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Descifrando la neurociencia de la consciencia

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Una alucinación creada por un algoritmo de aprendizaje automático. Imagen: Nature

En la década de 1990, el neurocientífico Melvyn Goodale comenzó a estudiar a personas con una afección llamada agnosia visual. Tales individuos no pueden ver conscientemente la forma u orientación de los objetos, pero actúan como si pudieran. «Si sostienes un lápiz frente a ellos y les preguntas si es horizontal o vertical, no pueden decírtelo«, dice Goodale, director fundador del Brain and Mind Institute de la Universidad de Ontario Occidental en Canadá. «Pero, sorprendentemente, pueden agarrar ese lápiz, orientando sus manos correctamente mientras se ponen en contacto con él«.

El interés inicial de Goodale se relacionaba con la forma en que el cerebro procesa la visión. Pero a medida que su trabajo para documentar los dos sistemas visuales que gobiernan la vista consciente e inconsciente progresó, llamó la atención de los filósofos, que lo atrajeron a conversaciones sobre la consciencia, una fusión de campos que ha transformado a ambos.

Las técnicas recientemente desarrolladas para medir la actividad cerebral están permitiendo a los científicos refinar sus teorías sobre qué es la consciencia, cómo se forma en el cerebro y dónde se encuentran los límites entre ser consciente e inconsciente. Y a medida que mejora nuestra comprensión de la consciencia, algunos investigadores comienzan a desarrollar estrategias para su manipulación, con la posibilidad de tratar lesiones cerebrales, fobias y afecciones de salud mental como el trastorno de estrés postraumático (TEPT) y la esquizofrenia.

Pero incluso a medida que la investigación avanza, y las áreas de ciencia y filosofía continúan fusionándose, las preguntas esenciales siguen sin respuesta. «Aún es fundamentalmente misterioso cómo sucede la consciencia«, dice Anil Seth, neurocientífico cognitivo, codirector del Centro Sackler para la Ciencia de la Consciencia en la Universidad de Sussex en Brighton, Reino Unido.

Breve historia  

La consciencia a menudo se describe como la experiencia subjetiva de la mente, la consciencia describe el sentimiento cualitativo que se asocia con esas percepciones, junto con los procesos más profundos de reflexión, comunicación y pensamiento, dice Matthias Michel, un filósofo de la ciencia, y estudiante de doctorado en la Universidad de la Sorbona en París.

Para la segunda mitad del siglo XIX, los científicos habían desarrollado un programa para estudiar la consciencia que se asemeja a los enfoques actuales, dice Michel. Pero la investigación se detuvo durante gran parte del siglo XX, ya que los psicólogos rechazaron la introspección para centrarse en los comportamientos observables y los estímulos que los causaban.

Incluso en los años setenta y ochenta, cuando se estableció la ciencia cognitiva, la consciencia siguió siendo un tema controvertido entre los científicos que cuestionaron abiertamente si era un área válida de investigación.

Finalmente, científicos prominentes (incluido el biólogo molecular y premio Nobel Francis Crick Crick) decidieron abordar el estudio de la consciencia, lo que dio paso a un cambio en el pensamiento que surgió en la década de 1990, impulsado por la creciente disponibilidad de tecnologías de escaneo cerebral, como la resonancia magnética funcional (IRMf) y la electroencefalografía (EEG). En este punto, los científicos finalmente se embarcaron en una búsqueda importante de los mecanismos en el cerebro que están asociados con el procesamiento consciente de la información.

Siguió una sucesión de avances, incluido el caso de una mujer de 23 años quien sufrió una lesión cerebral grave en un accidente automovilístico dejándola en estado de coma. En un estudio único en su tipo, Adrian Owen, un neurocientífico de la Universidad de Cambridge, junto con su equipo observaron imágenes de IRMf, mientras le daban órdenes verbales a la mujer, le pidieron que se imaginara jugando al tenis, y observaron actividad en una parte de su cerebro llamada área motora suplementaria. Cuando le pidieron que se imaginara caminando por su casa, la actividad aumentó en tres áreas del cerebro que están asociadas con el movimiento y la memoria.

La actividad cerebral en personas en un estado aparentemente no sensible puede ser similar a la de personas sanas. Imagen: Nature

El hallazgo de que algunas personas en coma muestran signos de consciencia fue transformador para la neurociencia, dice Seth. El trabajo sugirió que algunas personas podían entender el habla y posiblemente comunicarse, incluso cuando parecían no responder a los médicos y miembros de la familia, o cuando no es posible detectar signos de consciencia con evaluaciones convencionales.

En los años transcurridos desde que se publicó el estudio de Owen, las investigaciones de personas con lesiones cerebrales han ofrecido más evidencia de que la consciencia es detectable entre el 10-20% de las personas que no responden.

Los científicos también han comenzado a probar formas de detectar la consciencia sin la necesidad de dar instrucciones verbales. En una serie de estudios que comenzaron en 2013, el neurocientífico Marcello Massimini de la Universidad de Milán y sus colegas, han utilizado la estimulación magnética transcraneal que es un procedimiento no invasivo donde utilizan campos magnéticos para estimular las células nerviosas en el cerebro, así crean «ecos» eléctricos en el cerebro que se pueden grabar con EEG. La técnica es similar a golpear el cerebro, de la misma manera que una persona podría golpear una pared para medir su grosor.

Mientras una persona está bajo anestesia general, o en un sueño ‘sin sueños’, los ecos que se producen son simples. Pero en el cerebro consciente, los ecos son complejos. El trabajo podría eventualmente llevar a una herramienta que sea capaz de detectar la consciencia incluso en personas que no pueden ver, escuchar o responder a órdenes verbales.

Ubicación de la consciencia

A medida que los científicos se han vuelto más expertos en detectar la consciencia, han comenzado a determinar qué regiones y circuitos cerebrales son más importantes. Pero todavía hay mucho debate sobre lo que constituye la consciencia en términos neuronales, con un desacuerdo particular sobre qué procesos y regiones cerebrales son más importantes.

Desde al menos el siglo XIX, los científicos han sabido que la corteza cerebral es importante para la consciencia. Sin embargo, nueva evidencia ha puesto de relieve una «zona caliente» cortical posterior que es responsable de las experiencias sensoriales.

Por ejemplo, en un estudio de sueño realizado durante el 2017, investigadores despertaron a las personas durante toda la noche mientras las monitorizaban con EEG. Alrededor del 30% de las veces, los participantes que se sacudieron del sueño informaron que no experimentaron nada justo antes de despertarse. El estudio mostró que aquellas personas sin experiencias conscientes durante el sueño tenían mucha actividad de baja frecuencia en la región cortical posterior de sus cerebros antes de despertarse. Sin embargo, las personas que informaron que habían estado soñando tenían menos actividad de baja frecuencia y más actividad de alta frecuencia.

Como resultado, los investigadores sugieren que al observar la ‘zona caliente’ cortical posterior de una persona durante el sueño, podría ser posible predecir si están soñando, e incluso los contenidos específicos de sus sueños, incluidos los rostros, el habla y el movimiento.

Sin embargo, cada vez es más claro que la conciencia no se limita a una sola región del cerebro, involucran varias células y vías, dependiendo de lo que se esté percibiendo o del tipo de percepción que esté involucrada. Quedan muchas incógnitas. Los científicos no están de acuerdo sobre cómo se deben interpretar los resultados del estudio, y medir si una persona está «dentro» o «fuera» de la consciencia, desafío que difiere de ver lo que sucede en el cerebro cuando se dan diferentes tipos de información.

Otras investigaciones señalan que el tálamo juega un papel importante en la consciencia, por ejemplo, Monti y sus colegas han estado experimentando con una técnica no invasiva que usa ultrasonido para estimular esa región del cerebro en personas con daño cerebral, sus resultados sugieren que este tipo de estimulación hace una diferencia para ayudar a la recuperación de pacientes en coma, pero no está claro si los beneficios duran más de unas pocas semanas. El trabajo del equipo está en curso, y los investigadores ahora están tratando de averiguar si los tratamientos repetidos harán que los beneficios duren más.

Avanzar más en los mecanismos de la consciencia podría conducir a mejores tratamientos para la ansiedad, las fobias y el TEPT, resultados sugeridos por el trabajo de Hakwan Lau, neurocientífico de la Universidad de California, y sus colegas. El método estándar para tratar los miedos es la terapia de exposición, que empuja a las personas a enfrentar repetidamente lo que más les asusta. Pero tal tratamiento es desagradable, y las tasas de deserción pueden alcanzar el 50% o más.

En este sentido, el equipo de Lau, está intentando reprogramar el inconsciente utilizando una técnica basada en IRMf que recompensa a las personas cuando son capaces de activar regiones cerebrales específicas. En su ensayo, los investigadores desafiaron a 17 personas (con fobias) a hacer un punto que aparecía en la pantalla más grande, usando cualquier estrategia mental. Cuanto más grandes pudieran hacerlo, más dinero recibirían. Sin embargo, lo que no sabían era que el punto se expandiría solo cuando activaran partes de su cerebro que, según observaciones previas hechas en un grupo más grande de personas, se activarían cuando vieran imágenes de animales a los cuales tenían miedo, como arañas o serpientes.

Con el tiempo, los participantes se volvieron mejores para activar las partes correctas de su cerebro, pero sin pensar conscientemente en las criaturas que evocan sus miedos. Después del experimento, disminuyó la sudoración de las palmas de las personas, un rasgo que refleja sus niveles de estrés. La activación de la amígdala, un área del cerebro que responde a las amenazas, también se redujo. La técnica parecía haber reprogramado las respuestas de miedo del cerebro fuera de la región consciente de los participantes.

Pero la técnica tiene una limitación considerable. A pesar de la disminución de los síntomas físicos, no parece afectar cómo se sienten las personas con respecto a las arañas y las serpientes. «Si les preguntas a los pacientes si realmente tienen miedo«, dice Lau, «dicen que sí«.

En última instancia, abordar el miedo podría requerir apuntar a vías inconscientes y conscientes, que funcionan de diferentes maneras en el cerebro, dice Joseph LeDoux, neurocientífico de la Universidad de Nueva York en la ciudad de Nueva York. El camino inconsciente, dice, emerge de la amígdala. Pero esa reacción a las amenazas, sugiere, no deberían considerarse en absoluto como miedo. En cambio, la experiencia consciente del miedo proviene de la parte cognitiva del individuo y la interpretación emocional de una situación. Las experiencias resultantes no se centran en la amígdala.

Esa desconexión también podría ofrecer una idea de por qué los medicamentos actuales para la ansiedad no siempre funcionan tan bien como la gente espera, dice LeDoux. Desarrollados a través de estudios en animales, estos medicamentos pueden apuntar a circuitos en la amígdala y afectar los comportamientos de una persona, como su nivel de timidez. Pero tales drogas no necesariamente afectan la experiencia consciente del miedo, lo que sugiere que los futuros tratamientos podrían necesitar abordar los procesos inconscientes y conscientes por separado. «Bajar el volumen no cambia la canción, solo su nivel«, apunta LeDoux.

Los trastornos psiquiátricos son otra área de interés para los investigadores de la conciencia, dice Lau, sobre la base de que algunas condiciones de salud mental, como la esquizofrenia, el trastorno obsesivo compulsivo y la depresión, pueden ser causadas por problemas en el nivel inconsciente, o incluso por conflictos entre la conciencia y el inconsciente.

El vínculo es solo hipotético hasta ahora, pero Seth ha estado investigando las bases neuronales de las alucinaciones con una «máquina que produce alucinaciones», un programa de realidad virtual que utiliza el aprendizaje automático para simular experiencias alucinatorias visuales en personas sanas. A través de estos experimentos, él y sus colegas han demostrado que estas alucinaciones pueden servir como una herramienta para investigar las bases neuronales de la consciencia. Si los investigadores pueden descubrir los mecanismos detrás de las alucinaciones, podrían manipular áreas relevantes del cerebro y, a su vez, tratar la causa subyacente de la psicosis, en lugar de solo abordar los síntomas.

Al demostrar lo fácil que es manipular las percepciones de las personas, agrega Seth, el trabajo sugiere que nuestro sentido de la realidad es solo otra faceta de cómo experimentamos el mundo.

En busca de la legitimidad

Cada año, decenas de miles de personas se vuelven conscientes mientras se encuentran bajo anestesia general. No pueden moverse ni hablar, pero pueden escuchar voces o ruidos de equipos y sentir dolor. La experiencia puede ser traumática y está cargada de ramificaciones éticas y legales para los médicos que los cuidan. Esta problemática insta al desarrollo de alternativas para detectar la conciencia, que a su vez alterarán la definición de consentimiento informado para procedimientos médicos.

Los investigadores también están empezando a presionar para una mejor comunicación con el público sobre lo que la ciencia de la conciencia puede y no puede lograr. Michel dice que las afirmaciones que no están respaldadas por datos empíricos han proliferado en la investigación de la consciencia. Uno, en particular, llamado teoría de la información integrada, ha recibido una gran cantidad de fondos privados y atención de los medios de comunicación, a pesar de que él y otros expertos en este campo lo han desestimado.

Según Seth, a medida que se acumulan fondos y publicaciones, los científicos son cada vez más capaces de hacer que las investigaciones sobre la conciencia sean una parte razonable, si no central, de su plan de investigación. «Ha habido una asimilación general de la conciencia dentro de la práctica estándar de la neurociencia, la psicología y la medicina«, dice. «Se ha vuelto más normalizado, lo cual es algo bueno«.

Fuente: Nature

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