Un pequeño paso más para comprender la conciencia

Una nueva investigación muestra que la conciencia requiere un procesamiento distribuido.

Nuestra comprensión de cómo el cerebro genera reconocimiento consciente está creciendo, y un informe en la edición de mayo de Science lo amplía aún más.

El estudio examinó las respuestas de descarga del impulso neural del cerebro del mono a los estímulos visuales. Los electrodos se implantaron en las cuatro áreas de la corteza visual que se activan secuencialmente mediante estímulos visuales. El estímulo era una mancha circular de contraste variable en el área inferior izquierda del campo visual. Los monos fueron instruidos cuando se entregó un estímulo, aunque si lo vieron o no variaron con el contraste del punto contra el fondo visual. Los monos fueron entrenados para informar cuando sabían que vieron el lugar al cambiar su mirada de un punto de fijación central a la ubicación anterior del lugar unos 450 milisegundos antes. Los monos informaron puntos no reconocidos al desplazar la mirada hacia la derecha del punto de fijación predeterminado. Los investigadores impusieron la demora de los informes para eliminar la respuesta siendo una simple sacudida refleja. Una demora más larga hubiera sido más convincente, pero podría haber gravado la memoria de trabajo del mono y su fácil distracción.

Como era de esperar, las manchas de suficiente contraste provocaron una descarga de impulso en cada una de las cuatro regiones de la corteza visual. Si el mono informaba que realmente veía la mancha dependía de si también había una mayor descarga de impulso en la región de la corteza frontal que tenía electrodos implantados. Sin duda, otras áreas frontales no vigiladas también podrían haberse activado en condiciones en las que se notificó el reconocimiento. El punto es que el reconocimiento consciente requiere la activación de áreas del cerebro ampliamente separadas al mismo tiempo.

Aquí no se demuestra cómo la actividad frontal interactúa con la actividad en las áreas de la corteza visual, pero eso ciertamente podría predecirse a partir de estudios en mi laboratorio, informados en 2000. Mostramos que la realización consciente de percepciones alternativas de figuras ambiguas en humanos ocurría cuando el cerebro la actividad eléctrica (EEG) sobre las áreas visuales del cuero cabelludo se volvió altamente sincronizada, en un amplio rango de frecuencias con múltiples áreas frontales, ambas en el mismo e incluso hemisferio opuesto. La Figura 1 muestra la topografía del cambio de coherencia en el momento de la realización de la percepción alternativa.

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Fuente: WR Klemm

Figura 1. El resumen topográfico de la coherencia de p <0.01 aumenta a través de las 10 figuras ambiguas, todos los sujetos, en la banda de 25-50 Hz. Cada cuadrado coincide con un electrodo dado y muestra cómo la actividad en esa ubicación se volvió más coherente con la actividad en otras ubicaciones en el instante en que el sujeto realizó conscientemente la percepción alternativa en cualquiera de las 10 figuras ambiguas. De Klemm et al. (2000) También se observaron aumentos de coherencia generalizados en la banda por debajo de 25 Hz.

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Por lo tanto, parece que una señal significativa detectable, que no necesita limitarse a la visión, no solo activa sus objetivos neuronales inmediatos, sino que esas células objetivo pueden desencadenar la alimentación hacia adelante para desencadenar actividad en áreas más frontales. La retroalimentación de esas áreas frontales puede establecer un acoplamiento oscilatorio de tiempo limitado en amplias extensiones de la corteza que aparentemente es necesario para el reconocimiento consciente. El bloqueo de tiempo probablemente amplifica las señales hasta el umbral para la realización consciente.

El procesamiento de la señal distribuida no necesariamente significa que la conciencia requiere grandes extensiones de tejido neuronal. Recordemos de los estudios de cerebro dividido en el laboratorio de Roger Sperry que incluso la mitad de un cerebro puede ser plenamente consciente de los estímulos que puede recibir. La magia de la conciencia parece residir en la naturaleza cualitativa del intercambio de datos, no en el volumen de tejido involucrado.

Por lo tanto, el problema principal es cómo el acoplamiento oscilatorio de circuitos por lo demás aislados amplifica las señales para ser reconocidas conscientemente. “Amplificar” puede ser una palabra engañosa, en la medida en que no existe evidencia convincente de que la conciencia esté relacionada con tener más impulsos nerviosos por unidad de tiempo. Los impulsos ciertamente no se hacen más grandes, porque su magnitud de voltaje está restringida por la concentración y los gradientes electrostáticos. Más bien, el secreto puede residir en el tiempo controlado de los impulsos. Una forma probable de amplificación resulta de la reverberación de la actividad entre conjuntos neuronales coherentes, lo que podría tener el efecto de mantener el estímulo el tiempo suficiente para ser detectado conscientemente, es decir, para que el cerebro “vea” lo que los ojos estaban mirando.

La conciencia también puede ser simplemente una cuestión de mejorar la relación señal / ruido. La actividad reverberante de tiempo limitado debe estar más aislada y protegida de la actividad aleatoria que no está asociada de manera confiable con un estímulo dado. Intuitivamente, eso es lo que sentimos en las experiencias diarias. Cuando miramos un árbol, el ruido cognitivo de la multitud de señales de los árboles puede oscurecer nuestra visión del pájaro en el árbol hasta que, por accidente o intento, podamos ver el pájaro.

Esto todavía nos deja con una respuesta incompleta. ¿Qué tiene que ver con amplificar o reducir el ruido de fondo que hace que los estímulos sean conscientemente reconocibles? ¿Dónde está el “quién” en el cerebro que se da cuenta? Cuando mi cerebro ve u oye algo, es “yo” quien conscientemente lo ve o lo oye. ¿Cómo crea mi cerebro mi “yo” y dónde está mi cerebro en mi “Yo?” Una posibilidad es que el cerebro inconsciente puede liberar un conjunto de actividad de red única que opera de manera similar a un avatar, dándole al cerebro una funcionalidad que de otro modo no tener. Desarrollé esta idea en mi post “The Avatar Theory of Consciousness”.

¿Cómo este avatar “yo” encuentra un estímulo que reconoce? ¿Lo está buscando, como un reflector que escanea la corteza por la actividad inducida por el estímulo? O tal vez no es una sensación de “búsqueda” sino que se activa en la existencia temporal cuando un estímulo adquiere el umbral necesario para iniciar la conciencia. Los experimentos con monos respaldan esta última opción. Sin embargo, un estímulo se reconoce, la conciencia puede durar más que el desencadenamiento. A menudo pensamos conscientemente sobre el significado de un estímulo momentáneo, lo integramos con recuerdos y desarrollamos creencias, intenciones y respuestas, ya sean cognitivas o conductuales, o ambas.

Una cosa más necesita mención. En los experimentos con monos, estaba claro que los monos estaban continuamente despiertos, incluso cuando no estaban detectando los estímulos presentados. Por lo tanto, estar despierto no es lo mismo que ser consciente. Sabemos esto también de los experimentos humanos sobre la ceguera por falta de atención, que revelan que la conciencia depende de la atención selectiva. La vigilia es una condición necesaria para la conciencia pero no, por sí misma, suficiente.

Referencias

Van Vugt, Bram, y col. (2018) El umbral para el informe consciente: pérdida de señal y sesgo de respuesta en la corteza visual y frontal. Ciencia. 360 (6388), 537 – 542.

Klemm, WR, Li, TH y Hernandez, JL (2000). Indicadores EEG coherentes de enlace cognitivo durante tareas de figuras ambiguas. Conciencia y Cognición. 9, 66-85.