miércoles, julio 29, 2009

Un buen apaño (Entrevista a Gary Marcus)

Quienes como yo echen de menos los fabulosos y extensos artículos de Steven Den Beste recordarán el que dedicara al ojo humano (ver aquí).

Desde el punto de vista de un ingeniero el del ojo humano es un diseño ineficiente, una chapuza que con diferencias más o menos evidentes comparten la mayoría de los vertebrados, alguno de los cuales, al menos, disponen de contra-chapuzas que lo mejoran en ciertos aspectos.

Los problemas, según el análisis de Den Beste, comienzan con la implementación del componente más crítico del ojo: la retina. Además del inconveniente que supone que el nervio óptico penetre en el ojo a través de la propia retina, ya que ocasiona que tengamos un punto ciego, hay que añadir los obstáculos que se encuentra la luz antes de alcanzar los fotorreceptores de la membrana: varias capas de tejido y los propios neuronas atenúan y difuminan la señal luminosa mermando aún más su eficiencia (menos superficie para recibir menos fotones). Incluso los calamares han solucionado mejor, mucho mejor, el problema de la captura de la luz. Pero aún hay más. Dado que tenemos una retina de un tamaño relativo considerable, la distancia focal también lo es necesariamente … el resultado son nuestros grandes ojos. Dos esferas alojadas en sendas cavidades y acompañadas de una considerable panoplia de adminículos para procurar su rotación, que suple a un mejor diseño orientado a conseguir una óptima amplitud de campo … un “apaño” (tomo prestada la traducción de kludge que brinda Eduard Punset) que requiere, a fin de cuentas, otros añadidos: una cabeza de mayor tamaño; más peso para el cuello; un cuello más robusto … “un kilogramo de masa para soportar un área retinal activa del tamaño de dos sellos de correos”. Pero, ¿acaso la naturaleza busca la perfección? Den Beste, en este ejemplo, confiere a la naturaleza un “actitud intencional” porque su propósito es enmendarle la plana a los defensores del diseñó inteligente y señalar que ni existe un plan, ni un ingeniero calculador detrás del diseño e implementación del ojo humano. Paley no estaba al tanto de estos detalles fisiológicos ni sus implicaciones mecánicas, aunque es seguro que Behe y compañía encontrarán nuevos argumentos en la irreductible complejidad de la fotoquímica retinal para defender sus creencias.

Para Gary Marcus, profesor de Psicología en la Universidad de New York, como para Den Beste, la respuesta es clara: somos un producto de la evolución. El diseñó de nuestros ojos, el del tracto urinario del hombre y, a eso vamos, el de la mente, son producto de la selección natural y a ésta no le preocupa la perfección sino la adaptación al ambiente: el diseño será optimo-perfecto o no, pero esa no es la cuestión (¡detengan a ese cuervo!). El ojo y la mente son productos de la acumulación de modificaciones graduales sobre estructuras cuyo propósito original sólo podemos imaginar, en el mejor de los casos, mediante ingeniería inversa, por así decir.

El profesor Marcus defiende en Kludge que nuestra mente, el cerebro, es un “apaño” (gracias de nuevo a Eduard Punset), mejor aún, un conjunto de apaños diseñados por la selección natural para resolver problemas adaptativos diversos … y es precisamente en esta diversidad de propósitos en donde encontraríamos el por qué de la falibilidad de nuestra mente: desde la memoria, hasta el lenguaje, pasando por la manera en que gestionamos nuestras preferencias o construimos nuestras creencias; todo en el cerebro es resultado del ensayo y el error, y los mimbres con los que se construye el cesto de nuestra mente resultan, en ocasiones, difíciles de tejer … con el resultado evidente de nuestra imperfecciones cognitivas y morales. Tanto monta.

Hasta aquí, me dirán, Marcus parece un psicólogo evolucionista sin embargo no es adecuado calificarle como tal, al menos no si atendemos a las críticas que hace a varios de sus más eximios representantes, Cosmides y Pinker incluidos. Marcus ve en éstos y otros una tendencia a exagerar el éxito “ingenieril” de las adaptaciones cognitivas que implementa nuestra mente … como si lo que es posible y necesario admitir respecto al ojo, que es un producto de un bricolaje evolucionista chapucero, no pudiera decirse de la mente.

Sin embargo, Steven Pinker sostiene, por ejemplo, que el hombre es un animal moralista (La tabla rasa, capítulo 15), al que “el proceso amoral y sin dios de la selección natural” equipó con un refinado y, tal vez, excesivo sentido moral. Y es que tal “sentido moral es un dispositivo”, “cargado de singularidades [ y que] es proclive al error sistemático –a las ilusiones morales, por así decir-, igual que nuestras otras facultades"

Creo que Buss, otro de los señalados por Marcus no estaría de acuerdo con su conclusión:

Las psicología evolucionista establecida nos cuenta mucho sobre cómo la selección natural ha conducido a buenas soluciones, pero dice bastante menos sobre por qué la mente humana es tan consistentemente vulnerable al error”.

El interés del profesor Marcus por la evolución de la mente podemos disfrutarlo ya en su libro anterior, The Birth of the Mind, en donde como reza el subtítulo, nos cuenta como un pequeño número de genes crea las complejidades (e imperfecciones) del pensamiento humano.

¿Cómo es posible que apenas 30.000 genes sean los responsables de una arquitectura millonaria en componentes y mágica en sus resultados? Comenzando por la magia, Marcus da por sentado que en su generación (que es la mía) el dualismo mente/cerebro es algo superado, lo que es mucho suponer si preguntamos a cualquiera no especialmente interesado en el tema, por lo que dirige su atención a cómo es posible construir una mente con tan pocos genes, bueno, con genes.

Para empezar, entendiendo que los genes codifican estructuras neuronales y no comportamientos. Después, indicando que el genoma no es un plano, si no que encierra una especie de algoritmo de compresión en el que cada célula a través de la lógica de a expresión genética actúa como un fábrica que lo “descomprime” para producir la estructura biológica que corresponda. Continúa detallando el papel de las proteínas reguladoras y de las redes genéticas para insistir en que el cerebro no es diferente a otros órganos en lo que a su construcción se refiere, por lo que la explicación que sirva para el riñón (según Den Beste uno de los mejores diseños de nuestro cuerpo) servirá para la mente.

Sin embargo el tema no se agota aquí: no sólo debemos responder cómo se codifica un cerebro en el genoma, como se “pre-cablea” sino que es necesario responder a otra menos formulada: cómo facilitan los genes el “feedback” de la experiencia, es decir, como se ejecuta, si es que sucede, el recableado de la las estructuras cerebrales motivado por la interacción con el medio ambiente. El debate naturaleza .vs. crianza desde una óptica celular/molecular servida en multitud de ejemplos.

Es posible que nuestro cerebro, como los ojos, no sea una maravilla desde el punto de vista del ingeniero que puede empezar desde cero a diseñar una obra para un propósito bien definido. Aplicando la ingeniería inversa podemos reunir las piezas de un puzzle fascinante y emplear el conocimiento adquirido, al menos, en mejorar nuestra existencia que, lógicamente, no es ni perfecta ni está indeleblemente escrita en nuestros genes.

El profesor Marcus ha contestado amablemente a nuestras preguntas:

En inglés:


1. Neanderthals and human beings diverged more than 300,000 years ago.
In 2007 we learnt that the FOXP2 regulatory gene, is identical in both species. Is it time enough to believe that the divergence between the two meant that only human beings have been able to develop the "language instinct"? What about the rest of the brain tinkering? What about the common ancestor of both?


Actually. all we know for sure is that the
coding region of the two versions of FOXP2 -- human and Neanderthal -- are the same. We don't know whether the promoter regions of the human and Neanderthal gene are the same, so it could very well be that FOXP2 was expressed differently in Neandertahal brains than in human brains. It is also of course to important to realize that FOXP2 is just one among what may be a very large number of genes that are involved in language. And it goes without saying that we have no idea whether Neanderthals could talk....



2. What evidence suggests that the language module is the result of the evolutionary pressure on one or more ancestral modules?


Your question presupposes that there is a language "module", but there may be relatively little circuitry in the brain that is uniquely specialized for language. Instead, the neuroimaging literature, to the extent that we understand it, seems to suggest that what's special about language is a
configuration of parts, most of which serve multiple purposes.


3. To what extent the polygeny and pleitropy that we see in the genetic makeup of the brain make it difficult to defend the modularity of the mind?


Pleiotropy is a messy way to build a brain (or any bit of biology) -- it means that any one gene is involved in many systems. The pervasiveness of pleiotropy raises a real challenge for strong versions of modularity, and it's one reason that I myself have turned to a weaker version of modularity, which I call "descent with modification" modularity. The idea is that in the life of a given organism a given bit of tissue may be highly specialized and physical distinct from some other bit of neural tissue -- but at the genetic level, the two bits of two issues may share a great deal of common heritage. A good analogy here (which I wrote about in my 2004 book The Birth of the Mind) is to the hand and the foot: they are physically distinct and both are adaptively specialized, but at the genetic level they are just variations on a common theme. In the same way, the mental machinery that supports language may be partly distinct from other cognitive machinery, but language is likely to share genes and operating principles with mechanisms that allowed our prelinguistics ancestors to walk, communicate, and think.


4.The discovery of the FOXP2 has been the beginning of a revolution in the study of the ontogeny and phylogeny of language. What next?


We need to find out what other genes FOXP2 interacts with, and what other genes are involved in language. The molecular biologist Walter Gehring has estimated that there are 2,000 genes involved in the development of the eye; language may have even more. So FOXP2 is just the tip of the iceberg.

We also need to develop much richer theories of how the brain does computation, so that we can understand the relation between linguistic computation and other kinds of neural computation, such as in the planning and motor control systems.


5. Gradualism (orthodox darwinism, synthetic theory) or punctuated equilibrium? What does the genetics say?

That's not clear year. But one thing that the genetics does tell us is that evolutionary change need not be as gradual as people once thought; even a single nucleotide genetic change can have a large phenotypic consequence --- and sometime whole genes or even chromosomes get duplicated through genetic mutations. Most dramatic changes aren't viable, but it is possible that some of them have played an important role in evolution.


6.Does the neuroplasticity of the brain structures depend on its phylogenetic antiquity?


Plasticity really just means the capacity to learn, and the brain is chock full of mechanisms for learning, some of which -- like associative learning -- are really really ancient (going back to bacteria, perhaps), and others of which -- like the ability to learn from verbal summaries ("mammals give birth to live young" -- are really recent.


7.Some neuroscientists say we have no free will, that this is an illusion: is it not a very real illusion?


I think the term "free will" is actually poorly defined. But we constantly make decisions, and making choices is something that ought to be at the core of any definition of free will.



8. How does the mind regularly work? Are its processes more deterministic than stochastic, or the other way round?


There's probably always an element of stochasticity, but there are lots of predictable aspects of human nature, too. Language, for example, is incredibly intricate, and although we do make some mistakes, 99% of the time, we manage to say at least roughly what we mean, and we couldn't do that if it was all random.


9. Can evolution on the whole, and especially evolution of the human brain, be explained from an orthodox Darwinian viewpoint? What news are introduced by developmental biology in general and neuroscience of development in particular?


All biology is the product of evolution, and Darwin was absolutely right to stress the process of descent with modification. That said, it is possible for people to get carried away with adaptationism -- as I stressed in my most recent book (Kluge), not every aspect of biology is optimally designed. Evolution is a chancy process, often yielding solutions that are "good enough" but not ideal.


10. What is a genome, what a brain from the viewpoint of information theory?


The genome is the main (though not sole) source of information for how to build an organism, and the brain is the main (though not sole) mechanism by which the body processes information.


11. What are you working on now? What is your highest intellectual challenge? What is the mistery that you would dream to uncover?


I'd really like to know how the brain encodes "propositional" information, such as sentence and abstract beliefs. But right now I am taking a short break from the truly difficult questions, and asking a more modest, more personal question about plasticity, experience, and talent: can a dedicated but nearly tone-deaf 39-year-old learn to play a musical instrument? Can practice triumph over a lack of talent? Stay tuned....


En español:


1. Los neandertales y los humanos modernos divergieron hace más de 300.000 años. En 2007 supimos que el gen regulador FOXP2 es
idéntico en ambos. ¿Es tiempo suficiente para suponer que la divergencia entre ambos signifique que sólo los humanos modernos han podido desarrollar el “instinto del lenguaje”? ¿Qué hay del resto del bricolaje cerebral? ¿Qué sobre el ancestro común a ambos?


De hecho todo lo que sabemos es que la región común de las dos versiones del FOXP2 –en humanos y neandertales- es la misma. No sabemos si las regiones promotoras del gen humano y del neandertal
son la misma, de manera que muy bien pudiera ser que el FOXP2 se expresara de manera diferente en sendos cerebros. Por supuesto también es importante darse cuenta de que el FOXP2 es sólo uno entre lo que puede ser un gran número de genes relacionados con el lenguaje. Eso sin decir que no tenemos ni idea de si los neandertales podían hablar …


2. ¿Qué evidencias sugieren que el módulo del lenguaje es el resultado de la presión evolutiva sobre uno o más módulos ancestrales?


Tu pregunta presupone que hay un “módulo” del lenguaje, pero pudiera haber relativamente poca
circuitería cerebral que estuviera únicamente especializada en el lenguaje. En cambio, la documentación de las imágenes neuronales, hasta donde podemos entenderla, parece sugerir que lo que es especial sobre el lenguaje es una configuración de piezas, la mayoría de las cuales sirven a propósitos variados.


3. ¿Hasta que punto la poligenia y pleitropía que vemos en la configuración genética del cerebro dificulta la defensa de la modularidad de la mente?


La pleitropía es una manera confusa de construir un cerebro (o cualquier otra cosa biológica) -significa que un solo gen está envuelto en muchos sistemas-. La omnipresencia de la pleitropía supone un reto real para la versión fuerte de la modularidad, y es una de las razones por la que yo mismo he adoptado una versión más
débil de modularidad, la que denomino modularidad “descendencia con modificación”. La idea es que en la vida de un organismo un determinado fragmento de tejido puede estar muy especializado y ser físicamente distinto de otro fragmento de tejido neuronal -pero a un nivel genético, ambos pueden compartir buena parte de su patrimonio común. Una buena analogía (sobre la que escribí en mi libro The birth of the mind) es la de la mano y el pie: los dos son físicamente distintos y ambos están adaptativamente especializados, pero a nivel genético son sólo variaciones de un tema común. De la misma forma, la maquinaria mental que soporta el lenguaje puede ser parcialmente distinta de otra maquinaria cognitiva, pero probablemente el lenguaje comparte genes y principios operativos que permitieron caminar, comunicarse y pensar a nuestros ancestros prelinguísticos.



4. El descubrimiento del FOXP2 ha sido el comienzo de una revolución en el estudio de la ontogenia y la filogenia de el lenguaje, ¿y ahora?


Necesitamos averiguar con qué otros genes
interactúa el FOXP2, y qué otros genes están involucrados en el lenguaje. El biólogo molecular Walter Gehring ha estimado que hay unos 2.000 genes implicados en el desarrollo del ojo; el lenguaje puede que implica incluso más. Así que el FOXP2 es sólo la punta del iceberg.


5. ¿Gradualismo (darwinismo ortodoxo, teoría sintética) o equilibrio puntuado? ¿Qué dice la genética?


No está claro todavía. Pero una cosa que nos dice la genética es que los cambios evolutivos no tienen por qué ser tan graduales como pensaba la gente: incluso el simple cambio de un nucleotido puede tener grandes consecuencias fenotípicas -y en ocasiones todo un gen e incluso un cromosoma se duplica por mutación genética. Los cambios más dramáticos no son viables, pero es posible que alguno de ellos juegue un papel importante en la evolución.


6. ¿Depende la neuroplasticidad de las estructuras cerebrales de su antigüedad filogenética?


Plasticidad realmente sólo significa la capacidad de aprender, y el cerebro está abarrotado de mecanismos para el aprendizaje, alguno de los cuales -como el aprendizaje asociativo- son realmente
antiguos (tal vez, retrocediendo a las bacterias), y otros -como la habilidad para aprender de resúmenes verbales ("los mamíferos paren crías vivas") son realmente recientes.


7. Algunos neurocientíficos dicen que no tenemos libre albedrío, esto es, que es una ilusión: ¿no es una ilusión muy real?


Creo que el término “libre albedrío” está de hecho poco definido. Pero constantemente tomamos decisiones, y hacer elecciones es algo que debería estar en el núcleo de cualquier definición de libre albedrío.


8. ¿Cómo funciona regularmente la mente? Sus procesos ¿son más determinísticos que estocásticos? ¿o es al revés?


Probablemente siempre hay algo de azar, pero también hay muchos aspectos predecibles en la naturaleza humana. El lenguaje, por ejemplo, es
increíblemente intrincado, y aunque cometemos algunos errores, el 99% del tiempo nos las apañamos para decir al menos aproximadamente lo que queremos decir, y no podríamos hacer tal cosa si todo fuera aleatorio.


9. ¿Se puede explicar la evolución, y especialmente la del cerebro humano, desde un punto de vista darwinista ortodoxo? ¿Qué novedades se están introduciendo en la biología del desarrollo en general y en la neurociencia en particular?


Toda la biología es el producto de la evolución, y Darwin estaba
totalmente en lo cierto al enfatizar el proceso de la descendencia con modificaciones. Dicho esto, es posible que la gente se deje llevar por el adaptacionismo – como destaco en mi libro más reciente (Kluge), no todo aspecto de la biología es diseñado óptimamente. La evolución es un proceso incierto, a menudo llega a soluciones que son suficientemente buenas pero no ideales.


10. ¿Qué es un genoma? ¿Qué es un cerebro desde el punto de vista de la teoría de la información?


El genoma es la principal (aunque no la única) fuente de información para construir un organismo, y el cerebro es el principal (aunque no el único) mecanismo mediante el cual el cuerpo procesa la información.


11. ¿En qué trabaja ahora? ¿Cuál es su mayor reto intelectual? ¿Qué misterio le gustaría desvelar?


Realmente me gustaría saber cómo codifica el cerebro la información “proposicional”, tal como frases y creencias abstractas. Pero ahora me he tomado un respiro de preguntas difíciles, y formulo una más modesta, más personal sobre la plasticidad, la experiencia, y el talento: ¿puede un hombre sin oído [musical] de 39 años aprender, con dedicación, a tocar un instrumento musical? ¿Puede triunfar la práctica sobre una falta de talento? Permanezcan a la escucha ...

4 comentarios:

Marzo dijo...

>Los neardentales y los humanos divergieron...

No me parece bien negar humanidad por las buenas a los neandertales. "Los neandertales y los sapiens", o "y los humanos modernos", tal vez...

Antonio Gimeno dijo...

Marzo, me voy a comprar un vara ... tienes razón, en esto como en otras cosas.

Anónimo dijo...

Muy interesante .
Desde que lei "que nos hace humanos" he buscado esporadicamente informacion sobre como los genes crean el cableado cerebral y no habia encontrado gran cosa y mira tu por donde al final ha aparecido .
A mi me parece un asunto bastante mas interesante que el de la consciencia y creo que va a tener consecuencias mas importantes :sobre todo cuando se trate de crear maquinas inteligentes que traten de imitar el cerebro humano

Alberto dijo...

Yo ya sabes lo que opino. Lo del ojo me parece un mal ejemplo. Los diseños humanos también estan sometidos a limitaciones de recursos: los diseños humanos se las tiene que apañar con unos procesadores con arquitecturas infinitamente inferiores a la del cerebro. Solo a traves de su gran velocidad y a algoritmos medio chapuceros (euristicos) que suplan esas limitciones pueden imitar malamente algunas de las capacidades mas básicas del cerebro humano. Solo un investigador que no conoce nada de ingenieria, economía y fabricacion puede meterse con el diseño del ojo humano. Osea, muchos biologos.

Además los errores morales y de otro tipo del cerebro generalmente no son tales, sino adapaciones a un pasado evolutivo que ya no existe. No es lo mismo decir que algo no funciona porque es un apaño malo que que no funciona porque está diseñado para otra cosa. En fin.

Por otro lado, no existe optimo perfecto en evolución. por la simple razón de que no conocemos la totalidad del paisaje, el futuro entre ellos; Quien le iba a decir al halcon que el camino para conseguir el record de velocidad en vuelo iba a pasar por un mono saltador de arbol en arbo que después diseñó avionoes supersonicos?. Un alcón científico de hace 1000 años diría que el mono no solo es suboptimo para volar y se reiría. Quien diría al tiburón ballena que un antepasado de la vaca iba a tener mayor tamaño y alimentarse de los mismo de forma mas eficiente?. Quien diría que ese mono arbóreo iba a desplazar a los leones como cazador dominante?.