que servían de control durante la monitorización. Especialmente relevante en los estados vegetativos es la ausencia total de actividad neural en el precuneo.

Igualmente es posible desvanecer la conciencia de manera inducida en un paciente mediante el uso de anestésicos. Los estudios de neuroimagen en pacientes sedados revelan que la máxima depresión de actividad cerebral se localiza principalmente en el tálamo. Estudios complementarios apuntan que el hipometabolismo del tálamo es inducido por la reducción de la actividad cortical debido a la conectividad talamo-cortical.

Sin llegar a situaciones radicales de pérdida global de conciencia, podemos conocer qué regiones de la corteza cerebral deben mantenerse activas para tener conciencia de las sensaciones. Está demostrado que es posible sentir de forma inconsciente. Es decir, el cerebro procesa la información sensorial del mundo sin producir una realidad consciente. Un ejemplo muy recurrido de esta percepción inconsciente es el caso de la denominada visión ciega donde el paciente percibe su campo visual de manera inconsciente.

Otro caso de disfunción parcial de la conciencia se ha estudiado con pacientes que no reconocen algunos de sus miembros como propios. Nos referimos a anomalías conciertes en la propiocepción de la persona. Generalmente estas pérdidas de la conciencia de alguna parte del propio cuerpo se correlacionan con una actividad anómala en la corteza insular.

¿Por qué investigar la naturaleza física de la conciencia?

La ciencia ya no puede dejar al margen el fenómeno de la conciencia. No es posible dejar fuera del estudio científico la realidad de la conciencia porque además de ser un hecho es también un fenómeno provisto de una importante carga experimental. La conciencia es un fenómeno observable muy vinculado a lo material.

No hay evidencia de una conciencia fuera del ámbito material. Es más, hemos visto que existe todo un correlato de actividad neurológica bien estudiado por las neurociencias cuyas anomalías manifiestan estados patológicos de conciencia. La conciencia es un fenómeno más de actividad de la materia. Y como fenómeno de la materia puede ser estudiado por las neurociencias.

Ahora bien el fenómeno en sí es algo escurridizo. No sabemos cómo emerge la conciencia de la materia. Desconocemos cómo explicar la realidad consciente a partir de entidades no conscientes. Apenas contamos con indicadores para cuantificar los niveles de conciencia. Pero todas estas carencias no deberían dejar en el olvido científico la tentativa de buscar un modelo neurocientífico de la conciencia.

En realidad, tampoco sabemos cómo emerge la materia, ni conocemos cómo explicar la materia a partir de entidades no materiales, ni siquiera podemos entender qué puso en marcha la actividad física de la materia. La naturaleza física de la materia es hoy tan enigmática como lo fue siempre.

El gran logro de los físicos ha sido poner cotos en esta realidad material enigmática. La materia es inconmensurable. Los físicos solo trabajan con magnitudes que expresan las variaciones conmensurables relativas a los procesos físicos que acontecen en esos cotos de realidad.

Hablamos así de la masa de los cuerpos en campos gravitatorios, o de energía interna de los cuerpos en un campo térmico, o de carga eléctrica de los cuerpos por su interacción con un campo electromagnético, o de fusión y fisión de partículas subatómicas en el interior del coto nuclear.

Como vemos, los físicos han sabido acotar y definir acertadamente sus espacios y sus medidas. Y lo han hecho bien, porque parecen dominar los procesos físicos: los explican, los predicen y los rinden tecnológicamente. Sin embargo, no podemos decir que se haya desentrañado el enigma de la naturaleza física de la materia.

La materia, tal y como se manifiesta, parece tener actividad física (partículas, campos, niveles energéticos…) y también actividad psíquica (sensaciones, percepciones, niveles de conciencia…). Si la materia es lo empíricamente dado y experimentalmente digna de ser reconocida por su actividad psico-física, entonces es plausible abordar un estudio de su naturaleza en clave monista. (Artículo relacionado 3).

La materia es lo que es y hace lo que hace por su naturaleza. La materia es lo dado y su funcionalidad es crear la actividad física y psíquica que hacen emerger los procesos psicofísicos.

Supuesto esto, estudiar la naturaleza física de la conciencia puede ser una tarea fructífera para los neurocientíficos. Podría iluminar el modo natural de parcelación de la materia en los distintos cotos que permiten los procesos dinámicos de actividad psicofísica. En este sentido, la conciencia pudiera entenderse como la actividad psíquica que emerge en la materia cuando la física alcanza un nivel de compartimentación de elevada sofisticación estructural y complejidad interactiva entre el sistema y su entorno.

¿Cuándo se inicia el flujo de la conciencia?

En recurridas ocasiones se usa el término flujo de conciencia. Es un concepto vago que pretende representar la incesante actividad cerebral que acompasa la formación del estado consciente.

De acuerdo con la lógica que hemos seguido podríamos decir que el cerebro es un órgano con actividad física. Tiene una masa, soporta flujos de sangre, alberga campos eléctricos… Pero sabemos que la funcionalidad propia del cerebro es producir actividad psíquica. Hablamos de que el cerebro produce la mente.

Podemos reconocer experimentalmente esta actividad psíquica del cerebro a partir de la modulación de su actividad física a gran escala. La mente no la identificamos con tal o cual actividad física localizada. No nos referimos a la mente como la actividad eléctrica presente en un conjunto de neuronas.

Cuando decimos que el cerebro goza de actividad psíquica percibimos una modulación de toda su actividad física en conjunto. La mente se reconoce cuando aparece cierta coherencia global en la actividad física del cerebro. Y es posible registrar esta actividad psíquica mediante electroencefalogramas que expresan la modulación eléctrica en el cerebro o mediante magnetoencefalogramas que plasman la sinfonía neural entre distintas regiones cerebrales.

Es evidente que el cerebro puede entrar en actividad psíquica. La mente es la evidencia sensible de que el cerebro es un órgano con actividad psicofísica. Cuando empieza a funcionar la mente importa más lo global que lo local. Con la mente el cerebro entra en un estado de autorregulación.

La actividad física localizada por ejemplo en el pulso eléctrico que recorre el axón de una neurona aislada hasta liberar un neurotransmisor en un acoplamiento sináptico no es importante en el funcionamiento del cerebro en su conjunto.

La coordinación eléctrica de una red neuronal es crucial para producir una sincronización entre distintas regiones cerebrales. Pero lo relevante cuando el cerebro entra en actividad psíquica es el aprovechamiento de estas autopistas eléctricas para iniciar una interactividad novedosa que identificamos con la mente.

La interacción psíquica del depende de su actividad física, pero no se limita a una interactividad electromagnética clásica. Esta interacción psíquica que emerge de la actividad física dota al cerebro de un orden nuevo que ocasionalmente puede regular la actividad puramente física.

Una variación sutil en la actividad física neuronal ante la llegada de un estímulo sensorial puede desencadenar una remodelación de la interactividad psíquica del cerebro orientada a que el conjunto atienda esa perturbación física.

Sin embargo, cuando la actividad física cambia violentamente las interacciones físicas dominan y no hay lugar para que emerja la interacción psíquica. Entonces el cerebro pierde su funcionalidad psíquica. La mente se desvanece.

Si aceptamos que el cerebro es materia capaz de entrar en actividad física y psíquica, entonces el estado natural del cerebro es generar la mente. Podríamos identificar el default mode del cerebro como el estado natural donde domina la interactividad psíquica sobre las interacciones físicas. El cerebro diríamos hace lo que tiene que hacer. Es decir, funciona física y psíquicamente produciendo la mente.

Un estímulo externo suave varía las condiciones físicas y la mente reorganiza el funcionamiento neurológico para registrarlo con la mayor sensibilidad. Decimos entonces que el cerebro sale del default mode y centra conscientemente su atención en un suceso presente. El sujeto psíquico se hace consciente de la realidad.

El flujo de la conciencia es esa sucesión de momentos de percepción de la realidad que se alternan con los estados de default mode. La mente va y viene entre lo consciente y lo inconsciente. La actividad psíquica del cerebro modula el flujo de la conciencia.

¿Cómo podría la física explicar la conciencia?

En física existen sistemas con una dinámica en cierto modo similar a la de la mente. Es decir, existen sistemas físicos con un dinamismo interno entre modos de funcionamiento dispares que nos recuerdan al modo consciente de la mente y su complementario default mode. Nos referimos a los sistemas que oscilan entre un modo cuántico y un modo clásico de funcionamiento.

No pretendemos decir que estos sistemas dinámicos que operan en el límite de lo cuántico y lo clásico sean sistemas conscientes. Son sistemas con actividad física y un comportamiento similar al de la mente.

Cuando el sistema físico se halla en un estado cuántico goza de mayor unidad y autonomía con respecto a su entorno. Diríamos que el sistema se encuentra en su particular default mode. Así como lo propio de la actividad psíquica del cerebro es modular sus operaciones físico-eléctricas, lo propio de la actividad física es estar en coherencia cuántica a nivel fundamental.

La coherencia cuántica de la materia se desvanece cuando el sistema sufre una interacción física más intensa con su entorno que su propia interactividad cuántica. Entonces ocurre el denominado proceso de decoherencia que lleva el sistema desde el modo cuántico a la concreción clásica.

De la misma manera el default mode del cerebro se desvanece cuando la interacción física del estímulo exterior es mayor que la interacción psíquica que produce la mente. El cerebro pasa de un estado de ensimismamiento a la concreción clásica de un flash de conciencia.

El flujo de la conciencia lo entenderíamos como el conjunto de transiciones entre el modo cuántico-inconsciente del cerebro y el modo clásico que acompaña al estado consciente.

Así pues, una estructura capaz de regularse alrededor de la difusa zona de transición cuántico-clásica y de abrir canales sensoriales con su entorno podría autorregularse al tiempo que se abre en ese proceso regulativo a la experiencia del mundo. Y durante pequeños lapsos el sistema y parte de su entorno entran en coherencia mutua hasta que la interactividad física rompe este proceso psicofísico.

El cerebro podría ser este sistema. Un sistema que produce las condiciones físicas para servirse del poder de las transiciones cuánticas y ser capaz de autorregularse en unidad con la información física recibida por los sentidos.

Si postulamos que la mente es capaz de funcionar así, una parte del cerebro crece en coherencia cuántica con el entorno hasta que la interactividad física trunca el proceso. La mente se abre al mundo y cada vez que el mundo trunca el proceso experimenta un flash de conciencia. La rápida sucesión de los estados de conciencia lo identificaríamos con el flujo de conciencia.

¿Hacia un modelo científico de la libertad?

Cuando decimos que el mundo está en mi cabeza es posible que sea una afirmación literal. El cerebro entra en coherencia con la información de la realidad y la mente lo regula todo unitariamente. Entonces, el cerebro alucina la realidad. Sí, especialmente en el default mode. Pero por su naturaleza física la ilusión está sometida al principio de realidad que pauta la sensación del mundo.

Es en un estadio especulativo posterior, supuesta esta naturaleza psicofísica de la materia, donde tendría sentido abordar cuestiones de mayor calado como la libertad.

Con relación a la sensación de libertad tan improcedente es una física determinista basada en la mecánica newtoniana, como una física puramente indeterminista. Tan intransigente con la experiencia de libertad es una física cerrada en un futuro predicho por sus leyes y las condiciones iniciales (mecánica laplaciana) como una física que queda al albur de las fluctuaciones azarosas del caos cuántico.

La experiencia psíquica de ser sujetos libres en el mundo físico debería quedar amparada por procesos físicos que sobreviven al azar cuántico sin perder la coherencia cuántica que evita caer en el determinismo clásico. En esta frontera parece situarse la realidad psíquica.

La libertad. La libertad para algunos es una experiencia irreal generada por el cerebro. Una ilusión. Pero tan real como la vida misma. Tan real como la experiencia del yo, del propio cuerpo, del mundo y de esa constante alucinación que denominamos nuestra realidad. Podemos dudar de todo. (Artículo relacionado 4).

Y puestos a dudar, dudamos de nosotros mismos y hasta de la propia duda. La duda da mucho juego. El juego de la realidad conduce a la duda. Y existen tantos niveles de duda como de realidad. (Artículo relacionado 5).

Bibliografía

BEJAR, M. (2011), The Quantum Mind: the Bohm-Penrose-Hameroff model for consciousness and free will: theoretical foundations and empirical evidences. Pensamiento: Revista de investigación e Información filosófica, ISSN 0031-4749, Vol. 67, Nº 254, 2011 (Ejemplar dedicado a: Ciencia, filosofía y Religión . Serie Especial nº 5), págs. 661-674.

Manuel Béjar es profesor de ciencias físicas y miembro de la cátedra CTR, licenciado en Ciencias Físicas y Doctor en Filosofía.