Por James Kingsland el 21 de enero de 2023 — Hecho verificado por Harriet Pike, Ph.D.
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Los científicos y filósofos se han esforzado durante mucho tiempo por explicar cómo el cerebro genera experiencias conscientes. Algunos dudan de que las herramientas objetivas de la ciencia puedan enfrentarse a un fenómeno tan subjetivo. Aun así, los investigadores han comenzado a identificar los cambios en la actividad cerebral que acompañan a la conciencia, y también tienen algunas ideas fascinantes sobre por qué evolucionó la conciencia.
Cómo el cerebro evoca la conciencia a partir de la actividad eléctrica de miles de millones de células nerviosas individuales sigue siendo una de las grandes preguntas sin respuesta de la vida.
Cada uno de nosotros sabe que somos conscientes, en términos de tener pensamientos, percepciones y sentimientos, pero no podemos demostrárselo a nadie más. Solo nosotros tenemos acceso a la esencia misteriosa que nos permite experimentar esos pensamientos, percepciones y sentimientos.
En la década de 1990, el filósofo David Chalmers describió esta inaccesibilidad al escrutinio objetivo externo como el "problema difícil" de la conciencia.
Propuso que una tarea más fácil de abordar para los científicos serían sus "correlatos neuronales": dónde y cómo cambia la actividad cerebral cuando las personas tienen experiencias conscientes.
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Aparte de la curiosidad, lo más probable es que los científicos estén motivados para descubrir los correlatos neuronales de la conciencia para ayudar a diagnosticar y tratar los trastornos de la conciencia, como los estados vegetativos persistentes y algunos trastornos psiquiátricos.
Tres dimensiones de la conciencia
La conciencia tiene varias dimensiones distintas que pueden medir. Tres de los más importantes son:
- vigilia o excitación fisiológica
- conciencia o la capacidad de tener experiencias mentales conscientes, incluidos pensamientos, sentimientos y percepciones
- organización sensorial, o cómo diferentes percepciones y conceptos más abstractos se entrelazan para crear una experiencia consciente perfecta.
Estas tres dimensiones interactúan para producir nuestro estado general de conciencia de un momento a otro. Por ejemplo, cuando estamos completamente despiertos, estamos en un estado de alta conciencia, pero a medida que nos quedamos dormidos por la noche, tanto la vigilia como la conciencia disminuyen.
La conciencia y la excitación fisiológica regresan durante el sueño REM (movimiento ocular rápido), que es cuando es más probable que ocurran los sueños vívidos. Pero estas experiencias sensoriales en su mayoría están desconectadas de los estímulos externos y separadas de los conceptos que nos anclan a la realidad mientras estamos despiertos.
De manera similar, los estados alterados de conciencia, como los inducidos por drogas psicodélicas o bajos niveles de oxígeno, involucran niveles normales de excitación pero experiencias sensoriales desorganizadas.
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Estos pueden incluir alucinaciones de sonidos, olores o imágenes, pero también sinestesia, cuando hay una conversación cruzada entre sentidos generalmente discretos, como los sonidos que evocan experiencias visuales.
Las personas en coma, o bajo anestesia, pueden tener niveles de vigilia y conciencia que son incluso más bajos que durante el sueño no REM.
Mientras tanto, en un extraño estado híbrido de conciencia conocido como síndrome de vigilia sin respuesta o estado vegetativo, los pacientes se someten a ciclos diarios de sueño y vigilia, pero sin mostrar ningún signo de conciencia.
A pesar de pasar largos periodos con los ojos abiertos, no muestran respuestas conductuales ante estímulos externos.
Algunos de estos pacientes recuperarán signos limitados de conciencia, conocidos como "fuente confiable de estado mínimamente consciente", como la capacidad de responder a instrucciones o seguir un objeto en movimiento con los ojos.
Los correlatos neurales de la conciencia
Los pacientes en diferentes estados de conciencia han proporcionado pistas vitales sobre los correlatos neurales de la conciencia.
Técnicas como la resonancia magnética funcional (fMRI) y la electroencefalografía (EEG) han revelado la actividad neuronal que acompaña a estos estados.
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Los científicos detectan patrones de actividad a través de medidas de conectividad funcional, utilizando técnicas estadísticas para revelar correlaciones entre el momento de los eventos neuronales en diferentes partes del cerebro.
Esto revela las redes de regiones del cerebro que están involucradas en la memoria de trabajo, la atención y la mente errante, por ejemplo.
Cuando combinan datos de fMRI y EEG, los investigadores descubren que la actividad en el interior del cerebro, en el tálamo, varía durante la vigilia en sintonía con la actividad en la red de modo predeterminado.
El tálamo funciona como una estación de retransmisión sensorial, mientras que la red de modo predeterminado es una colección de regiones dentro de la corteza cerebral, la capa más externa del cerebro, que están íntimamente involucradas en la mente errante y la autoconciencia.
Por el contrario, durante el sueño no REM y bajo anestesia, la conectividad funcional se rompe entre el tálamo y la red de modo predeterminado y las redes corticales que están involucradas en la atención.
En los trastornos de la conciencia, los investigadores pueden ver una conectividad funcional reducida y daño físico que afecta las conexiones entre la corteza y las estructuras cerebrales profundas.
Esto demuestra cuán importantes son estas conexiones para mantener la vigilia y el intercambio de información en el cerebro.
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El terreno de la actividad cerebral
Sin embargo, a pesar de los avances en nuestra comprensión de los correlatos neuronales de la conciencia, los médicos todavía tienen problemas para diagnosticar a los pacientes que no pueden responder a las preguntas oa los comandos.
No pueden decir si dicho paciente está completamente inconsciente, consciente pero desconectado de los estímulos externos, o consciente y consciente de su entorno, pero incapaz de responder.
Un enfoque completamente nuevo, informado recientemente en Nature Communications Trusted Source, puede proporcionar una forma de evaluar la vigilia, la conciencia y la organización sensorial de dicho paciente.
En lugar de registrar la actividad en regiones cerebrales particulares o redes de regiones, la nueva técnica mide gradientes de actividad en todo el cerebro.
Esto es similar a registrar la inclinación del terreno en un mapa y cómo esa inclinación podría cambiar con el tiempo, en lugar de solo las ubicaciones de carreteras, pueblos y aldeas.
Esta forma innovadora de investigar la actividad cerebral, que considera cómo la geometría funcional da forma a la dinámica temporal, tiene en cuenta el hecho de que cada región y red tiene múltiples funciones y conexiones.
"La conciencia es compleja y estudiarla es como resolver un cubo de Rubik revuelto", dice el primer autor, el Dr. Zirui Huang, profesor asistente de investigación en el Departamento de Anestesiología de la Facultad de Medicina de la Universidad de Michigan.
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“Si observa una sola superficie, puede confundirse por la forma en que está organizada. Necesitas trabajar en el rompecabezas mirando todas las dimensiones”, agrega.
Tres gradientes de conciencia
El Dr. Huang y sus colegas observaron cómo cambiaban los gradientes de actividad neuronal, medidos por fMRI, con las tres dimensiones principales de la conciencia:
- excitabilidad o vigilia
- conciencia
- integración sensorial
Los investigadores se basaron en datos existentes de fMRI registrados en los cerebros de personas que estaban despiertas, bajo anestesia, en el llamado estado vegetativo, conocido como "síndrome de vigilia sin respuesta", o que tenían un diagnóstico psiquiátrico como esquizofrenia.
Descubrieron un gradiente de actividad que correspondía a cambios en los niveles de excitación que se extendían desde las áreas de modo visual y predeterminado hasta las redes involucradas en la atención.
Otro gradiente cambió al ritmo de la conciencia y se extendió desde las regiones involucradas en la percepción y la acción hasta las regiones responsables de la integración de la información y la formación de conceptos abstractos.
Un tercer gradiente, relacionado con la organización sensorial, abarcó el sistema visual y la corteza somatomotora, que ayuda a controlar el movimiento.
“Demostramos que las interrupciones de la conciencia humana, debido a causas farmacológicas, neuropatológicas o psiquiátricas, están asociadas con una degradación de uno o más de los principales gradientes corticales según el estado”, señala el Dr. Huang.
Le dijo a Medical News Today que algunos pacientes que no pueden responder de ninguna manera aún pueden estar conscientes. “Por lo tanto, es importante desarrollar enfoques de evaluación independientes del comportamiento y de la tarea”, dijo.
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“Según nuestro trabajo, las mediciones del gradiente cortical tienen el potencial de reducir la incertidumbre de la evaluación clínica de la conciencia en esos pacientes”, agregó.
Estimulación magnética transcraneal
Científicos como el Dr. Huang han descubierto mucho sobre sus correlatos neuronales, pero sus hallazgos no arrojan mucha luz sobre cómo el cerebro genera conciencia: el "problema difícil".
Otros científicos han argumentado que para aprender más sobre las causas de la conciencia, debes manipular la actividad cerebral y ver qué sucede.
La estimulación magnética transcraneal, o TMS, es una técnica no invasiva que cambia la actividad cerebral de una manera estrictamente controlada.
La técnica implica pasar un fuerte pulso eléctrico a través de una bobina conductora que se mantiene cerca de la cabeza del participante, creando un breve pulso magnético que induce actividad eléctrica en la parte del cerebro más cercana a la bobina.
Esto aumenta la actividad eléctrica de millones de neuronas dentro de una región de unos pocos centímetros de diámetro.
En un participante despierto, un pulso TMS desencadena una cadena compleja de actividad en múltiples áreas corticales, mientras que en el sueño no REM, el mismo pulso tiene un efecto mucho más breve y localizado.
Sin embargo, durante el sueño REM, el pulso evoca un patrón de actividad similar al observado en el cerebro de una persona que está completamente despierta.
Curiosamente, en pacientes que están despiertos pero en estado vegetativo, la TMS induce efectos locales de corta duración que son similares a los observados durante el sueño no REM de una persona sana.
Pero en el cerebro de pacientes despiertos y mínimamente conscientes, la EMT provoca una respuesta similar a la que se observa en personas sanas y despiertas.
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Por lo tanto, los investigadores han concluido que la complejidad y el alcance espacial de la comunicación entre las regiones del cerebro disminuyen a medida que caen los niveles de vigilia y conciencia.
Teorías de la conciencia
A pesar de los avances en nuestra comprensión de los correlatos neuronales de la conciencia, la pregunta sigue siendo: ¿cómo surge la conciencia de la actividad cerebral?
Los científicos han propuesto varias teorías. Dos ideas destacadas son la teoría del espacio de trabajo neuronal global (GNWT) y la teoría de la información integrada (IIT).
Espacio de trabajo neuronal global
En resumen, GNWT propone que existe una red de conexiones de largo alcance que abarcan el cerebro, denominada espacio de trabajo global.
La información neuronal se vuelve consciente cuando obtiene acceso a este espacio de trabajo, lo que permite que se transmita por todo el cerebro, incluidos los centros especializados para la memoria, la percepción, la actividad motora y la atención.
Fundamentalmente, es un caso de “el ganador se lo lleva todo” para una interpretación particular de los datos sensoriales cuando obtiene acceso al espacio de trabajo global.
Según el Prof. Michael Graziano, profesor de psicología y neurociencia en el Instituto de Neurociencia de Princeton, NJ, y el Dr. AaronSchurger, profesor asistente en el Colegio Crean de Salud y Ciencias del Comportamiento en la Universidad Chapman en Irvine, CA, esto explica, por ejemplo, ilusiones ópticas “biestables”.
Dos ejemplos de estos son el cubo de Necker y la ilusión del jarrón de cara, en los que la conciencia cambia entre dos interpretaciones alternativas de los mismos datos sensoriales.
Información integrada
La comunicación e integración de información entre regiones del cerebro está en el corazón de muchas teorías de la conciencia.
Uno de estos, IIT, utiliza una ecuación compleja para calcular el grado de conciencia de una entidad a partir de qué tan bien integra la información.
De acuerdo con la ecuación, incluso los objetos inanimados como rocas y teteras tienen un destello de conciencia.
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Esto está de acuerdo con la teoría filosófica del panpsiquismo, que propone que la conciencia es una propiedad fundamental de todos los sistemas físicos.
Cómo se siente controlar la atención
El Prof. Graziano tiene un problema con todas estas teorías de la conciencia. Argumenta que ni siquiera pueden denominarse teorías porque en realidad no explican la conciencia, solo la describen.
Compara esto con la diferencia entre la ley de gravitación de Newton, que es una ecuación que calcula la fuerza gravitatoria, y la teoría general de la relatividad de Einstein, que explica qué es realmente la gravedad.
La propia teoría de la conciencia del profesor Graziano, la teoría del esquema de atención, o AST, no pretende haber resuelto el difícil problema de la conciencia, sino que busca explicar por qué creemos que somos conscientes.
Según AST, los cerebros de los animales desarrollaron un modelo, o esquema, de su estado actual de atención que podrían usar para predecir y controlar su foco de atención continuo.
Para controlar nuestros cuerpos, el cerebro usa un modelo interno de nuestras extremidades, su ubicación en el espacio y cómo funcionan. El Prof. Graziano cree que el control de la atención no es diferente.
Es más, argumenta que el esquema atencional lleva a las personas a creer que tienen una esencia interna —la conciencia— que les permite focalizar su atención.
Conciencia libre de contenido
Sorprendentemente, los meditadores expertos pueden lograr un estado de conciencia pura, libre de pensamientos, percepciones, sentimientos o incluso una sensación de individualidad, tiempo o espacio.
Este estado especial de conciencia ha proporcionado más pistas sobre los correlatos neurales de la conciencia.
Investigadores de la Universidad de Freiburg en Alemania utilizaron EEG para estudiar el cerebro de un ex monje budista que describió esto como una "apertura clara y consciente".
Descubrieron que la conciencia sin contenido estaba asociada con una fuerte caída en las ondas alfa y un aumento en las ondas theta.
También hubo un desacoplamiento de la actividad de la corteza sensorial y la red de atención dorsal, pero una fuerte actividad dentro de la propia red de atención. Mientras tanto, hubo una disminución en la actividad de la red en modo predeterminado.
El Prof. Graziano dijo que la conciencia libre de contenido en la meditación puede corresponder al modelo predictivo de atención descrito en su teoría.