Blog de Fernando Santamaría

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Las redes del cerebro

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El libro “Networks of the Brain” (2011) es uno de los libros más serios y científicos sobre las redes que se han escrito hasta ahora junto con “The Handbook of Brain Theory and Neural Networks” desde ya mítico “The Social Brain: Discovering the Networks of the Mind ” de Michael S. Gazzaniga (1987). Sporns nos da la perspectiva de lo que podría decir la ciencia de la redes sobre el cerebro. Comienza hablando de la Teoría de los Grafos, pero no desde una perspectiva matemática de la teoría de grafos. Sporns considera las interacciones tanto estructurales (instalación fija) como funcionales (dinámicos) entre nodos de la red cerebral y los módulos. “Módulos” se definen como comunidades de nodos con un gran número de interconexiones internas que pueden, en algunos casos, ser vistos como “super nodos” o nodos definidos a mayores escalas. Para adoptar la metáfora de lo “humano” en las redes sociales, las neuronas son análogas a las personas y sobre los módulos a distintas escalas son análogos a los barrios, ciudades y naciones. Una de las cuestiones que no trata muy por encima y es uno de los principios de las redes neuronales es su capacidad de auto-organización. Este es otro punto de investigación para llegar a entender como estamos hipertrofiados en las estructuras sociales y no desarrollamos formas de auto-organización. Algo que en nuestro entorno interno y externo si es frecuente.

Al igual que los sistemas sociales, las redes del cerebro muestran una sorprendente (anidada) modularidad jerárquica, fundamentalmente pequeñas redes dentro de redes más grandes en redes más grandes todavía, al igual que anidado muñecas rusas. Esta escala estructura de múltiples pueden ser responsables de gran parte de el complejo comportamiento del cerebro.

Las redes cerebrales abarcan varias escalas espaciales, desde la microescala con las células y las sinapsis individuales hasta los de macroescala con los sistemas cognitivo y los organismos encarnados/personificados (embodied/embodied cognition). Esta arquitectura se encuentra también en otros sistemas complejos (complex networks), por ejemplo, en el arreglo de múltiples escalas de las redes sociales, que van de las relaciones coherentes e interpersonales de los grupos sociales a las comunidades locales y los asentamientos urbanos y hasta llegar a las economías nacionales y mundial en cuanto a las organizaciones políticas. En los sistemas biológicos de múltiples escalas (propio de la neurociencia computacional), los niveles operan en aislamiento, en cambio, los patrones en cada nivel son muy dependientes de los procesos que se desarrollan en dos niveles: el inferior y el superior.

El cerebro es un ejemplo de ello como nos comenta Olaf Sporns. Estamos en que no se puede entender la función cerebral, a menos que pretendemos abordar el cerebro desde escalas múltiples y perspectivas, mediante la identificación de las redes que las células se unen en las poblaciones coherentes, organizan grupos de células en regiones cerebrales funcionales, integran las regiones de los sistemas, asi el cerebro y el cuerpo enlazado como un organismo completo. En esta jerarquía, el nivel de uno solo tiene el privilegio sobre los demás. La idea de que la función del cerebro puede ser totalmente reducido a la operación de las células o moléculas es tan mal concebida como la visión complementaria que la cognición se puede entender sin hacer referencia a sus sustratos biológicos. Sólo a través de interacciones de red multi-escala pueden las moléculas y las células dar lugar a la conducta y la cognición. El conocimiento de las interacciones en red, a través de múltiples niveles de la organización es crucial para una comprensión más completa del cerebro como un sistema integrado y holístico.

El estudio de la conectividad del cerebro ya ha abierto nuevas avenidas teóricas y experimentales en muchas áreas de las neurociencias. Conectividad juega un papel importante en la neuroanatomía, el desarrollo neurológico, en la electrofisiología, la proyección de imagen funcional del cerebro, y la base neural de la función cognitiva.

El análisis de la arquitectura de red y conectividad ilumina una serie de problemas que afectan a la función integrativa del cerebro(cuerpo). Voy a resumir algunos de los puntos tratados por O. Sporns:

* Los sistemas nerviosos están compuestos por un gran número de elementos de los nervios que están interconectados por las sinapsis y las vías axonal. Los métodos cuantitativos de la ciencia puede probar las redes de los principios arquitectónicos que dan forma a la anatomía del cerebro.

* Las neuronas individuales participan en el complejo de respuestas fisiológicas. Estas respuestas son el resultado de la interacción entre las redes de un gran número de células nerviosas individuales conectados en los circuitos locales, así como entre las regiones del cerebro.

* Distintas características sensoriales dentro del cerebro y a través de las modalidades son representadas en diferentes partes de la corteza cerebral. Su integración como parte de un estado coherente o de percepción cognitiva es el resultado de la red de distribución de procesos en grandes partes del cerebro.

* Cuando una persona está cognitivamente en reposo o en silencio, el cerebro se involucra en un patrón característico de actividad neuronal dinámica, el perfil de espacio-temporal de este patrón es moldeado por una estructura intrincada de red de fibras nerviosas y de sus vías.

* Los cambios en la información sensorial o los resultado en tareas cognitivas son patrones muy específicos de activación cerebral. Estos patrones son los efectos de las perturbaciones dinámicas de una red compleja y continuamente activa.

* Los resultados de un trauma cerebral y su enfermedad son importantes y de largo déficit neurológico. Estos insultos son resultado en daños estructurales de la red, y la extensión y localización de la alteración pueden informar a las predicciones sobre la naturaleza y gravedad de la disfunción cognitiva, así como el potencial de recuperación y respuesta compensatoria.

* El rendimiento cognitivo presenta una variación significativa entre los individuos sanos. El análisis de la conectividad del cerebro comienza a establecer vínculos entre las variaciones individuales en el comportamiento/conocimiento y las variaciones en las redes del cerebro.

* Comportamiento y cambio cognitivo en el desarrollo y la vida entera. El crecimiento y la maduración de las conexiones anatómicas en el cerebro modifican el rango de respuestas neurales y las capacidades cognitivas.

* El cerebro y el cuerpo están dinámicamente juntos a través de ciclos continuos de acción y percepción. Haciendo que el movimiento corporal, las redes cerebrales pueden estructurar sus propios insumos y modular su propia dinámica interna (embodied, algo que ya he introducido en “La cognición corpórea: hacia un conocimiento en acción“).

Amazon.com: Networks of the Brain (9780262014694): Olaf Sporns: Books

Estas y otras preguntas clave de la neurociencia puede ser abordado de manera productiva y desde la perspectiva de redes complejas. Constituyen el tema central de la materia de este libro que he reseñado. Hay todavía mucho camino por recorrer. Hay que comenzar, creo yo, por definir las redes del cerebro y las medidas de esa red y luego cuales son los fundamentos de la conectividad cerebral.

Habilidades esenciales para la supervivencia en el siglo XXI. Parte 5: metaconciencia

::Conscious Awareness::

Fuente original: Essential Skills for 21st Century Survival: Part 5: Conscious Awareness de Venessa Miemis

meditation

Un artículo reciente en el New York Times, Building One Big Brain de R. Wright, me impulsó a escribir sobre esta habilidad en esta serie de 12 partes. La obra cita opiniones de Nicholas Carr sobre cómo Internet está reduciendo la “capacidad para la concentración y la expectación,” dispersando nuestra atención y reduciendo nuestra capacidad de concentración.

A continuación, se plantea que “la tecnología está tejiendo los seres humanos en redes electrónicas que se asemejan a grandes cerebros.” (Es gracioso ver este concepto yendo al flujo principal … hemos hablado sobre esa idea aquí en noviembre pasado en el post “Twitter’s Intelligent, Welcome to Web 3.0”). La etapa siguiente en la línea de pensamiento es que este proceso es parte de nuestra evolución de las especie:

¿Podría ser que, en cierto sentido, el foco de la evolución, tanto la evolución biológica que ha creado una especie inteligente y la evolución tecnológica que está obligada a desencadenar una especie lo suficientemente inteligente, haya sido la creación de estos cerebros sociales, y tal vez incluso tejerlos en un cerebro planetario gigante, poco organizado? ¿Es el tipo de forma biológica en que el punto de la maduración de un organismo es crear un organismo adulto?

El artículo no consideraba la evolución de la tecnología como algo que iba a pasar fuera de nosotros, tal como una inteligencia artificial que nos superará, tal como trae consigo la singularidad tecnológica. (lo que también puede suceder, sin embargo). Más bien, sugiere algo más parecido a un proceso de desarrollo evolutivo, en el que la interconectividad y la cooperación indicarán un movimiento hacia una inteligencia superior. Las ideas que me recordó el trabajo realizado por John Stewart y el grupo de Investigación de la Evolución, Complejidad y Cognición sobre la evolución intencional. Consulte su Manifiesto evolutivo.

Como alguien que paso la mayor parte de mi tiempo online, igual que en las premisas del artículo, disminuyó la atención centrada e incrementó el potencial para una conciencia distribuida. Pero me pregunto si va a surgir un cerebro planetariamente inteligente sin alguna intención y conciencia de la conciencia por nuestra parte.

Llamado presencia, el concepto budista de la atención, o una versión de la meditación, pero que veo que este aumento de la hiperconectividad nos fuerza a adoptar algún tipo de prácticas mentales con el fin de ser humanos altamente operativos y eficaces. Mientras que la Web es una herramienta que nos permite ampliar nuestras mentes, nuestras identidades y nuestras visiones del mundo, también puede ser una trampa que nos lleva a comportamientos compulsivos que pueden ser casi incapacitantes. Lo experimento por mi mismo, tratando de leer cualquier cosa semi-interesante, de lo que me envían por correo electrónico, buscando afanosamente Twitter para que el artículo de lectura obligada que va a ser realmente importante, o chateando e ideando con los amigos sin parar. En algún momento, se da un paso atrás y se da cuenta de que uno está operando en un estado reaccionario la mayor parte del tiempo, intentando la imposible tarea de “estar al día” con el flujo de información o persiguiéndolo tangencialmente.

¿Dónde está nuestra práctica que nos recuerda que debemos reevaluar la situación, recontextualizarla, y tenerla presente y ser conscientes de nuestros pensamientos y acciones?

Una red mundial interconectada de pensamientos dispersos no suena inteligente, suena caótico. Tanto dentro como fuera de la web, si nos permitimos que nos distraigan todas las fuerzas que hay a nuestro alrededor, ¿realmente creemos que vamos a evolucionar por arte de magia? Y ¿qué entendemos por la evolución? Sólo por estar conectados no se garantiza el crecimiento. Si aspiramos a ascender en la escala de la conciencia a ideales más elevados como la auto-reflexión, la cooperación, la compasión y la empatía, ¿no va a requerir algo de conciencia intencional?

Hemos visto estudios que indican que la meditación/atención fomentan la envergadura de la atención, así como el estado de ánimo y la fuerza mental. Pero también nos hace pensar un poco sobre el papel de sí mismo y cómo se relaciona con el otro, sobre lo que somos, por qué pensamos lo que pensamos, cómo nuestros pensamientos y comportamientos están influenciados por nuestras mentes y nuestros entornos, cómo aprovechar más la intuición y la claridad, cómo filtrar a través del ruido para llegar a lo que importa, y cómo decidir incluso lo que importa cuando nuestra conciencia se expande para incluir a toda la humanidad.

Claro, el mundo es rápido y complejo, pero parece que mucho de lo que nos distrae se debe a nuestra propia incapacidad para conectar con tierra y optar por dirigir nuestra atención a lo que realmente valoramos. El sistema está configurado de modo que es muy fácil poner el piloto automático, yendo a través de propuestas de resolución sin necesidad de ser conscientemente consciente. Pero no podemos darnos ese lujo durante mucho tiempo. Es interesante que lo que una vez se consideró como una práctica exclusivamente oriental o un capricho de la New Age pueda muy bien resultar ser una herramienta esencial para la supervivencia y la cordura, gracias a la tensión impuesta por nuestros avances tecnológicos.

La muerte del intelectual tal como lo conocemos según Nicholas Carr

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¿Qué tipo de intelectuales implican las redes sociales e Internet, en sentido amplio? Es cierto o es polémico lo que describe Nicholas Carr en libro “Superficiales: ¿Qué está haciendo Internet con nuestras mentes? ” y nuestra generación que se encuentra entre dos aguas creo que estamos viviendo el proceso de transformación en nuestras propias carnes. Lo que es cierto es que como toda herramienta tecnológica que opera en el ámbito cognitivo hace florecer unas habilidades y competencias y desaparecen otras o se convierten estas en mínimos. La neuroplasticidad de nuestro cerebro hace que esto no sea un hecho irreversible en nuestras conexiones sinápticas. Aquí va la referencia de N Carr:

Dada la plasticidad de nuestro cerebro, sabemos que nuestros hábitos online continúan reverberando en el funcionamiento de nuestras sinapsis cuando no estamos online. Podemos suponer que los circuitos neuronales dedicados a explorar, filtrar y realizar múltiples tareas se están ampliando y fortaleciendo, mientras que los que utilizan para leer y pensar profundamente, con una concentración sostenida, se debilitan o erosionan. En 2009 investigadores de la Universidad de Stanford encontraron indicios de que este cambio pueda estar ya en marcha. Le dieron una batería de test cognitivos a un grupo de usuarios habituales de la multitarea, así como a otro grupo de usuarios multitarea comparativamente esporádicos. Encontraron que los usuarios multitarea habituales se dejaban distraer mucho más fácilmente por “estímulos irrelevantes del entorno”, tenían un control significativamente menor sobre el contenido de su memoria de trabajo y, en general, eran mucho menos capaces de mantener concentración en una tarea concreta. Mientras que los usuarios multitarea infrecuentes demostraron un control relativamente fuerte “de la atención de arriba abajo”, los habituales demostraron “una mayor tendencia al controlar su atención de abajo arriba”, lo cual sugería que “podrían estar sacrificando el rendimiento en la tarea primaria para dar cabida a otras fuentes de información”. Los usuarios multitarea intensiva son “pastos de irrelevancia”, comentó Clifford Nass, catedrático de Standford que dirigió la investigación[…]. Michael Merzenich ofrece una evaluación aún más sombría. Al realizar simultáneamente varias tareas online, dice, “entrenamos nuestros cerebros para que presten atención a tonterías”. Las consecuencias para nuestra vida intelectual puede demostrarse funestas.

Las funciones mentales que están perdiendo la “batalla neuronal por la supervivencia de las más ocupadas” son aquellas que fomentan el pensamiento tranquilo, lineal, las que utilizamos al atravesar una narración extensa o un argumento elaborado, aquellas a las que recurrimos cuando reflexionamos sobre nuestras experiencias o contemplamos un fenómeno externo o interno. Las ganadoras son aquellas funciones que nos ayudan a localizar, clasificar y evaluar rápidamente fragmentos de información dispares en forma de contenido, las que nos permiten mantener nuestra orientación mental mientras nos bombardean los estímulos. Estas funciones son, no por casualidad, muy similares a las realizadas por los ordenadores, que están programados para la transferencia a alta velocidad de datos dentro y fuera de la memoria. Una vez más, parece que estamos adoptando en nosotros mismos las características de una tecnología intelectual novedosa y popular. […]
La Red nos ofrece un acceso instantáneo a una biblioteca de información sin precedentes por su tamaño y alcance, y nos facilita su ordenamiento: encontrar, si no exactamente lo que estábamos buscando, por lo menos algo suficiente para nuestros propósitos inmediatos. Lo que la Red disminuye es el primer tipo de conocimiento al que aludía Johnson: la capacidad de conocer en profundidad una materia por nosotros mismos, construir con nuestra propia mente el rico y peculiar conjunto de conexiones que alumbran una inteligencia singular.

(p. 174-176)

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