Campos cerebrales, complejidad y conciencia
Las publicaciones anteriores se centraron en el "problema fácil" de las relaciones de búsqueda de conciencia entre la actividad mental y los patrones dinámicos medidos con diversos métodos de imágenes cerebrales. Esta nueva publicación avanza ideas adicionales de apoyo de la neurociencia y la física, facilitando nuestra exploración del "problema difícil", el origen de la conciencia misma. Aquí nos quedamos con la física clásica (todo lo conocido antes de 1905). Las publicaciones posteriores emplearán ideas adicionales de la física moderna, incluida la controvertida idea de posibles conexiones entre la conciencia y la mecánica cuántica.
Los físicos a menudo etiquetan patrones dinámicos como campos , y se emplean ideas similares en la ciencia del cerebro. Los científicos hablan de campos de temperatura, campos electromagnéticos, campos gravitacionales, campos de información, campos cuánticos y más. Por ejemplo, un campo de temperatura indica que la temperatura depende tanto de la ubicación como de la hora. En casos análogos, los campos cerebrales pueden representar patrones de potenciales de acción en neuronas individuales, actividad sináptica, niveles de oxígeno, etc. en masas de tejido cerebral de varios tamaños. Una forma simple de representar campos cerebrales es emplear un "modelo de árbol de Navidad" como se muestra en la primera figura. Supongamos que uno realiza alguna tarea mental. Se puede encontrar que ciertas partes del cerebro se "iluminan" análogamente a las luces del árbol de Navidad. En otras palabras, alguna medida de actividad cerebral, típicamente electroencefalografía (EEG) o resonancia magnética funcional (fMRI), responderá cuando se lleve a cabo la tarea mental particular. Si bien este enfoque revela información importante, el árbol de Navidad metafórico proporciona solo un modelo de cerebro empobrecido. Por un lado, una visión ingenua es que la actividad mental de mayor nivel debe corresponder a más luces encendidas o luces más brillantes. Pero, ¿tales cerebros "calientes" realmente están pensando grandes pensamientos? La respuesta es no; la metáfora completamente iluminada del árbol de Navidad corresponde a un ataque epiléptico, un estado cerebral decididamente inconsciente.
Otro problema se refiere a los aspectos "dinámicos" de los patrones dinámicos o campos cerebrales. La conciencia aparentemente requiere ciertos tipos de patrones cerebrales que persisten durante al menos medio segundo más o menos. Además, la conciencia está estrechamente asociada con tipos especiales de ritmos cerebrales, registrados como oscilaciones en el campo eléctrico (EEG). Aparentemente, los cerebros deben estar apropiadamente "sintonizados" para ser conscientes. Finalmente, está la cuestión de la naturaleza multiescalar de los campos cerebrales. Si ampliamos pequeñas regiones del tejido cerebral, encontramos una estructura complicada y patrones asociados, como lo indican las neuronas que se muestran en la segunda figura. Por lo tanto, los campos cerebrales consisten en patrones sub-sub dinámicos dentro de patrones secundarios dentro de patrones medidos a diferentes niveles organizacionales (escalas). En resumen, la conciencia evidentemente requiere tipos especiales y niveles de complejidad en los campos cerebrales.
Dos interpretaciones competitivas de campos cerebrales medidos a diferentes escalas son evidentes. Primero, tal vez la conciencia está codificada en patrones dinámicos en alguna escala de conciencia especial (la escala C). Desde este punto de vista, las firmas conscientes observadas en otras escalas son meros subproductos del comportamiento de campo de escala C "creadora de la mente". Tal vez, por ejemplo, la conciencia esté codificada en patrones a nivel de neurona única, una visión aceptada por algunos científicos. La neurociencia, desde este punto de vista, adquiere un sabor reduccionista: la escala C de la neurona individual es el nivel donde la conciencia "reside" o está "codificada". Una implicación de este punto de vista es que un cerebro artificial formado por unos cientos de miles de millones las neuronas artificiales, si están apropiadamente interconectadas, pueden lograr una conciencia genuina.
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Una interpretación alternativa es que no existe una escala C especial; es decir, la conciencia es fundamentalmente un fenómeno de escala múltiple. Llamamos a esto la conjetura de múltiples escalas . En esta visión, la conciencia está codificada por los patrones dinámicos que ocurren en escalas múltiples. La conciencia está entonces íntimamente asociada con las interacciones a escala cruzada, tanto de abajo arriba como de arriba abajo. La conjetura multiescalar argumenta contra posiciones filosóficas que trivializan la complejidad de la conciencia. En esencia, la conciencia parece requerir sistemas que son al menos tan complejos como la vida no consciente, que consiste en interactuar con estructuras multiescalares: moléculas, células, sistemas de órganos, etc. Por lo tanto, se proponen dos dominios intelectuales distintos en los que puede operar la conjetura multiescalar. Primero, la conjetura multiescala debe tomarse en serio como una idea independiente, independiente de las preguntas sobre el materialismo, el dualismo y el problema difícil. En segundo lugar, la conjetura multiescalar puede proporcionar un puente tentativo que conecte los campos cerebrales a conceptos mínimamente materialistas o quizás incluso no materialistas subyacentes al problema difícil.
Durante muchos años, la mayoría de los científicos del cerebro evitaron la ciencia de la complejidad, pero dicha omisión ha disminuido en los últimos 20 años aproximadamente (ver referencias de ejemplos). La ciencia de la complejidad investiga cómo las relaciones entre las partes pequeñas de una entidad dan lugar al comportamiento colectivo de sistemas a gran escala y cómo estos sistemas globales emergentes interactúan y establecen relaciones con niveles más bajos de organización y con el entorno circundante. Propiedades completamente nuevas emergen en cada nivel de complejidad: la psicología no es solo biología aplicada; la biología no es solo química aplicada; ni la química solo aplica física. Una aplicación notable de la ciencia de la complejidad es el desarrollo de medidores de conciencia más precisos, discutidos en un artículo reciente del neurocientífico Christof Koch sobre pacientes en coma o estados semiconscientes. Esta nueva medida de complejidad se basa en la estimulación magnética transcraneal: el cerebro del paciente se desactiva con un fuerte pulso de campo magnético. Se registra el EEG estimulado, y se calcula un índice de complejidad a partir de este campo cerebral en particular, proporcionando así una medida importante de la conciencia del paciente o la falta de ella. Podemos esperar ver muchas más aplicaciones de la ciencia de la complejidad a la ciencia del cerebro en el futuro cercano.
