miércoles, mayo 30, 2018

Las cajas negras de la evolución, consciencia en insectos (charla)

Charla perteneciente a las II Jornadas de Evolución y Neurociencia, 2018, Universidad de Deusto, Bilbao. Abajo encontraréis información acerca del contenido de la charla y referencias (usad como guía las miniaturas de las imágenes de la presentación).



Esta charla tiene como objetivos: 1- difundir la idea de que la consciencia (entendida como experiencia subjetiva) puede ser objeto de estudio científico, 2- transmitir que la consciencia compleja que experimentan los organismos es un fenómeno natural con un origen evolutivo, 3- que es por ello factible de identificar comportamentalmente, 4- y que algunos insectos estudiados a este efecto presentan rasgos que esperaríamos en animales conscientes.

¿Queda entonces demostrada la existencia de consciencia en insectos? Obviamente no, pero no olvidemos que nada puede probar la existencia de consciencia (entendida como experiencia subjetiva) de una forma definitiva. El argumento habitual es la imposibilidad de afirmar si un ser diferente a nosotros es un zombi filosófico o no. Un zombi filosófico (un experimento mental introducido por David Chalmers) se comportaría exactamente igual que un individuo consciente, a nivel fisiológico y comportamental, pero sin experiencia subjetiva alguna asociada a su mente.

¿Nos queda entones algún argumento en contra del zombi filosófico? ¿Debemos cruzarnos de brazos en el estudio de la consciencia hasta que solucionemos el llamado “problema difícil”? Cruzarnos de brazos no nos va a llevar a ninguna parte, demasiados científicos y filósofos han repetido ese mantra de “no sabemos qué es la consciencia” o “no sabemos para qué sirve la consciencia”. Por suerte, no todos los científicos se han dejado influenciar negativamente por ello, y ahora se está progresando mucho en el estudio de la consciencia, tanto en humanos como en otras especies.

Como en todas las ciencias, podemos avanzar dando cierto nivel de confianza (nunca absoluto, debido a la posibilidad teórica del zombi) a cada paso que damos. Si asumimos la inexistencia de zombis filosóficos entre nosotros (en su sentido estricto, pues ciertos trastornos de agnosia podrían parecerlo) y comparamos con personas que verdaderamente hayan perdido la experiencia subjetiva asociada a la percepción (ej. visión ciega), podremos tener pistas de qué papel aporta la experiencia subjetiva. Son muchas las aproximaciones posibles desde esta perspectiva. En esta charla se nombra la lesión cortical con amígdala sana que conduce a falta de miedo subjetivo, la falta clínica de consciencia (usada en el desarrollo de la IIT de Tononi), la percepción subliminal (usada para la teoría del Espacio Global de Trabajo de Baars y Deheane), el aprendizaje en humanos en estado vegetativo (Jablonka construye su teoría teniendo en cuenta esto), y la percepción modificada provocando errores en el cerebro bayesiano (A. Seth y el cerebro bayesiano en la charla).

En definitiva, la idea del zombi filosófico es interesante, pero va demasiado lejos. Para una ciencia que estudia la consciencia desde la perspectiva evolucionista, y que no teme que la consciencia humana sea producto de la evolución (incluyendo aquí tanto la experiencia subjetiva como también sus adaptaciones adicionales; sensación de libre albedrío, unicidad, continuidad, etc.), el estudio comportamental de la consciencia no debería suponer ningún problema. Nunca tendremos una seguridad absoluta de algo, pero como en cualquier otra ciencia, podemos deducir e inferir.

Teniendo en cuenta que hay comportamientos que solo parecen propios de individuos conscientes, y que tenemos pistas sobre los procesos causales asociados a la consciencia, desde la perspectiva evolucionista tenemos ya las herramientas adecuadas para afrontar el reto de identificar la consciencia más allá de nuestra propia mente. Nunca estaremos completamente seguros, eso es cierto, pero paralizarnos por miedo y no aplicar la ciencia a la consciencia sería el mayor de los errores
A lo largo de la charla, probablemente sea fácil perderse detalles y referencias, tanto en el discurso como en el texto. Este es el motivo por el que creo que merece la pena dedicarle una sección de referencias especial.

-Pretendo por ello hacer un recorrido en el que voy a referenciar tanto el discurso como el texto de las imágenes que utilicé en la presentación:

-La simulación del milenio a la que me refiero al inicio es la primera versión (2005) de lo que han llegado a ser 4 simulaciones de la distribución de materia en el Universo. Esta primera versión estaba formada por 10.000 millones de partículas, representando cada una de ellas 1.000 millones de masas solares. El simulado incluía unos 20 millones de galaxias, incluyendo la materia oscura que las puede rodear y las une (Wikipediaweb del proyecto).

-El porqué del incremento en complejidad de algunos organismos a lo largo de la evolución ha sido (y es) objeto de debate. Abandonadas las ideas teleológicas en las que la complejidad es un fin a alcanzar, en la actualidad el aumento de complejidad se considera el resultado de procesos evolutivos varios. La imagen que representa la complejidad en la charla se refiere a la complejidad de Kolmogorov, donde ésta es medida como la cantidad de información necesaria para describir un sistema (Wikipedia). La complejidad viene ciertamente determinada por la cantidad de información que contiene un sistema, pero, a pesar de los biólogos evolutivos, los sistemas vivos son demasiado complejos como para que podamos medir de una forma precisa dicha complejidad.

-Las adaptaciones comportamentales al ambiente están representadas en la presentación con las dos estrategias ecológicas llamadas K y R (Wikipedia). Éstas nos ayudan a predecir la flexibilidad comportamental de un organismo, pero, como voy a exponer a lo largo de la charla, las diferencias no son tan marcadas como se ha creído tradicionalmente.

- Hermann von Helmholtz fue un médico alemán de finales del siglo XIX que defendió la idea de que el cerebro genera constantemente modelos del mundo externo e interno. Dichos modelos son contrastados con la información que nos aportan los sentidos (en el sentido más amplio del término; Wikipedia) Encontraréis citado a von Helmhotlz en referencia a esto en el libro “Surfing uncertainty” de Andy Clark (Google books).

-Para representar la acción predictiva del cerebro, en la charla se muestra el Tablero de ajedrez de Adelson (Wikipedia) y el Bouncing shadow de Malin Christersson (web personal de Christersson donde se pueden encontrar sus creaciones).

-Al explicar el concepto de información, uso un ejemplo clásico empleado por David Chalmers en su libro “La mente consciente”, un libro anterior a los estudios citados acerca de la consciencia, pero que resultó ser muy acertado en algunas de las ideas planteadas. Lo recomiendo a quienes estén interesados. (Google books).

-El lenguaje contiene (¡casi siempre!) información, ésta puede estudiarse desde la teoría de la información, como también la comunicación animal o cualquier señal detectada por el SETI. Recomiendo leer (con una pizca de freno al entusiasmo) el trabajo de Laurance R. Doyle (artículo en Nautilus, en astrobio.net, así como su trabajo Doyle & McCowan, 2011 en Acta Astronautica)

-Al describir las características esenciales de un sistema consciente, se citan la teoría de la información integrada de Giulio Tononi en su versión 3.0 (Wikipedia, Scholarpedia, el artículo podéis encontrarlo aquí: Oizumi, Albantakis & Tononi, 2014PLOS Computational Biology). El esquema que usé de fondo, aunque modificado, pertenece a la fantástica animación interactiva “THE WISDOM and/or MADNESS of CROWDS” en la que podéis aprender cómo se transmite la información entre grupos, podéis probarla en este enlace.

-El segundo requisito citado es la disponibilidad de la información. Podéis encontrar información sobre la teoría del espacio global de trabajo, propuesta inicialmente por Bernard Baars, fácilmente en la red (Wikipedia) Os recomiendo el reciente artículo en Science acerca de la consciencia en animales y máquinas Dehaene, Lau & Kouider, 2017. Acerca de la famosa onda P300 (Wikipedia) y sus posible uso como identificador de consciencia (Rutiku et al., 2015 Neuroscience)

-Amil Seth es un famoso defensor de la aplicación del concepto de Cerebro Bayesiano (Wikipedia) en este trabajo expone sus ideas aplicadas a la naturaleza de las emociones “Active interoceptive inference and the emotional brain” (Seth & Friston, 2016 PhilosTrans R Soc Lond B Biol Sci). Se hace referencia al síndrome de Cotard en Seth, 2013 Trends in CognitiveSciences y a Capgras en la extensa y recomendadísima es la entrevista de Sam Harris a Amil Seth en su podcast Waking up, episodio 113.

-Acerca de cómo la cultura puede modificar la percepción subjetiva, recomiendo la charla TED de Lera Boroditsky  así como Winawer et al., 2007 PNAS. Respecto a la necesidad de la corteza prefrontal para experimentar la visión o el miedo, recomiendo el trabajo de Joseph E. LeDoux “Feelings: What Are They & How Does the Brain Make Them?”.

-La teoría del aprendizaje asociativo ilimitado (UAL, por sus siglas en inglés) que propone Eva Jablonka podrá leerse próximamente en un libro, recomiendo un vistazo pausado a sus presentaciones en pdf “Consciousness:An Evolutionary-Transition Approach” México, 2014, así como su intervención en el congreso “Animal Consciousness” del pasado Noviembre de 2017, dicha charla puede verse en la web del Center for Mind, Brain and Consciousness.

-La revisión de la nomenclatura dedicada al cerebro de las aves fue firmada por una treintena de autores, y merece la pena conocerla pues supone un cambio histórico en lo que las aves representan en la cognición animal Reiner et al., 2004 NIH

-La densidad y proporción de neuronas dedicadas al comportamiento flexible/inteligente forma parte de Olkowicz et al., 2016, un artículo que hizo mucho ruido debido a sus implicaciones, y la confirmación neuronal de lo que la experimentación en cuanto a cognición aviar venía demostrando desde hacía ya varias décadas: las aves, especialmente córvidos y psitácidos, representan una inteligencia paralela a los primates.

-Acerca del trabajo de Irene Pepperberg, recomiendo encarecidamente “Alex and me” (lo podéis encontrarfácilmente en la red), así como “Alex Studies” (Harvard U. Press). 
Los efectos ópticos en los que caen los loros grises son recopilados en este reciente trabajo dePepperberg.    

-Louis Herman demostró la habilidad de los delfines para entender la sintaxis en el año 1993 (Hermanet al., 1993 J Exp Psychol Gen). Pese al descubrimiento de Herman, aun no tenemos evidencia de uso de sintaxis (producción de la misma) en delfines. Para tener una buena visión de este tema, recomiendo el libro: “Are Dolphins Really Smart?” de Justin Greg.

-Los patitos recién nacidos haciendo uso de conceptos abstractos forman parte de un trabajo conjunto entre Alex Kacelnik y Antone Martinho III (Martinho & Kacelnik,2016 Science).

-Las abejas pueden hacer uso de conceptos abstractos como igual o diferente, y parecen ser capaces de integrar la información de distintos sentidos, pues transfieren lo aprendido visualmente a tests olfativos (Giurfa et al., 2001 Nature). En 2013 Perry y Andrew Barron usaron un diseño experimental similar al de Giurfa et al., 2001 para poner a prueba la presencia de memoria episódica en abejas. Superaron la prueba ampliamente (Perry & Barron PNAS).

-¿Qué motivo tendría una madre de elefante o primate para sacrificarse por sus hijos si no es por la recompensa emocional que ello supone? (Parafraseando a Carl Safina en “Mentesmaravillosas”).

-La emoción del miedo en moscas de la fruta se evidenció en Gibson et al., 2015 Current Biology. Deakin et al., han publicado recientemente este trabajo que evidencia cómo aquellas moscas que son molestadas repetidamente acaban comportándose de forma pesimista en la toma de decisiones (Deakin et al., 2018 Biology Letters)

-Algo muy similar ocurre en las abejas. Recuerdo al lector que moscas y abejas se encuentran separadas por una distancia evolutiva de 335 millones de años (Timetree.org) Bateson etal., 2011 Current Biology. Especialmente interesante es el caso de que octopamina, serotonina y dopamina se encuentren en valores inferiores a los normales en estas abejas “fastidiadas” (Wikipedia). 

-Los abejorros se comportan de forma feliz cuando les administramos azúcar por sorpresa, aún nos cuesta otorgar emociones positivas a animales tan alejados. Curiosamente esta limitación se reduce tradicionalmente a las emociones positivas; seguramente no hay problemas en admitir que unas abejas se han enfadado. Perry et al., 2016 Science

Las abejas a las que se les administra cocaína sobrevaloran los recursos que han encontrado Barron etal., 2009 Journal of Experimental Biology

Las moscas privadas de sexo se dan al alcohol (Shohat-Ophir et al., 2012 Science), el alcohol las desinhibe sexualmente (Lee et al., 2008 PLOS ONE), y las moscas de la fruta (al menos los machos) experimentan placer con el sexo (Zer-Krispil et al., 2018 Current Biology)

-Hasta hace muy poco tiempo se creía que las hormigas se orientaban mediante el uso de sistemas funcionando en paralelo, ahora las evidencias apuntan a que integran dicha información (al menos en nuestras hormigas Cataglyphis velox, endémicas de la península ibérica) Schwarz et al., 2016 CurrentBiology. Uno de sus autores, Antoine Wystrach lo explica fenomenalmente en este vídeo.

-La metacognición en abejas ha sido sugerida por Perry y Barron (que ya habéis visto referenciados innumerables veces aquí) en un interesante trabajo de 2013 (Perry & Barron,2013 PNAS). La metacognición en hormigas podría haber sido descubierta en la hormiga europea Lasius niger (Czaczkes &Heinze, 2015 Proceedings of the Royal Society of London B)

 -Por último, me gustaría recomendar algunos trabajos no citados, pero que han servido para dar estructura a la argumentación: Andrew Barron y Colin Klein han propuesto un modelo interesante de consciencia en insectos, basado en las ideas de B. Merker de que la consciencia surge de la actividad del mesencéfalo (Barron & Klein, 2016 PNAS).
Otro muy recommendable es “The frontiers of insect cognition”, uniendo a Perry, Barron y a Chittka. Quizás esta sea la mejor forma de ponerse al día en lo que respecta a los recientes descubrimientos de la cognición en insectos y su implicaciones Perryet al., 2017 Current Opinion in Behavioral Sciences.

Por último, no podía acabar sin compartir esta charla en la que Lars Chittka, el que probablemente sea el mayor experto en cognición en abejas del mundo, repasa algunos de sus trabajos y argumenta qué podemos concluir acerca de la consciencia en insectos “Are bees intelligents?” la podéis encontrar en Youtube.

@BioTay

Aprovecho para dar las gracias a @frikiscience por la grabación del vídeo, dado que la oficial de las jornadas tuvo algunos problemas técnicos.

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