1 1 LA ESCALERA HACIA LA MENTE Enrique Vázquez Semadeni Centro de Radioastronomía y Astrofísica, UNAM Basada en el libro de Alwyn Scott

2 2 ¿QUE ES LA MENTE HUMANA? “No puedo definirla, pero la reconozco cuando la veo”. Religión (el “alma”) Filosofía Ciencia (últimos 100 años) Muy diversas posturas y escenarios Respuestas desde:

3 3 -Sensaciones (calor, frío, dolor, color, sabor,...) -Sentimientos (amor, alegría, tristeza...) -Conciencia de uno mismo (“Pienso, luego existo”) ¿Otros animales la tienen? -Modelos del mundo (“abstracción”: Física, matemáticas,...) -Apreciación (estética) -Valores (ética) ¿EN QUÉ CONSISTE LA MENTE?

4 4 FENÓMENOS “EMERGENTES”: Aquéllos que surgen En el cerebro, pero ¿ d ó nde dentro de é l? ¿ C Ó MO FUNCIONA? ( ¿ C ó mo surge?) ¿ EN DÓNDE RESIDE LA MENTE? ESTA PLÁTICA: La mente como fenómeno emergente. a raíz de la interacción (generalmente altamente compleja) entre un enorme número de elementos de un nivel jerárquico inferior. (concepto nuevo aún entre los científicos).

5 5 EJEMPLO: LA VIDA Inerte Átomos Enlaces químicos Moléculas ( 10 2 á tomos) Configuraciones de mínima energía Prote í nas, á cidos nucleicos (10 2 – 10 6 átomos) virus Frontera Organelos (membrana, ribosomas, etc.) Metabolismo Replicación,fabricación de proteínas Células Etc. Vivo Analogía: ¿Qué es una flama? ¿Cosa? ¡no! ¡Proceso!

6 6 Análogamente, LA MENTE: Inerte Consciente Átomos Moléculas Neuronas (dendritas,cuerpo, axón) Reactivo al ambiente Fibras nerviosas Cerebro humano Cultura Social

7 7 ¿De dónde surgen la vida y la mente? – De la complejidad: interacciones entre un enorme número de individuos de un sistema, en donde el futuro de cada uno depende del de los demás. – Cada peldaño de “la escalera” es un nuevo nivel de complejidad.

8 8 anterior, pero no se pueden deducir de ellas. -Las nuevas leyes de cada nivel son consistentes con las del nivel -Cada escalón de la escalera de la complejidad tiene sus propias leyes y dinámica. LA “BARRERA COMBINATORIA” -El número de combinaciones posibles de aún relativamente pocos ¿Por qué??? I ) Los elementos de cada nivel resultan de combinaciones de los del nivel anterior. elementos es enorme. Por ejemplo: el número de posibles moléculas de 60 átomos: (suponiendo que existen 100 átomos diferentes) 1 2 3 4 5 59 60 0 – 0 – 0 – 0 – 0 ----------------- 0 – 0 = 100 60 = 10 120 100 x 100 x 100 x 100 x 100 x...................... x 100 x 100 -Es conveniente definir el “número inmenso” (“sin medida”) I = 10 110 I = masa del universo expresada x edad del universo expresada en átomos de hidrógeno en picosegundos (10 -12 seg.) = 10 80 x 10 30

9 9 Algunos conjuntos con un número de elementos > I: Así, si el número de miembros de un conjunto es > I, no hay suficiente tiempo en la historia del Universo para generar una lista de los elementos del conjunto, ni aún usando todos los átomos del Universo cada picosegundo, y cada átomo representando a un miembro del conjunto. 1) El número de posibles moléculas de más de 60 átomos 2) El número de posibles proteínas de más de 85 aminoácidos (existen 20 aminoácidos diferentes) 3) El número de posibles cerebros de 10 10 neuronas, cada una conectada a 10 000 otras. ( en realidad, este número es ~I 10,000,000,000,000,000 ! )

10 10 Es imposible predecir todas las posibilidades existentes en todos estos casos, a partir del nivel inmediato anterior (átomos, aminoácidos, neuronas), ni cuáles de ellas se darán en la práctica. (No se puede predecir la casa sólo a partir de conocer los ladrillos) Es necesario “mirar desde arriba”, y estudiar las posibilidades que ya están dadas en la Naturaleza.

11 11 Tensión superficial, existencia de agua líquida II ) La “dinámica” (comportamiento y sus causas) en cada nivel (“peldaño”) de la jerarquía depende al menos tanto de las interacciones entre los miembros del nivel inferior como de sus propiedades individuales. Nueva dinámica en cada nivel. Ejemplo 1: Las propiedades de una molécula SURGEN de las interacciones entre sus átomos. Configuración electrónica del O Asimetría de la molécula H 2 O Agua Dipolo neto del H 2 O vida. O H + H H 2 O

12 12 Ejemplo 2:La estructura tridimensional (3D) de las proteínas no se ha podido predecir de su composición de aminoácidos. Myoglobina:C 738 H 1166 Fe N 203 O 208 S 2

13 13 Estas son propiedades “emergentes” (No existen en el nivel inferior) Típicamente, estas propiedades las podemos explicar cuando las vemos, pero pocas veces se predicen.

14 14 LOS PELDAÑOS DE LA ESCALERA ComponentesLeyes ÁtomosFísica cuántica (ecuación de Schrödinger) MoléculasEcuaciones de velocidad de reacción Axón neuronal Ecuaciones de Hodgkin – Huxley (variación de potenciales electroquímicos y propagación del impulso nervioso) Neuronas Neurona de Mc Culloch – Pitts (combinación de impulsos de entrada determinan impulso de salida) Neurona multiplexora Ensambles de ? (Hebb: subensambles neuronase hiperensambles) Cerebro ? Sociedad ? (Antropología y ciencias sociales)

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16 16 LOS PELDAÑOS DE LA ESCALERA ComponentesLeyes ÁtomosFísica cuántica (ecuación de Schrödinger) MoléculasEcuaciones de velocidad de reacción Axón neuronal Ecuaciones de Hodgkin – Huxley (variación de potenciales electroquímicos y propagación del impulso nervioso) Neuronas Neurona de Mc Culloch – Pitts (combinación de impulsos de entrada determinan impulso de salida) Neurona multiplexora Ensambles de ? (Hebb: subensambles neuronase hiperensambles) Cerebro ? Sociedad ? (Antropología y ciencias sociales)

17 17 NEURONA DE Mc CULLOCH – PITTS: I1 =I1 = I2 =I2 = dispara ( O = 1), si no, O = 0 I n = 0 ó 1 Si O 0 ó 1 Las neuronas de verdad son mucho más complejas. Sin embargo, las neuronas de M- P son la base de muchas redes neuronales, que permiten cálculos complejos, y son capaces de aprender.

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19 19 LOS PELDAÑOS DE LA ESCALERA ComponentesLeyes ÁtomosFísica cuántica (ecuación de Schrödinger) MoléculasEcuaciones de velocidad de reacción Axón neuronal Ecuaciones de Hodgkin – Huxley (variación de potenciales electroquímicos y propagación del impulso nervioso) Neuronas Neurona de Mc Culloch – Pitts (combinación de impulsos de entrada determinan impulso de salida) Neurona multiplexora Ensambles de ? (Hebb: subensambles neuronase hiperensambles) Cerebro ? Sociedad ? (Antropología y ciencias sociales)

20 20 EL (PROBABLE) FUNCIONAMIENTO DEL CEREBRO El problema del “ligamiento”: “Conocer” una cosa implica mucho: Afecto Abuelita Habilidades Entorno Físico Personalidad

21 21 ¿Cómo logra el cerebro unificar todos estos conceptos? Teoría de los “ensambles” de neuronas (Hebb 1949) Hecho: Aprendizaje Establecimiento de interconexiones neuronales El “Telar Encantado”: Disparo de un ensamble por otro Secuencia de disparos Además: Conceptos complejos (“hiperensamble”) Concepto Asociación Pensamiento Disparo simultáneo de un ensamble de neuronas Ensamble de ensambles

22 22 Color Forma de la nariz Ojo Color de ojos + + + :Personalidad :Físico :Afecto = :Abuelita Cerebro Oído

23 23 (como series de navidad que compartiesen foquitos) Pensamiento: Secuencia de encendidos de los ensambles. Evidencia a favor de la teoría de ensambles: 1.Imágenes ambiguas: ¿Vistas por arriba o por abajo? Transición espontánea deAlternativas en ensamble una interpretación a otra activo.

24 24 2.Estimulación cortical en puntos específicos del cerebro vívidas de la experiencia personal. produce sensaciones

25 25 3.Disfunciones por lesiones “El hombre que confundió a sumujer con un sombrero” (Oliver Sacks) Pérdida de la capacidad del cerebro para integrar la información y poder identificar un todo – Debida a presencia de un tumor.

26 26 Implicaciones: Las leyes de la física no restringen el libre albedrío El pensamiento es un típico ejemplo de sistema no lineal. Impredecible en la práctica (como el clima o la bolsa)...... y depende de la interacción con los estímulos externos (como los videojuegos o el ajedrez): hay un conjunto de reglas bien definidas, pero esto no limita las posibilidades del juego, que será distinto cada vez.

27 27 Analogía con las computadoras: Cerebro Mente Pez, o medusa Hardware Software Calculadora HumanoSupercomputadora ¿Inteligencia artificial? Casi seguramente sí, pero diferente de la nuestra.

28 28 PREGUNTAS PENDIENTES ¿Cómo se definen las neuronas que forman parte de un ensamble? ¿Somos “programables”? ¿Qué distingue un pensamiento “correcto” de uno erróneo? (pensamiento lógico vs. sueños: diferentes neurotransmisores). Inteligencia: Cociente de neuronas sensoriales a asociativas El “problema duro”: ¿Qué es la subjetividad? Es decir: ¿cómo surgen las experiencias subjetivas como: DolorTristeza ColorAlegría Sabor del funcionamiento cerebral? 1) 2) 3)

29 29 La mente puede ser un fenómeno emergente de una larga jerarquía de entes e interacciones entre ellos Cada nivel de la jerarquía tiene sus propias leyes, que surgen del enorme número de posibles interacciones entre los miembros del nivel anterior (número inmensos) Las leyes de un nivel no permiten predecir las del siguiente, pero son consistentes con las del anterior. 1) 2) 3) RESUMEN el pensamiento no se puede predecir a partir de las leyes de la física, sin dejar de ser un fenómeno natural

30 30 La mente puede ser la secuencia de encendidos de ensambles e hiperensambles de neuronas. Un proceso altamente no lineal e impredecible. El problema “duro”: ¿cómo se traduce esta secuencia de disparos de neuronas en experiencias subjetivas, como el color “amarillo”, la sensación de “dolor”, el sentimiento de “amor”, etc.? 4) 5)

31 31 FIN

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