La abstracción de las abejas

No voy a contarles grandes aspectos de la vida social de las abejas, para eso está Maeterlinck que lo hace de la manera más hermosa posible.
Les quiero contar unos trabajos que escuché en una charla de Martín Giurfa que me impresionaron bastante.
Martín estaba contando cómo pueden las abejas abstraer reglas del entorno. Sí, así como lo oyen, las abejas tienen un poder de abstracción total, parecido al que tenemos nosotros cuando hacemos matemáticas, o cuando comprendemos las reglas gramaticales; en definitiva cuando sacamos un “orden” de las cosas desparramadas, cuando las podemos englobar en un conjunto y entender la regla que lo rige .
Las abejas, por ejemplo, pueden abstraer el concepto de “simetría” (o sea, más allá de que estén viendo algo por primera vez, pueden darse cuenta si está en el conjunto de los objetos simétricos o no). También hacen lo mismo con la idea de “igualdad” o de “diferencia”.
¿Cómo se estudia esto en la abeja? Vamos a usar el ejemplo de la simetría (los experimentos para estudiar la abstracción de la igualdad o la diferencia son similares).
Se le presentan a la abeja tres figuras, dos de ellas asimétricas y una simétrica. Siempre se pone comida (agua con azúcar) junto con la simétrica y nunca con las asimétricas. Esto se hace muchas veces y siempre con figuras distintas. Lo importante de este experimento (y lo que lo distingue de un clásico condicionamiento pavloviano) es que las figuras siempre cambian, lo único que tienen en común las que están acompañadas de alimento es que son simétricas, pero las formas son siempre nuevas. Luego de una cantidad de “entrenamientos” la abeja termina comprendiendo cuál es la idea: llega al sitio y no pierde tiempo merodeando por las figuras asimétricas, va directo a la simétrica porque sabe que ahí es donde estará la comida (de nuevo, aunque sea una figura que nunca haya visto antes). O sea: pudo abstraer la idea de la simetría como característica en común de todos esos dibujos que tenían recompensa alimenticia. Si viesen las figuras comprobarían que no es algo trivial, entender esto requiere un procesamiento complejo; es algo parecido a esos ejercicios de test de inteligencia para los humanos donde también hay que sacar atributos en común de las figuras (no sé quién lo haría más rápido, si una abeja o un humano).
Esto ya es bastante interesante, pero quizá lo que más me cautivó de la charla fueron unas pequeñas figuras donde se veía que el aprendizaje no era gradual; o sea, no era una forma lineal que iba creciendo, sino que las abejas estaban un tiempo respondiendo “by chance” (iban indistintamente a cualquier figura) hasta que, repentinamente en el 7mo ensayo, subían a otro nivel donde ahora la figura claramente preferida era la simétrica (o sea, habían aprendido de golpe la regla). Esto me resultó totalmente cautivante, me hizo pensar en que en realidad estos bichos podrían estar probando “categorías” en un orden determinado y constante entre todas las abejas (porque todas tienen esta curva de aprendizaje parecida, con el salto abrupto en el 7mo ensayo!). Me explico: quizá en el primer ensayo piensen “ah, lo que tienen en común las que tienen comida es que tienen una forma circular”, luego, en el segundo intento (donde ya vieron que lo de circular no era el atributo) podrían probar con otra caracterísitica y así sucesivamente hasta que, en el 7mo intento prueban con la simetría (y en este caso es cuando dan con el clavo.) Los misterios del número 7.
Cuando estaba cursando análisis matemático en la carrera, antes de un parcial, tuve un sueño muy lisérgico: soñé con la idea del “factor común”. En el sueño (aparte de “sentir” esta idea de forma abstracta) yo veía muchas casas desde arriba (como si estuviese volando) y a todas les veía un televisor. O las casas no tenían techo o yo las veía a trasluz, pero la cuestión es que podía ver todo el interior mientras volaba. Y lo que yo hacía era lo siguiente: agarraba 1 televisor, lo ponía fuera de todas las casas y ponía un paréntesis que las englobaba (y el televisor fuera del paréntesis). Así, yo sacaba como factor común la tele y lo multiplicaba por todas las casas (que ahora ya no tenían tele dentro).
Así como en mi sueño extraje la tele como objeto que tenían en común esas casas, las abejas tienen la capacidad de guardar todos los atributos de lo que ven (por poner el ejemplo visual nomás) para luego extraer lo que tienen en común un subgrupo de objetos. Es un procesamiento muy interesante y se está estudiando qué neuronas (y cómo) lo hacen (sí, las neuronas de la abeja).

Extra muy gracioso:
Miren la pieza histórica que acabo de encontrar acerca del número siete en nuestras capacidades cognitivas:
http://psychclassics.yorku.ca/Miller/

Así empieza la nota:
The Magical Number Seven, Plus or Minus Two: Some Limits on our Capacity for Processing Information. George A. Miller (1956) Harvard University
My problem is that I have been persecuted by an integer. For seven years this number has followed me around, has intruded in my most private data, and has assaulted me from the pages of our most public journals. This number assumes a variety of disguises, being sometimes a little larger and sometimes a little smaller than usual, but never changing so much as to be unrecognizable. The persistence with which this number plagues me is far more than a random accident. There is, to quote a famous senator, a design behind it, some pattern governing its appearances. Either there really is something unusual about the number or else I am suffering from delusions of persecution. “

Y miren cómo termina:
“And finally, what about the magical number seven? What about the seven wonders of the world, the seven seas, the seven deadly sins, the seven daughters of Atlas in the Pleiades, the seven ages of man, the seven levels of hell, the seven primary colors, the seven notes of the musical scale, and the seven days of the week? What about the seven-point rating scale, the seven categories for absolute judgment, the seven objects in the span of attention, and the seven digits in the span of immediate memory? For the present I propose to withhold judgment. Perhaps there is something deep and profound behind all these sevens, something just calling out for us to discover it. But I suspect that it is only a pernicious, Pythagorean coincidence. “

Ahora le podemos agregar los siete intentos de la abeja hasta llegar a la simetría.

Los recuerdos escondidos (trabajos clásicos de W. Penfield)

Cuántas cosas habremos vivido que ahora no somos capaces de recordar. Muchas. Es muy fácil poner ejemplos, basta con pensar en aquellas experiencias de los primeros años de vida, el período donde misteriosamente todo es aprendizaje y nada es memoria a largo plazo –al menos todo lo episódico, porque está claro que sí hay una memoria procedural y del lenguaje-. Cuando tenemos 1 año de vida, nuestro cerebro es tan lábil, tan plástico (sus redes neuronales se modifican tan fácilmente), que parece que esto va acompañado de una incapacidad para dejar huellas fijas de las experiencias vividas (pero qué alucinante habrá sido sentir sorpresa ante las cosas por no tener nada del pasado arraigado a eso, tener los sentidos tan agudos ante todo).
Claro que hay muchos ejemplos más aparte de la clásica amnesia infantil, nuestra vida adulta está también llena de cosas que parecen no dejar una impronta fija en el cerebro. Pero insisto con el “parecen” porque en realidad (y acá el eje de la nota) gran parte de esos supuestos agujeros no son tales, el problema está únicamente en la incapacidad para evocar esos recuerdos y llevarlos a la conciencia. Esas huellas están escondidas en las profundidades del cerebro.
El gran neurofisiólogo Wilder Penfield (el mismo que dibujó los mapas sensoriales y motores de la corteza) hizo unas observaciones que así lo atestiguan (son estudios muy antiguos y espectaculares acerca de la localización de la memoria).
Penfield tenía que operar a pacientes epilépticos a los cuales se les insertaba electrodos para estimular el cerebro (claro que con fines terapéuticos). Las operaciones eran sólo con anestesia local, con lo cual los pacientes estaban totalmente capacitados para hablar durante todo el procedimiento. Penfield encontró que cuando estimulaba la corteza temporal (la parte de la corteza que está a los laterales del cerebro), los pacientes repentinamente vivían algún episodio del pasado con una nitidez absoluta (como si estuviesen viviendo nuevamente esa experiencia). El mismo Penfield estaba impresionado, ya que cuando quitaba el electrodo de un punto en particular que gatillaba la evocación de un recuerdo, el recuerdo se iba; y si luego volvía a estimular el mismo punto, la misma experiencia se hacía vívida nuevamente (escalofriante, ¿no? un punto un recuerdo). Tiene miles de ejemplos (algunos muy graciosos donde la persona no puede creer que se le venga a la cabeza una determinada melodía que creía insignificante, no puede entender porqué le viene eso a la memoria si ni siquiera era su canción preferida…es parecido a lo que pasa con algunos sueños).
Hay un ejemplo muy jugoso para los psicólogos: una mujer cuando era muy pequeña había sufrido una experiencia traumática estando con sus hermanos (un hombre la perseguía diciéndole que llevaba serpientes en el bolso y ella corría mucho para estar junto a sus hermanos). Esta fue una experiencia real (sus hermanos la recuerdan perfectamente y su madre también recuerda haberla oído). Cuando esta niña se fue haciendo mayor tuvo algunos sueños que aludían a este episodio (ella no lo recordaba), y su familia le ocultó lo sucedido diciéndole que eran puras pesadillas sin sentido.
Sorprendentemente, cuando de grande estaba en la operación y Penfield le estimuló un punto de la corteza temporal, esta mujer comenzó a decir: “ -Espere un momento, veo un hombre que me persigue y tiene algo para hacerme daño”. Según Penfield la mujer mostraba mucho miedo cuando lo contaba y tenía que frenar el relato porque comenzaba a oir las voces de sus hermanos y su madre…
Tremendo. Ese recuerdo estaba ahí pero no podía hacerse consciente (estaba oculto, suprimido, reprimido o como quieran llamarlo) hasta que llegó Penfield y estimuló la zona donde estaba asentado.
Y como conclusión les pongo las palabras textuales de Penfield:
“There is a permanent record of the stream of consciousness within the brain. It is preserved in amazing detail. No man can, by voluntary effort, call this detail back to memory. But, hidden in the interpretive areas of the temporal lobes, there is a key to a mechanism that unlocks the past and seems to scan it for the purpose of automatic interpretation of the present. It seems probable also, that this mechanism serves us as we make conscious comparison of present experience with similar past experiences.”

Un extraño en casa

El síndrome de Capgras es algo muy extraño. Va, en realidad el extraño no es el síndrome sino tu padre.
Esta enfermedad se caracteriza porque las personas que la padecen comienzan a sentir que sus seres queridos son en realidad farsantes, sienten que son otras personas que se están haciendo pasar por los verdaderos amigos o familiares (creen por ejemplo que su padre fue secuestrado y que el que tienen en su casa es un doble, un simulador). Créanme, algunas enfermedades neurológicas parecen de novela de terror, pero les aseguro que suceden realmente.
¿Pero qué pasa en el cerebro de estas personas? ¿Cómo se puede explicar un síntoma tan particular?
Cuando observamos una cara hay, al menos, dos grandes circuitos que se encienden en nuestro cerebro. Uno es el del reconocimiento “objetivo” de esa cara; las neuronas de este circuito procesan la información visual acerca de los rasgos particulares del rostro (la nariz, el color de los ojos, etc.). El otro circuito que se enciende es un circuito “emocional” (sistema límbico). Aquí, las neuronas procesan todas las emociones que tenemos asociadas a esa cara que estamos mirando (emociones que se fueron gestando por las distintas memorias que guardamos de esa persona).
Lo que se descubrió es que justamente en estos pacientes con el síndrome de Capgras, el circuito visual “objetivo” está intacto (pueden reconocer que visualmente la persona que tienen en frente es similar a su padre), pero tienen dañado el circuito que procesa el contenido emocional de esa cara.
Entonces surge la incongruencia: la vía neuronal del contenido objetivo de la cara del padre, que antes se “encendía” siempre junto con un determinado circuito emocional (obviamente no rígido), ahora pasa a activarse sola y se pierde esa asociación tan fuerte entre ambos caminos. La idea de los neurocientíficos es que el cerebro no puede tolerar esta falta de coherencia, y ahí aparece la solución que encuentra nuestra mente: la persona que tenemos en frente no es nuestro verdadero padre (es una explicación “racional” que explicaría esa falta de activación límbica).
Hay muchas cosas interesantes en esta enfermedad, una es la forma que encuentran algunos padres para volver a conectarse emocionalmente con un hijo que sufre el síndrome de Capgras: se van a la habitación de al lado y lo llaman por teléfono (la vía auditiva está intacta, incluso la auditiva que va hacia las zonas “emocionales”). Otra rareza es que existe la enfermedad complementaria: la “ceguera facial” que consiste en que la gente no puede reconocer los rasgos de las caras aunque sí se mantienen las respuestas emocionales.

Este artículo que escribí está basado en la nota "alien friends"de Scientifican American Mind 16:58-63, 2005.
"Capgras Syndrome: A Novel Probe for Understanding the Neural
Representation of the Identity and Familiarity of Persons. "William
Hirstein and Vilayanur S. Ramachandran in Proceedings of the Royal
Society of London B, Vol. 264, pages 437–444; 1997.
"Capgras Delusion: A Window on Face Recognition". Hadyn D. Ellis and
Michael B. Lewis in Trends in Cognitive Sciences, Vol. 5, No. 44,
pages 149–156; April 2001.
“Alien friends” Thomas Grunter and Ulrich kraft. Scientifican american mind 2005

Próximamente

§ Al cerebro no le gustan las incongruencias (¿la incogruencia lleva al desmadre neuronal? (V.S. Ramachandran, I. Pavlov, etc)
- Pavlov y sus experimentos sobre cómo los estímulos incongruentes pueden llevar a la locura (sí, es el mismo Pavlov del perro y la saliva pero con unos experimentos imperdibles).
- Ramachandran y sus experimentos sobre el síndrome de Capgras

§ ¿Existe la amnesia infantil? Todas esas experiencias lejanas que creemos que no tenemos almacenadas en la memoria, ¿realmente están ausentes? ¿o sí están pero ocultas en las profundidades del cerebro? Los pacientes de Penfield estimulados en el lóbulo temporal medial (testimonios tremendos).

§ La parte del cerebro que inhibe la conducta. - Estudios de lesiones en la corteza prefrontal. Y miles de historias más.

Más vale no esperar nada del futuro (W. Schultz parte II)

(lo escribo cortito porque me estoy quedando dormida)
El mismo autor que contaba antes estudió cómo son los mecanismos de la expectativa de la recompensa en las neuronas dopaminérgicas (que están asociadas también a los estímulos placenteros y a las adicciones).
Lo que ocurre es muy interesante (y muy zen).
Estas neuronas dopaminérgicas “del placer” se activan cuando llega sorpresivamente un estímulo apetitivo. Pero lo interesante es que, si tenemos la expectativa de que algo bueno llegará en el futuro, ¡también se activan a lo loco! (o sea, no sólo responden a algo real del presente sino también a algo ilusorio del futuro).
Ahora bien, acá ocurre algo alucinante. Si efectivamente estamos a la espera de algo bueno, como dijimos antes se generará toda esta activación del “placer neuronal”; pero ésta no es gratuita, es a costa de algo. Cuando el objeto de deseo llega y se hace real, ya las neuronas no se activan como antes (cuando llegaba por sorpresa y sin expectativas), se quedan en un nivel de actividad basal. El precio que se paga por la motivación hacia el futuro parece caro: se pierde el presente. El shock de felicidad se desplazó en el tiempo.
Acá va la frutilla de la torta: si estamos en este mismo caso (liberación de todo el cocktail del placer ante la expectativa futura de algo bueno) y lo que esperamos NO llega en el momento indicado, entonces la liberación de dopamina se deprime absolutamente a menores mucho más bajos incluso que los basales (¿el mecanismo de la frustración quizá?).

Todo es una cuestión de contraste (W. Schultz parte I)

Acá no vamos a hablar del contraste a nivel de los sentidos (que puede ser un buen tema futuro) sino que hablaremos de cómo el “placer” que se siente por los estímulos depende del contraste entre ellos.
Si lo pensamos en términos generales, muy claro está que la satisfacción que sentimos por las cosas no es algo absoluto, sino que es algo relativo. Recuerdo perfectamente mi primer ducha con agua caliente luego de un largo viaje a Perú (para los que no fueron les cuento que el agua escasea, y más aún la caliente); nunca en mi vida había disfrutado tanto de unas gotas de agua cayendo sobre mi espalda, nunca. Pero claro, las millones de duchas que yo había tomado antes del viaje a Perú eran igualitas-igualitas y, sin embargo, no eran más que un pobre acompañante al tan esperado café con leche matinal. Pero, ¿por qué pasa esto? ¿por qué dos estímulos idénticos pueden generar sensaciones tan dispares dependiendo de cuándo se presentan?
Una de las respuestas científicas a este dilema viene de los trabajos de Wolfram Schultz. Este señor encontró que ciertas neuronas de la corteza orbitofrontal incrementan su actividad cuando el animal percibe un estímulo apetitivo (en este trabajo en particular eran comidas y bebidas, pero pueden extrapolar a cualquier otro tipo de estímulo que genere “placer”).
La actividad de estas neuronas tiene una relación con el grado de placer que provoca cada estímulo apetitivo (o mejor dicho, con la preferencia que se tiene por él). Por ejemplo, algunas neuronas se vuelven locas ante un estímulo altamente exquisito (para los animales de Schultz sería una ración de pasas de uva…) mientras que ante uno no tan rico responden en mucho menor grado.
Ahora viene lo interesante del trabajo: la activación de estas neuronas “de la recompensa” depende del contraste entre los estímulos presentes y no es algo absoluto asociado a un estímulo en particular. Me explico con valores inventados para graficar el asunto: si un animal está frente a un buen tarro de su comida preferida (pongamos ahora como ejemplo unas bananas) y frente a otro de manzanas (que no gustan tanto), la respuesta de estas neuronas será de un valor de 10 para las bananas y de un valor de 5 para las manzanas (lo dicho, cuanto más rico más responden). Ahora bien, si luego de un rato ponemos al mismo animal frente al mismo tarro de manzanas pero ahora junto a otra comida todavía más fea para él (pongamos por ejemplo unas lechugas), la respuesta de estas mismas neuronas será de un valor de 10 para las manzanas y de 5 para las lechugas (o sea que la manzana pasa a generar el mismo “placer” que la banana sólo por estar al lado de algo más feo, sólo por contraste)
Esto es lo alucinante del sistema: que la respuesta a los estímulos NO es absoluta, es relativa (la respuesta a la misma manzana es muy baja cuando está frente a unas buenas bananas pero es alta cuando está frente a un pobre tarro de lechugas).
Conclusión: las neuronas que responden a las cosas placenteras “setean” su nivel de respuesta en base al resto de los estímulos presentes. Comparan y terminan “valorando” al estímulo en relación a sus vecinos. El rango de respuestas es uno sólo y los mínimos y los máximos de ese rango se imponen en base a los estímulos más y menos preferidos que tenemos presentes en ese momento.
Volviendo al ejemplo de la ducha, durante mi estadía en Perú mis neuronas dopaminérgicas se habían acostumbrado a un nivel basal de “cero agua caliente, un minuto de agua fría cada dos días” y, cuando compararon esto con “la duchita tibia todas las mañanas”, respondieron desaforadamente, generándome un placer que, antes del viaje a Perú, sólo hubiese sentido al estar metida en un jacuzzi espectacular en un buen balcón de Cancún –mami, este recuerdo va para vos-. O sea, mi ducha es la manzana de los monos, es un manjar cuando vuelvo de Perú y es un bajón cuando vuelvo de Cancún.

Para terminar, una frase de Einstein:
«Cuando un hombre se sienta con una chica bonita por una hora, parece que fuese un minuto. Pero déjalo que se siente en una estufa caliente durante un minuto y le parecerá más de una hora. Eso es relatividad».


Este es el trabajo que expliqué:
Tremblay, L. and W. Schultz (1999). "Relative reward preference in primate orbitofrontal cortex." Nature 398(6729): 704-8.
Y este es uno similar pero en neuronas del estriado:
Cromwell, H. C., O. K. Hassani, et al. (2005). "Relative reward processing in primate striatum." Exp Brain Res 162(4): 520-5.

(y el que quiera más información me la pide)


Este es un ejemplo de que la percepción y las sensaciones no tienen una relación inyectiva con el estímulo externo. Un mismo estímulo puede generar varias respuestas. Ejemplos de esto hay miles y seguro seguirán apareciendo en este blog porque es un tema que me alucina. Por citar algunos que vendrán:

· Cómo cambia la percepción de nuestro propio cuerpo (sin que el cuerpo cambie).
– Experimentos ilusión de distorsión con fMRI y de realidad virtual-
· Qué cosas modulan la percepción del entorno
- Mecanismos top-down hacia el tálamo.

Hipótesis muy divertida sobre el origen de las palabras (V.S. Ramachandran)

¿Cómo surgieron las primeras palabras?
En los orígenes del lenguaje, ¿la asociación entre un determinado sonido y un determinado objeto fue arbitraria?
Hay un neurocientífico llamando V.S. Ramachandran (del que soy fan total) que tiene una hipótesis muy divertida al respecto.
Entre otras cosas, Ramachandran estudia las “sinestesias”. Éstas son asociaciones muy fuertes entre distintas vías sensoriales (visual-auditiva, táctil-gustativa, etc.) pero que no fueron formadas por una experiencia en particular del individuo, sino que son intrínsecas de ciertos cerebros (pueden pensar si tienen sinestesias, yo tengo una tan fuerte que cuando era chica no podía entender que otros no la sientan: para mí la letra “i” es amarilla, la letra “l” es verde y la “m” es roja…). O sea, no son asociaciones hechas por la memoria, sino que son vías sensoriales específicas que parecen tener mucha conectividad neuronal desde el nacimiento, sin que la experiencia lo haya moldeado.
Hay personas con sinestesias muy graciosas, por ejemplo hay un hombre que siempre que cocina siente la textura y el dibujo del plato que está preparando (pero no como postura excéntrica, sino que siente cosas muy fuertes como que una torta de chocolate tiene muchos lunares rojos, etc).
Acá viene la asociación de las sinestesias con el origen del lenguaje:
Vean este simple experimento: se grafican dos figuras, una con bordes totalmente puntiagudos, llena de ángulos (imagínense una estrella pero con más puntas) y la otra con bordes redondeados, sin ninguna esquina abrupta (como una nube dibujada por un niño, muy ondulada y suave). Luego se les pide a las personas que digan a cuál de las dos figuras la asocian con la palabra “KIKI” y a cuál con “BOUBA” (antes de leer la siguiente oración piensen qué asociarían uds.).
El 95% de las personas asoció la palabra “KIKI” con la figura puntiaguda y la palabra “BOUBA” con la figura redondeada.
Entonces, esto es muestra de una sinestesia común entre todas las personas, la visión de una determinada forma la tenemos asociada a la producción de un determinado sonido. (Piensen qué loco es que casi todas las personas hayan respondido igual ante algo que no tenía una conexión lógica ni histórica).
Entones, para terminar, lo que hipotetiza Ramachandran es que las primeras palabras del ser humano no fueron arbitrarias, que los objetos tienen asociados determinados sonidos sintestéticamente (por una alta conectividad neuronal quizá entre esas dos representaciones) y que en base a estas asociaciones fuimos poniendo nombre a las cosas.
Surgen miles de preguntas, como por ejemplo porqué no hay más similitud entonces entre los distintos idiomas, etc. Obviamente no es que las sinestesias expliquen todo el origen del lenguaje, pero sí que podría ser un factor importante en el momento en que surgieron las primeras palabras. Me pareció una idea divertida y ahí está.

V.S. Ramachandran and E.M. Hubbard “Synaesthesia—AWindow Into
Perception, Thought and Language”