¿CÓMO SON REALMENTE LOS CEREBROS?

En el interior de nuestras cabezas hay una magnífica estructura que controla nuestras acciones y de algún modo da lugar a una consciencia del mundo que nos rodea. Pero, como Alan Turing dijo en cierta ocasión,^[9.1] ¡no hay nada más parecido a un puchero de potaje! Es difícil ver cómo un objeto de apariencia tan poco prometedora pueda lograr los milagros de que le sabemos capaz. Sin embargo, un examen más próximo comienza a revelar que el cerebro tiene una estructura mucho más intrincada y una sofisticada organización (figura IX.1).

FIGURA IX.1. El cerebro humano: vistas superior, lateral, inferior y sección central.

La parte superior, con más circunvoluciones (y la más parecida al potaje), es el cerebro propiamente dicho. Está claramente dividido por la mitad en los hemisferios cerebrales izquierdo y derecho; y, de una manera bastante menos tajante, en una zona delantera con el lóbulo frontal y una zona trasera con otros tres lóbulos: el parietal, el temporal y el occipital. Debajo y en la parte de atrás hay una porción bastante más pequeña y algo esférica (parecida quizá a dos ovillos de lana): el cerebelo. Más en el interior, y parcialmente ocultas bajo el cerebro, hay varias estructuras curiosas y de apariencia complicada: el puente y la médula (incluyendo la formación reticular, una región que nos interesará más adelante) que constituyen el tronco cerebral, tálamo, hipotálamo, hipocampo, cuerpo calloso, y muchas otras construcciones extrañas y de nombres singulares.

El cerebro^[9.2] propiamente dicho es la parte de la que los seres humanos se sienten más orgullosos, pues no sólo es la parte más grande del cerebro humano sino que es también mayor, en proporción al encéfalo en conjunto, en el hombre que en los otros animales. (También el cerebelo es mayor en el hombre que en la mayoría de los animales). El cerebro y el cerebelo tienen capas superficiales externas relativamente delgadas de sustancia gris y regiones internas mayores de sustancia blanca. Estas regiones de sustancia gris se denominan respectivamente corteza cerebral y corteza cerebelar. La sustancia gris es en donde parece que se ejecutan los diversos tipos de tareas computacionales, mientras que la sustancia blanca consiste en largas fibras nerviosas que transportan señales de una parte del cerebro a otra.

Diversas partes de la corteza cerebral están asociadas con funciones específicas. El córtex visual es una región en el interior del lóbulo occipital, justo en la parte trasera del cerebro, que está relacionada con la recepción e interpretación de la visión. Es curioso que la naturaleza escogiera esta región para reinterpretar las señales procedentes de los ojos que, al menos en el hombre, están situados justo en la parte frontal de la cabeza. Pero la naturaleza se comporta de forma aún más curiosa que ésta. Es el hemisferio cerebral derecho el que está relacionado casi exclusivamente con el lado izquierdo del cuerpo, mientras que el hemisferio cerebral izquierdo está relacionado con el lado derecho del cuerpo, ¡de modo que prácticamente todos los nervios deben cruzar de un lado a otro cuando entran o salen del cerebro! En el caso del córtex visual, no se trata simplemente de que el lado derecho esté asociado al ojo izquierdo sino que está asociado con el lado izquierdo del campo visual de ambos ojos. Análogamente, el córtex visual izquierdo está asociada con el lado derecho del campo visual de ambos ojos. Esto significa que los nervios que salen del lado derecho de la retina de cada ojo deben ir a la corteza visual derecha (recuérdese que la imagen en la retina está invertida) y que los nervios que salen del lado izquierdo de la retina de cada ojo deben ir a la corteza visual izquierda. (Véase figura IX.2.) De este modo se forma un mapa muy bien definido del lado izquierdo del campo visual en la corteza visual derecha y se forma otro mapa del lado derecho del campo visual en la corteza visual izquierda.

FIGURA IX.2. El lado izquierdo del campo visual de ambos ojos se proyecta en la corteza visual derecha, y el lado derecho del campo visual se proyecta en la corteza visual izquierda. Vista inferior: nótese que las imágenes en la retina están invertidas.

Las señales de los oídos también cruzan al lado contrario del cerebro de esta curiosa manera. La corteza auditiva derecha (parte del lóbulo temporal derecho) procesa principalmente el sonido recibido desde la izquierda, y la corteza auditiva izquierda, en general, los sonidos que proceden de la derecha. El olfato parece una excepción a las reglas generales. La corteza olfativa derecha, situada en la parte frontal del cerebro (en el lóbulo frontal —lo que es excepcional para un área sensorial—), está relacionada principalmente con la ventana derecha de la nariz y la izquierda, con la ventana izquierda.

Las sensaciones del tacto tienen que ver con la región del lóbulo parietal denominada córtex o corteza somatosensorial. Esta región está exactamente detrás de la división entre los lóbulos frontal y parietal. Existe una correspondencia muy concreta entre las diversas partes de la superficie del cuerpo y las regiones de la corteza somatosensorial. Esta correspondencia se ilustra a veces gráficamente en términos de lo que se denomina el «homúnculo somatosensorial», que es una figura humana distorsionada que se representa yaciendo a lo largo de la corteza somatosensorial como en la figura IX.3.

FIGURA IX.3. El «homúnculo somatosensorial» ilustra gráficamente las porciones del cerebro —inmediatamente detrás de la división entre los lóbulos frontal y parietal— que están más directamente interesadas en el sentido del tacto para las diversas panes del cuerpo.

La corteza somatosensorial derecha trata las sensaciones del lado izquierdo del cuerpo, y la izquierda, las del lado derecho. Existe una región análoga en el lóbulo frontal, situada justo delante de la división entre el lóbulo frontal y el parietal, conocida como corteza motora. Ésta está relacionada con la activación del movimiento de las diferentes partes del cuerpo y de nuevo existe una correspondencia muy específica entre los diversos músculos del cuerpo y las regiones de la corteza motora. Ahora tenemos un «homúnculo motor» para representar esta correspondencia, como se muestra en la figura IX.4. La corteza motora derecha controla el lado izquierdo del cuerpo, y la corteza motora izquierda controla el lado derecho.

FIGURA IX.4. El «homúnculo motor» ilustra las porciones del cerebro —inmediatamente delante de la división entre los lóbulos frontal y parietal— que más directamente activan los movimientos de las diversas partes del cuerpo.

Las regiones de la corteza cerebral recién mencionadas (las cortezas visual, auditiva, olfativa, somatosensorial y motora) se llaman primarias puesto que son las más directamente relacionadas con el input y el output del cerebro. Próximas a estas regiones primarias están las regiones secundarias de la corteza cerebral, que están relacionadas con un nivel de abstracción más sutil y complejo. (Véase figura IX.5).

FIGURA IX.5. La acción del cerebro en líneas muy generales. Los datos externos de los sentidos entran en las regiones sensoriales primarias, son procesados con sucesivos grados de sofisticación en las regiones sensoriales secundarias y terciarias, transferidos a la región motora terciaria y, finalmente, son transformados en instrucciones específicas para el movimiento en las regiones motoras primarias.

La información sensorial recibida por las cortezas visual, auditiva y somatosensorial se procesa en las regiones secundarias asociadas, y la región motora secundaria está relacionada con los planes concebidos del movimiento que son traducidos por la corteza motora primaria en instrucciones más específicas para los movimientos musculares reales. (Dejemos aparte la corteza olfativa en nuestras consideraciones, ya que se comporta de modo diferente y parece que se conoce más bien poco sobre ella). Las restantes regiones de la corteza cerebral se denominan terciarias (o cortezas de asociación). Es en estas regiones terciarias en donde se lleva a cabo fundamentalmente la actividad más abstracta y sofisticada del cerebro. Aquí es —en conjunción, en alguna medida, con la periferia— donde se mezcla y analiza la información de las diversas regiones sensoriales de una manera muy compleja, donde reside la memoria, se construyen las imágenes del mundo externo, se conciben y evalúan planes generales, y se entiende o se formula el habla.

El habla es particularmente interesante ya que se suele considerar como algo muy específico de la inteligencia humana. Es curioso que (al menos en la inmensa mayoría de las personas diestras y en la mayor parte de las personas zurdas) los principales centros del habla están precisamente en el lado izquierdo del cerebro. Las áreas esenciales son el área de Broca, una región en la parte inferior trasera del lóbulo frontal y otra llamada área de Wernicke, dentro y también alrededor de la parte superior trasera del lóbulo temporal (véase figura IX.6).

FIGURA IX.6. Normalmente sólo en el lado izquierdo: el área de Wernicke está relacionada con la comprensión y el área de Broca lo está con la formulación del habla.

El área de Broca está relacionada con la formulación de enunciados, y el área de Wernicke con la comprensión del lenguaje. Las lesiones en el área de Broca dificultan el habla pero dejan intacta la comprensión, mientras que con el área de Wernicke lesionada el habla es fluida pero con poco contenido. Un haz nervioso llamado fascículo arqueado conecta las dos áreas. Cuando éste se lesiona no queda impedida la comprensión y el habla sigue siendo fluida, pero la comprensión no puede ser expresada verbalmente.

Podemos formarnos ahora una imagen muy general de lo que hace el cerebro. El input del cerebro procede de las señales visuales, auditivas, táctiles y otras que se registran inicialmente en las porciones primarias de (principalmente) los lóbulos posteriores (parietal, temporal y occipital). El output del cerebro, en forma de activación de movimientos corporales, se produce principalmente en las porciones primarias de los lóbulos frontales del cerebro. Entre ambos tiene lugar algún tipo de procesamiento. De un modo general, existe un movimiento en la actividad cerebral que comienza en las porciones primarias de los lóbulos posteriores, se desplaza a las porciones secundarias a medida que se van analizando los datos de entrada, y continúa hacia las porciones terciarias de los lóbulos posteriores a medida que estos datos se van comprendiendo completamente (v.g. como sucede con la comprensión del habla en el área de Wernicke). El fascículo arqueado —el haz de fibras nerviosas antes mencionado, pero ahora en ambos lados del cerebro— lleva entonces esta información procesada al lóbulo frontal, en cuyas regiones terciarias se formulan planes generales de actuación (v.g. como la formulación del habla en el área de Broca).

Estos planes generales de actuación se traducen en concepciones más concretas sobre movimientos corporales en las regiones motoras secundarias y, finalmente, la actividad cerebral se mueve hacia la corteza motora primaria desde donde finalmente se envían las señales a los diversos grupos de músculos en el cuerpo (y a menudo a varios a la vez).

La imagen de un soberbio dispositivo de computación parece presentarse ante nosotros. Los defensores de la IA fuerte (cfr. capítulo I) sostendrán que aquí tenemos un ejemplo supremo de una computadora algorítmica —una máquina de Turing en efecto— en donde hay un input (como la cinta input a la izquierda de una máquina de Turing) y un output (como la cinta output a la derecha de la máquina), y entre las dos a mitades se realizan todo tipo de computaciones complicadas. Por supuesto, la actividad del cerebro puede llevarse a cabo también independientemente de cualquier input sensorial. Esto sucede cuando simplemente pensamos, calculamos o meditamos sobre recuerdos. Para los defensores de la IA fuerte estas actividades del cerebro serían simplemente actividad algorítmica adicional, y ellos podrían sugerir que el fenómeno de la «consciencia» aparece allí donde semejante actividad interna alcanza un nivel de sofisticación.

Sin embargo, no debemos conformarnos con estas rápidas explicaciones. La imagen general de la actividad del cerebro presentada arriba es solamente una imagen bastante tosca. En primer lugar, incluso la recepción de la visión no es tan sencilla como la he presentado. Parece haber varias regiones diferentes (aunque más pequeñas) de la corteza en donde se hacen mapas del campo visual, aparentemente con otros diversos propósitos. (Nuestra consciencia de la visión parece diferir con respecto a ellos). Parece que hay también otras regiones sensoriales y motoras diseminadas por la corteza cerebral (por ejemplo, los movimientos del ojo pueden ser activados por varios puntos en los lóbulos posteriores).

En mis descripciones anteriores no he mencionado siquiera el papel de las partes del encéfalo distintas del cerebro propiamente dicho. ¿Cuál es, por ejemplo, el papel del cerebelo? Aparentemente es el responsable de una precisa coordinación y control del cuerpo, su ritmo, equilibrio y delicadeza de movimientos. Imaginemos el arte fluido de un bailarín, la fácil precisión de un jugador de tenis profesional, el rapidísimo control de un piloto de carreras, y los movimientos seguros de las manos de un pintor o un intérprete musical; imaginemos también los gráciles saltos de una gacela y el andar sigiloso de un gato. Tal precisión no sería posible sin el cerebelo, y todos los movimientos se volverían titubeantes y torpes. Parece que cuando se está aprendiendo una nueva habilidad, ya sea andar o conducir un coche, se debe planear inicialmente cada acción en detalle y es el cerebro quien controla; pero cuando ya ha sido dominada esta habilidad —y se ha convertido en una «segunda naturaleza»—, es el cerebelo el que asume el mando. Además, resulta una experiencia familiar que si pensamos nuestras acciones en una habilidad que ya se domina, entonces podemos perder momentáneamente el control. La reflexión parece implicar la reintroducción del control cerebral y, aunque así se introduce una consiguiente flexibilidad en la actividad, se pierde la acción cerebelar precisa y fluida. Tales descripciones están sin duda muy simplificadas pero dan una impresión razonable del papel del cerebelo.^[9.3]

Resultaba también confuso, en mis anteriores descripciones de la acción del cerebro, el dejar de lado cualquier información sobre las demás partes del encéfalo. Por ejemplo, el hipocampo juega un papel vital al asentar la memoria a largo plazo (permanente), siendo almacenada la memoria real en alguna parte de la corteza cerebral —probablemente en varios lugares a la vez—. El cerebro puede retener también imágenes a corto plazo de otras maneras; y puede mantenerlas durante algunos minutos o incluso horas (quizá «conservándolas en la mente»). Pero para poder recordar estas imágenes después de que hayamos dejado de prestarles atención es necesario que queden asentadas de forma permanente, y para esto es esencial el hipocampo. (Las lesiones en el hipocampo provocan una temible condición en la que no se retienen nuevos recuerdos una vez que han dejado la atención del sujeto). El cuerpo calloso es la región a través de la que se comunican entre sí los hemisferios cerebrales izquierdo y derecho. (Veremos más adelante algunas de las sorprendentes consecuencias de tener el cuerpo calloso seccionado). El hipotálamo es la sede de las emociones —placer, rabia, miedo, desesperación, hambre— y sirve de medio a las manifestaciones tanto mentales como físicas de las emociones. Hay un flujo continuo de señales entre el hipotálamo y las diferentes partes del cerebro. El tálamo actúa como un importante centro de procesado y estación repetidora, y transmite muchos de los impulsos nerviosos desde el mundo externo a la corteza cerebral. La formación reticular es responsable del estado general de alerta o consciencia implicado en el encéfalo como un todo o en las distintas partes del encéfalo. Hay numerosos caminos para los nervios que conectan estas, y muchas otras, áreas de importancia vital.

La descripción anterior es sólo una muestra de las partes más importantes del encéfalo. Concluiré la sección diciendo algo más sobre la organización del encéfalo en general. Sus diferentes partes se clasifican en tres regiones que, tomadas en orden según se alejan de la médula espinal, se llaman cerebro posterior (o rombencéfalo), el cerebro medio (o mesencéfalo) y el cerebro anterior (o prosencéfalo).

En el desarrollo temprano del embrión se encuentran estas tres regiones en este orden, como tres abultamientos al final de la médula espinal De la que está situada en la parte más extrema, el cerebro anterior en fase de desarrollo, brotan dos yemas, una a cada lado, que se convertirán en los hemisferios cerebrales. El cerebro anterior completamente desarrollado incluye muchas partes importantes del encéfalo, no sólo el cerebro propiamente dicho, sino también el cuerpo calloso, tálamo, hipotálamo, hipocampo y muchas otras partes. El cerebelo es parte del cerebro posterior. La formación reticular tiene una parte en el cerebro medio y otra parte en el cerebro posterior. El cerebro anterior es el «más reciente» en el sentido del desarrollo evolutivo, y el cerebro posterior es el más «antiguo».

Espero que este breve cuadro, aunque impreciso en diversos aspectos, dará al lector alguna idea de cómo es el cerebro humano y qué hace de manera general. Hasta aquí apenas he tocado el tema central de la consciencia. Abordaremos este tema a continuación.