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http://www.wmaker.net/tendencias/index.php?action=article&id_article=95716&preaction=nl&id=77837&idnl=2236&El cerebro humano prefiere predecir antes que reaccionarUna investigacin europea descubre por qu algunos deportistas juegan con ventajaEl cerebro humano reacciona a determinados movimientos externos antes de que se produzcan, segn han comprobado neurlogos europeos. Estudiando el comportamiento de 22 voluntarios, han comprobado que la onda cerebral que rige los movimientos, conocida como potencial de preparacin, se registra antes de que el movimiento sea observado, lo que explica las ventajas que en ocasiones algunos deportistas muestran sobre sus adversarios. Aunque la prediccin no ha sido considerada como una forma de conocimiento, despus de este experimento la cuestin queda planteada. Por Eduardo Martnez.El cerebro prefiere predecir antes que reaccionar a los movimientos de otro, segn los resultados de una investigacin de neurlogos europeos que acaba de publicar la revista Nature Neuroscience

La investigacin se desarroll en el Instituto de Ciencias Cognitivas de Lyon (Francia) y cont con la participacin de 22 voluntarios que a lo largo de 2003 se prestaron a un curioso experimento.

En el experimento, los voluntarios vean dos vdeos. En uno de los vdeos, una mano apareca situada cerca de un objeto verde dispuesta a tomar el objeto. En el otro vdeo, otra mano apareca situada cerca de un objeto rojo y no se mova.

Los voluntarios tenan bajo observacin, mediante electroencefalograma, su actividad cerebral y muscular. En la primera parte del experimento, el voluntario ve la misma escena en los dos vdeos: una mano inmvil. Pero est preparado para observar cualquier movimiento.

Cuando el objeto del vdeo es verde y el voluntario espera un movimiento, su sistema motor se activa, sin que l se d cuenta. El voluntario es inconsciente del mecanismo cerebral que prepara una reaccin motriz.

Potencial de preparacin

Los investigadores midieron en esa fase del experimento una onda cerebral especfica, llamada readiness potential o potencial de preparacin. Las dos principales regiones donde se registra este potencial de preparacin motriz (PPM) son el vertex y una zona que corresponde al rea cerebral motriz que controla los movimientos de la mano derecha.

El PPM es un pico de actividad cerebral que se desencadena habitualmente cuando se realiza un movimiento voluntario e incluso cuando un movimiento es slo observado.

En el experimento, este potencial de preparacin se registr antes de que el movimiento fuera observado. Eso pico de actividad se produjo nicamente a partir de los indicios de que ese movimiento iba a ocurrir porque el color del objeto era verde.

Lo que revela el experimento es que el cerebro desencadena la actividad neuronal en funcin de la expectativa de un movimiento, y no en funcin del movimiento en s mismo.

En el vdeo, un objeto pasa del azul al violeta y el voluntario anticipa estos cambios de color, pero ninguna zona motriz cerebral queda registrada. Para los investigadores, esta reaccin pone de manifiesto que el sistema neuronal es esencialmente predictivo, ms que reactivo.

Ventaja deportiva

Este descubrimiento explica por ejemplo comportamientos deportivos. Muchas veces, durante una competicin, un jugador es capaz de anticipar sus reacciones al movimiento del contrario, antes de que se produzca realmente, obteniendo as una ventaja capital sobre su adversario.

Muchas personas asimismo utilizan esta capacidad predicitiva del cerebro para anticipar sus propios movimientos antes de haberlos iniciado. Por lo general se le denomina a este proceso imaginera motriz, una tcnica de simulacin mental que muchos deportistas utilizan en sus entrenamientos.

Tal como explicamos en un anterior artculo, la imaginera motriz es una tcnica que consiste en representar mentalmente los movimientos fsicos necesarios para un buen ejercicio, que ha demostrado su eficacia para la recuperacin de determinadas lesiones.

Las consecuencias de este descubrimiento no se conocen todava, pero se espera poder determinar si este sistema motor figura asimismo en los recin nacidos, para comprobar si su sistema neuronal est conectado a edades tan tempranas.

La prediccin se entiende como un proceso mental capaz de prever hechos que todava no han ocurrido, pero hasta ahora no ha sido considerada como una forma de conocimiento. Despus del experimento de Lyon, la cuestin queda planteada.Eduardo Martnez28/11/2004http://www.wmaker.net/tendencias/index.php?action=article&id_article=95646&preaction=nl&id=77837&idnl=2236&Manejar mquinas con el pensamiento, inquietante desarrollo de las neurocienciasSi supiramos qu lenguaje hablan las neuronas podramos jugar con las ideas como jugamos con los brazosCmo ordena y organiza la mente el movimiento muscular? Qu ocurre con los pensamientos cuando ningn msculo responde; es decir cuando cesa toda posibilidad de comunicacin? Las neurociencias han dado pasos gigantescos, a punto que algunos elementos mecnicos responden ya a impulsos cerebrales. Pero como todo prodigioso avance cientfico, estos desarrollos plantean inquietantes problemas de dominacin y control de unos pases sobre otros. Una notable iniciativa cientfica en Brasil intenta acotar el peligro. Por Mariano Sigman.El mundo es ancho y ajeno, la famosa novela del peruano Ciro Alegra, prest su ttulo a Borges y Bioy Casares, quienes as titularon un fragmento de sus Cuentos breves y extraordinarios, donde cuentan que Dante, en el captulo XL de La vida nueva, refiere que al recorrer las calles de Florencia se sorprendi al encontrar peregrinos que nada saban de su amada Beatriz.

Siguiendo la premisa del libro, este texto irreducible desprovisto de toda literatura sintetiza una idea esencial: la limitacin intrnseca de la comunicacin, lo opaco e impermeable que es el cuerpo a algunas sensaciones. Es curioso y provocativo que Borges, un literato por excelencia, elija una recopilacin que adolece de literatura para manifestar esta soledad tan fundamental.

Hubiese valido tambin para su coleccin el fragmento-pregunta de Cioran: Por qu no podemos permanecer encerrados en nosotros mismos? No sera ms fecundo abandonarnos a nuestra fluidez interior, sin ningn afn de objetivacin, limitndonos a disfrutar de todos nuestros ardores? .

A sus 22 aos, en Sibiu, Transilvania, escribir sobre estos temas era para el escritor rumano un asunto de vida o muerte. En su prlogo escribi: En semejante estado de espritu conceb este libro, el cual fue para m una especie de liberacin, de explosin saludable. De no haberlo escrito, habra, sin duda, puesto un trmino a mis noches .

Si el fragmento del Dante sintetiza la distancia infinita entre dos mundos subjetivos (conocida menos graciosamente por la imposibilidad de compartir el dolor, por ms empata que se tenga), Cioran resume en su texto y en su praxis dos elementos fundamentales a esta historia: la necesidad imperiosa de comunicar y lo burdo que resulta objetivar (en una palabra, un gesto, un cuadro) los estados internos difusos. Cunto hemos resumido un pensamiento al materializarlo en palabra?

Dependencia muscular

Resumida o no, ms o menos burda segn el lenguaje utilizado gestual, simblico, corporal, literario la comunicacin alivia. Y como suele suceder con la mente humana, en la patologa encontramos aquellos ejemplos que evidencian mejor las necesidades mundanas.

Enfermedades que resultan en rarezas que exacerban fenmenos a los que en su discreta o tenue omnipresencia nos acostumbramos. En este caso, el Dante de la profunda soledad es el paciente de Esclerosis Lateral Amiotrpica, una enfermedad gentica que hizo clebre Lou Gerigh, un hijo de inmigrantes alemanes y leyenda mxima del bisbol.

Despus de doce aos de fama interminable con los New York Yankees, Gerigh se retira por una enfermedad hasta entonces poco conocida que limitaba progresivamente su tono muscular. Evidente paradoja: cmo practicar deportes sin msculos? Pero en su lmite, la prdida de tonicidad se vuelve mucho ms restrictiva. Sin msculos no se habla, no se asiente con la cabeza, no se guia un ojo ni se re; en fin, sin msculos nadie se comunica.

Vctima de una enfermedad similar, Jean Dominique Bauby escribi Le scaphandre et le papillon (1) con el grito del ltimo msculo. Guiando con el ojo izquierdo para asentir o negar cuando se le presentaba una letra, dict, letra por letra, estos cuadernos de viaje inmvil.

Pasado ese punto, en esa aparente fina diferencia en la que se pierde el ltimo msculo, se produce un cambio total: la escafandra se vuelve opaca, el encierro es total. Y en ese punto, donde una mente lcida ha perdido todos sus canales para fluir al exterior, se da uno de los encuentros recientes ms importantes entre investigacin bsica, terapia, tecnologa y cyborgs.

La base material del pensamiento

Es que en el ltimo siglo explot el viaje frankensteniano de fisilogos, psiclogos y otros tantos logos, destinado a entender la base material del pensamiento. La gesta, que lleva ya casi dos mil aos de continuo esfuerzo desde los primeros (y notables) esfuerzos de Galeno en el siglo II despus de Cristo (2), no slo no es trivial, sino que ms bien se hace imposible.

Aun los gestos cognitivos ms sencillos suceden en completa introspeccin. Cmo hacemos para mover un brazo? No sabemos. Alguna vez, en la temprana infancia, aprendimos. Por repeticin y fiasco. Por observacin y consistencia de un esfuerzo mental que para nosotros es invisible. Lo nico visible es el brazo que se mueve. La materializacin de un proceso mental.

Pero asumimos algn gesto mental consistente resulta en actos motores, en sensaciones o en ideas repetibles. Y esta idea es la que ha sido progresivamente (y con cierto xito) puesta a prueba por directa inspeccin.

De varias maneras hoy es posible registrar la actividad del teatro de neuronas y se encuentra que algunas, o algunos grupos, se activan sistemticamente, formando patrones consistentes, frente a una larga variedad de procesos cognitivos ms o menos elaborados.

Como con cualquier cdigo descifrado, esto permite al dueo del cdigo meterse a voluntad en el dilogo (y sta es en realidad la mejor prueba de que el cdigo se conoce). Si supiramos qu lenguaje hablan las neuronas, si pudisemos traducir cada acto en su representacin mental, podramos jugar con las ideas como jugamos con los brazos. Y esto hoy, de manera limitada y algo burda, ya se hace.

Ya sea estimulando neuronas que produzcan sensaciones especficas (drogas electrnicas) o que dirijan los brazos de un involuntario protagonista-espectador que se convierte en marioneta del experimentador, o ya sea del otro extremo de la cuerda, conectando el cerebro a implantes mecnicos que sepan interpretar sus comandos.

As, la relacin hombre-mquina puede empezar a prescindir del msculo. Por qu establecer un comando que mueva el brazo para mover el volante y no tener directamente un volante que entiende y responde directamente a una orden del sistema nervioso?Cambio infinito

Cuando no hay msculos que puedan mover el brazo, esta alternativa se vuelve no ya un prurito mximo de la vagancia, sino la nica alternativa para no permanecer encerrados en s mismos. Hoy, por ejemplo, es posible que un paciente de ALS, incapaz de mover un msculo, dirija un teclado directamente desde su mente (3).

El cambio es infinito: de una incomunicacin total a una ventana burda, lenta, pero ventana al fin, para salir del encierro interior. Y hoy, el campo conocido como interfases mquinas-cerebros, ha explotado y se encuentran distintos grupos que han entrenado monos para dirigir con su mente brazos u otros dispositivos mecnicos. Las pelculas son impresionantes.

En un principio el mono mueve su brazo a la par que el robot, como si no pudiese disociar su nuevo brazo mecnico de los suyos. Despus de un tiempo slo se ve una mueca de esfuerzo en la cara, denotando un gesto complicado, y finalmente se produce el momento mgico, donde el mono descubre que para mover el nuevo brazo mecnico basta con pensarlo. Entonces, relajado, dirige el robot desde su mente por ejemplo para recoger una uva y llevrsela a la boca (4).

El avance es notable y no faltar mucho para que el objeto dirigido no sea un brazo sino otro mono, o varios, o cualquier otra mquina. Un punto importante es que para mover precisamente un brazo (mecnico o no) un mono o uno mismo, para el caso no slo tiene que iniciar un gesto motor, sino adems observar la trayectoria para eventualmente corregirla o simplemente para saber dnde detenerse o desviarse de ser necesario.

Regreso evolutivo

Aprender que hay una porcin del mundo (el cuerpo) que uno controla a voluntad, un crculo entre las acciones y los sentidos, es un paso importante en el desarrollo de la identidad; por ende, la posibilidad de que una extensin no acotada del cuerpo establezca un panorama de cambios radicales.

Los lmites posibles ya han sido de alguna manera explorados en la literatura, en los sueos y en el cine. Una red conexa de identidades subjetivas (si es que entonces puede hablarse de subjetividad) de manera tal que yo pueda sentir lo que ella siente, no por empata, no por el contagio de un gesto, sino por el fluir directo de una suerte de cerebro colectivo.

Este viaje implica un regreso curioso en la historia evolutiva, en la que hemos desarrollado una carcasa de impermeabilidad (el cuerpo). Podremos sentir todos por todos en una especie de naranja mecnica sofisticada donde el dolor del otro, ya no por asociacin sino por experiencia misma, nos duela de igual manera que el nuestro?

O menos ficcional y ms preocupantemente, dada la evidencia de que la armera inteligente result ser bastante idiota: un ejrcito de cyborgs controlado por chimpancs sentados en sus jaulas y ganando jugo y pasas cada vez que destrozan un enemigo; o pilotos de un F-35 pilotando a velocidades inverosmiles porque dirigen los controles del avin desde la mente.

Tecnologa y patologa

Y cuando la tecnologa no se mezcla con la patologa, sino con el potencial blico, la geografa y las fuentes de los subsidios se vuelven pertinentes. Las fbricas ms prolficas de cyborgs se encuentran, como es presumible, en Estados Unidos. Pero, como tambin era presumible, sus progenitores fueron importados de distintas partes del planeta.

De un lado de la cuerda (los chips que controlan marionetas biolgicas) Sanjib Talwar, nacido y educado en Bombay, dise en Brooklyn sus hoy clebres robo-ratas que se desplazaban por un laberinto siguiendo sus rdenes y girando cada vez que se les indicaba.

La magia de la domesticacin no habra sido tan impresionante (a fin de cuentas uno puede instruir a un perro para que venga cuando a uno le da la gana), si no fuese porque las rdenes eran transmitidas a travs de dos cables implantados en la cabeza y porque las ratas obedecan sistemticamente cada vez que se les indicaba y porque al hacerlo un tercer cable estimulaba centros que regulan la sensacin de placer.

Adems de navegar por el laberinto, las ratas, bajo las rdenes electrnicas, trepaban rboles, salan a la intemperie a plena luz, hacan equilibrio sobre una va de tren y otra serie de cosas que una rata jams hubiese hecho.

Del otro lado de la cuerda, Miguel Nicolelis, un brasileo barbudo y tan o ms fantico del ftbol que de su propia ciencia, educado en San Pablo, se ha convertido desde North Carolina la cara ms visible de las interfases mecnicas, incrementando exponencialmente el control directo de dispositivos electrnicos desde la mente animal, al punto que sus monos hoy parecen haber incorporado el brazo robtico como una parte de su cuerpo (5).

Nicolelis y Talwar han logrado tal vez dos de los ejemplos ms impresionantes de interfases mquina-cerebro. Ambos se formaron en la escuela de Jonathan Chapin y ambos compartieron (entre otros) un mega subsidio del DARPA (US Defense Advanced Research Project Agency) de 24 millones de dlares, lo que significa casi el 10 por ciento del total presupuestario del DARPA (6). Las brujas no existen, pero que las hay, las hay.

Razonamiento conspirativo

Estar subsidiado por el DARPA no significa necesariamente trabajar para el mal, pero sus mismos protagonistas saben que si bien el dinero del DARPA sirve para subsidiar proyectos ms osados, viene acompaado de un permanente proceso de revisin que quita tiempo y fuerza y de una sospecha generalizada, al menos de una buena parte de sus colegas.

El razonamiento conspirativo y preventivo (nadie puede medir con certeza el uso de estas tecnologas) supone que si el proyecto tiene tamao apoyo de un organismo de defensa implica que esta investigacin ha de ser lo suficientemente importante como para que preocupe que su gnesis est tan ligada al desarrollo militar.

Y mientras algunos cientficos se cuestionan si corresponde aceptar o no ciertos subsidios, del otro lado, las administraciones ms conservadoras (no slo de Estados Unidos) se cuestionan si acaso deberan existir estos subsidios, o por lo menos bajo qu condiciones. Y como suele ser el caso, este tipo de reflexiones emergen de las administraciones ms conservadoras.Vieja historia

La historia no es nueva. Donald Horning, el secretario de Ciencia del presidente Lyndon Johnson, comenz una cruzada contra la utilizacin de fondos pblicos destinados a financiar la investigacin fuera de Estados Unidos. Uno de sus agredidos directos fue Stephen Smale, entonces profesor de la turbulenta Universidad de Berkeley de los sesenta, colega de Theodore Kaczynski, el Unabomber y miembro de cuanta organizacin existiese contra la guerra de Vietnam.

Smale termin de pasar a la lista negra cuando al recibir en Mosc en 1966 la medalla Field (el equivalente al Premio Nobel para los matemticos) se despach contra la poltica estadounidense en Vietnam (por cierto, a la vez que contra la poltica sovitica en Hungra).

Diez aos antes, cuando los mritos que le valdran el premio an estaban por gestarse, en el Instituto de Estudios Avanzados de Princeton (IAS) dirigido por Oppenheimer y donde morara hasta sus ltimos das Albert Einstein, Smale conoci a los matemticos brasileos Elon Lima y Mauricio Peixoto, quienes lo convencieron de que finalizase su trabajo en Ro. Y fue en Copacabana donde estableci uno de los pilares de la matemtica moderna, explicando geomtricamente cmo el determinismo puede resultar en lo incierto (7).

Cuando no estaba en la playa, Smale trabajaba en el IMPA (Instituto de Matemtica Pura y Aplicada), entonces sostenido en una estructura precaria y que hoy, ya instalado desde 1981 en la paz buclica de la floresta de Ro, sigue siendo la nica demostracin vigente de que puede existir en Brasil una institucin de primer nivel cientfico y una escuela formadora de matemticos para toda Amrica Latina.

Historia repetida

Hoy, como en los sesenta, se plantea el conflicto entre Estados Unidos y el resto del mundo, generando al mismo tiempo una confrontacin con la academia local. La burbuja se hace ms permeable y los campus universitarios dejan de ser una meca ilusoria donde se vive en Estados Unidos sin que uno llegue a enterarse. Al mismo tiempo, renace un tercermundismo resistente y confrontante. En este contexto y siguiendo aquello de que en cada oportunidad los emigrados vuelven en hordas, parece repetirse en parte la historia.

Nicolelis, junto con otros jvenes investigadores de punta repartidos entre Estados Unidos y Europa, planean una vuelta colectiva a un centro en Natal, norte de Brasil. Plan ambicioso: un centro de investigacin de punta en una de las ms ambiciosas ramas de la ciencia funcionando en una de las provincias ms pobres de un pas pobre.

El proyecto tiene un respaldo importante del gobierno de Lula y el potencial consejo incluye a cientficos de la talla de Torsten Wiesel (uno de los pocos galardonados con el Premio Nobel por contribuir al entendimiento del sistema nervioso) o Bruce Alberts, presidente de la Academia de Ciencias de Estados Unidos. El mismsimo Lula visitara pronto la Universidad de Duke, donde Nicolelis tiene su laboratorio, para apoyar el proyecto.

Adems, el proyecto Natal incluye desarrollar en conjunto el Instituto del Cerebro, una escuela experimental y un centro de interaccin psiquitrica. Terapia, investigacin y ciencia compartiendo un mismo espacio, con la premisa parecida de hacer algo distinto a lo que en cada campo ha sido establecido. Y en Brasil.

El Norte del Sur

Por qu Natal? Porque es el norte del sur y porque forma un tringulo casi equiltero con Europa y Estados Unidos. Por la osada de desarrollar al mismo tiempo un campo de investigacin y una regin y exagerar aquello de llevar la gnesis del conocimiento donde ms se necesita.

Pero tambin porque hay un cierto caudillismo curioso en las vueltas acadmicas (y tal vez en todas las vueltas) a Latinoamrica. Cada investigador afamado en su viaje al centro del planeta no es reincorporado a una maquinaria existente (en el caso de Brasil en Ro y San Pablo) sino que vuelve fundando su propio nicho. En parte por la difcil pelea contra los dinosaurios establecidos y avejentados en cierto proteccionismo, que defienden el terreno contra quien viene a cuestionarles su existencia.

Pero tambin por un estilo mucho ms personalista caracterstico de las provincias del sur y por la idea tan latina de la voluntad infinita de una persona contra el orden de la norma. Queda esperar que no estemos en presencia de una nueva edicin del eterno ciclo entre Cronos y Zeus, en el que los viejos tiranos son derrocados por los futuros dspotas.

Vuelta al eterno ciclo?

La historia de la ciencia no es una ciencia exacta y la historia del IMPA no prueba ni mucho menos que cualquier emprendimiento de punta en Brasil, con una vanguardia consecuente, deje una huella que trascienda la historia de sus fundadores.

Pero s sugiere la importancia de que Lima y Smale hayan estado en el lugar, proponindose hacer ciencia sin ningn complejo, en el momento de explosin de una nueva disciplina de la que ellos fueron protagonistas, para que 40 aos despus el IMPA siga siendo la referencia matemtica en Amrica Latina.

Aqu la historia sea tal vez aun ms relevante. Porque la propuesta de la neurociencia de avanzada puede ser revolucionaria y porque se trata nada ms y nada menos que de hacer el mundo menos ancho y menos ajeno.

De visualizar los estados mentales para poder leerlos, elaborarlos, expresarlos. Entonces podremos tal vez masajear a gusto nuestras ideas, exploraremos lmites desconocidos de la mente y seremos, con suerte, mucho ms libres.Mariano Sigman es Investigador en neurociencias en el Instituto Nacional de la Salud y la Investigacin Mdica (Inserm), Pars, Francia. Artculo publicado originalmente en Le Monde Diplomatique, septiembre 2004. Se reproduce con autorizacin del autor.

Fuentes documentales:

1 Jean Dominique Bauby, La escafandra y la mariposa, Plaza y Jans editores, Barcelona, 1997.

2 Charles Daremberg (1841), Exposition des connaissances de Galien sur lanatomie, la physiologie et la pathologie du systme nerveux, thse, Paris, 1941.

3 Niels Birbaumer et al., Spelling Device for the paralysed, Nature, Londres, 25-3-1999, vol. 398, pp. 297-298.

4 Thought controlled, The Whitaker Foundation, Informe anual 2002

5 Miguel Nicolelis

6 Hannah Hoag, Neuroscience: on the Defensive, Nature, 8-5-03, vol. 423, pp. 796-798.

7 Finding a horseshoe on the beaches of Rio, Actas del Congreso Internacional de Ciencia y Tecnologa-45 aos del National Research Council of Brazil.

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