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Cerebro-ordenador comparados en la anatomía computacional

Muchas veces cuando hablamos del cerebro, se compara con un ordenador. Tanto es así, que se desarrollo el concepto del que vamos a hablar la anatomía computacional. En las siguientes líneas podréis descubrir porque se usan tanto estas comparaciones, ya que vamos a conocer alguna similitudes y diferencias que podemos encontrar entre el cerebro o encéfalo y los ordenadores. ¿Es esto algo que tenga sentido? Pues lo cierto es que sí, si tenemos en cuenta que el sistema nervioso central y el ordenador son dos sistemas que almacenan información y ejecutan respuestas. Pero, vamos a descubrir e investigar todo esto en detalle.

Historia de la anatomía computacional

Empecemos por mencionar a Richard Restak que es uno de los neurocientíficos más destacados del siglo XXI. Sus estudios del sistema nervioso y su experiencia le han llevado a la conclusión de que los procesos y enfermedades mentales pueden ser descritas como un conjunto de balances o desbalances bioquímicos.

Para entender nuestro cerebro, también se necesita entender la mente. Por ello, las mejores técnicas son el psicoanálisis y la neurociencia.

El psicoanálisis nos permite descubrir los complicados entresijos de la mente. Mientras, la neurociencia nos permite conocer la compleja red de dendritas, axones y reacciones bioquímicas que ocurren en el cerebro.

No obstante, hay otra área del conocimiento que es fundamental y no se conoce tanto, es el estudio del cerebro y la mente, comparado con lo que más nos parece a nosotros que se parece a un cerebro. Es el caso de los ordenadores. Llamándose así, anatomía computacional.

¿Qué es la anatomía computacional?

Muchos de los informáticos o científicos que se dedican a trabajar con ordenadores, hablan de que un ordenador es como nuestro sistema nervioso. A fin de cuentas, los ordenadores son una de nuestras creaciones. O lo que es lo mismo, que nuestro sistema nervioso central es como un ordenador, si eres neurocientífico.

Por tanto, usamos las tecnologías para explicar cosas incluso que nos suceden a nivel cerebral, tales como: «me falta más memoria RAM para recordar más números telefónicos» o «me quedé enciclado».

Figura 1. Una imagen de un cerebro como si tuviera circuitos eléctricos. Imagen extraída de: https://revistapesquisa.fapesp.br/es/la-inteligencia-artificial-llega-a-la-salud-en-brasil/

R. Restak es de los neurocientíficos a los que dichas comparaciones les parecen una aberración. Otros neurocientíficos, como Jonathan Winson sí se aventura a hacer estas comparaciones y utilizan, aunque muy tímidamente términos computacionales para describir ciertos procesos mentales.

Similitudes cerebro y ordenador

El auge de usar los ordenadores como explicación sencilla de cómo funciona nuestro sistema nervioso central es una comparación que se establece en los siguientes hechos:

  1. El cerebro es un órgano de procesamiento de información.
  2. Los computadores son máquinas diseñadas para el procesamiento de la información.

Es por ello, que se puede establecer un paralelismo entre ellos. R. Restak en su libro ‘Brainscapes’, comenta: «Ciertamente, el encéfalo procesa información a todo nivel de su funcionamiento”.

Figura 2. El encéfalo conectado a un ordenador. Imagen extraída de: https://www.agenciasinc.es/en/view/content/264186/full/1/122404

Otro neurocientífico reconocido llamado Gen Matsumoto, en su artículo «El Cerebro como un computador» comentaba también: «El sistema nervioso central es un sistema de procesamiento de información…».

No obstante, esta similitud es únicamente a nivel funcional y de modo parcial. Quiero decir, el cómo se llevan a cabo los procesos en el cerebro y en los ordenadores es muy diferente y el ‘hardware’ que los lleva a cabo también.

Aun así, muchos procesos deben ser análogos o similares por eso se usa la anatomía computacional. Asimismo, en el caso de nuestros sistema nervioso central hay regiones dedicadas básicamente al procesamiento de la información y otras dedicadas al almacenamiento (temporal o permanente) de información.

Diferencias entre cerebro y ordenador

Diversos neurocientíficos hipotetizan que si quisiéramos construir algo similar a un sistema nervioso deberíamos construir un hardware especial. Este hardware tendría que reunir las mejores características de los mejores y distintos tipos de ordenadores actuales.

El encéfalo es increíblemente complejo, además de estar creado por la naturaleza y moldeado por la evolución durante millones de años. Mucho antes incluso de los humanos, pues los primeros indicios de sistemas nerviosos o neuronas aparecen en organismos tan primitivos como los ctenóforos.

Figura 3. Ctenóforo de la especie Mnemiopsis leidyi. Imagen extraída de: https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:Sea_walnut,_Boston_Aquarium.jpg

El ordenador, por el contrario, es conocido y creado por el hombre, lo que lo convierte en predecible, no se rige por la evolución ni tampoco, por las leyes de la genética, plasticidad celular y neuronal, etc.

Figura 4. Mujer utilizando un ordenador. Imagen extraída de: https://commons.wikimedia.org/wiki/File%3AD%C3%ADa_de_las_Escritoras_2016_BNN_02.jpg

Analogía computacional de como guardamos la información

Una de las funciones del nuestro sistema nervioso central en su región cortical puede ser vista como los ruteadores de información que almacenan las experiencias y los recuerdos. Aunque, si se compara su tamaño los ruteadores son mucho más pequeños que la masa cerebral dedicada a la misma función, almacenando especialmente conceptos. Por ejemplo: la imagen de una casa, quedándonos solo con la estructura.

Esto presupone además algunas cosas, gran parte de la corteza cerebral y del lóbulo occipital específicamente se utiliza para poder crear una imagen temporal e instantánea de la realidad que nos rodea en un instante específico. Si usáramos la tecnología para explicarlo, es como si se tuviera una enorme memoria RAM. Esta se encuentra constantemente actualizada, analizada y vuelve a borrar y a actualizar nuevamente a una velocidad inimaginable, ejecutando respuestas.

De hecho, existe una corriente eléctrica, que recorre el sistema nervioso en su totalidad a una frecuencia de 40 veces por segundo. El conocido como impulso eléctrico.

En este sentido la imagen de la realidad es construida con la región por tanto del: ojo quiasma óptico (grupo de neuronas), corteza occipital, tálamo para integrarlo con el resto de información que está introduciéndose y se compara con la base de datos que se encuentra en el hipocampo, almacenando los conceptos e información (sección de la memoria).

Figura 5. Núcleos de neuronas más importantes en la vía nerviosa de la vista. Imagen extraída de: https://www.researchgate.net/figure/Figura-1-Via-retinogeniculadocortical_fig1_277226118

Si se compara con la información que le doy a las teclas pulsándolas a través de mi teclado, que llegaría a un sistema de procesamiento que es el lector de dispositivo teclado. Este pasará la información a una pantalla visual, formando las distintas letras y palabras, en base a mi ejecución, que activa un proceso en la memoria del ordenador (el diccionario de palabras) que le indica la palabra que debe escribir y que ahora ves en tu ordenador.

Por supuesto, en todos los casos está también otra región del sistema nervioso central o cerebro que se llama sistema límbico asociado a las emociones, ya que la comunicación en nuestro caso implica también el lenguaje no verbal y las emociones. Cosas que no son comparables con ordenadores.

Regiones importantes del cerebro para la anatomía computacional

Al comparar nuestro sistema nervioso y un ordenador, nos hemos centrado en su similitud de que ambos procesan y almacenan memoria. Pero ambos son distintos, con sus procesos de como la crean, aunque muy similares.

Una de las cuestiones que nos asemejan a los seres vivos con encéfalo y los ordenadores, es el hipocampo. Esta región del sistema nervioso es muy importante para la memoria, también es el punto de ingreso a todo el sistema límbico u emocional.

En efecto, otra región destacada en el sistema nervioso central y en el sistema límbico es la amígdala junto con el hipocampo, son dos regiones que se asocian al procesamiento de nuevas experiencias y al almacenamiento en la memoria de modo permanente o a largo plazo (MLP).

Figura 6. Regiones cerebrales que forman parte del sistema límbico. Imagen extraída de: https://www.laregion.es/articulo/xornal-escolar/como-funciona-cerebro-infantil/202203151348061115131.html

Además, el hipocampo procesa y almacena información. Mientras que la memoria de los movimientos se almacenan en el cerebelo. Por tanto, si una persona no tiene hipocampo o lo tiene dañado, será capaz de aprender nuevos movimientos (almacenados en el cerebelo), sin recordar cómo lo ha hecho (en el hipocampo). Por contra, si el daño se produce en el cerebelo, el individuo no podrá aprender nuevos movimientos o ejecutar muchos de ellos, aunque su memoria en el hipocampo recuerde como se hace «teóricamente».

Finalmente, la amígdala está asociada a la capacidad de retener recuerdos recientes, no duraderos o memoria a corto plazo (MCP). Esto se debe a que los sentidos envían información a la amígdala y a la corteza entorrinal. La amígdala pasa la información al mencionado previamente hipocampo. Así, desde el hipocampo, se convierte esta información de memoria a corto plazo (MCP) en la memoria a largo plazo (MLP).

Analógicamente con un ordenador, podríamos decir que los tres grandes núcleos de procesamiento son:

  • El primero, donde se genera la imagen de la realidad.
  • El segundo, donde se almacena la información temporalmente en un «cache» (amígdala).
  • El tercero, mientras se procesa (corteza) y se almacenan (hipocampo).

Los ganglios basales son unos núcleos de neuronas dedicados a ser controladores del cuerpo, pues conectan por su posición el sistema nervioso central. En la analogía computacional siempre se habla de ellos, como de interrupciones de un ordenador y que todo el mecanismo de manejo e interrupciones que tiene un sistema operativo.

Figura 7. Región de los ganglios basales del encéfalo. Imagen extraída de: https://ceneri.es/ganglios-basales-y-procesamiento-linguistico/

En este caso el sistema operativo atiende tareas de comunicaciones, I/O del teclado, puertos seriales, red y demás. De forma similar a los «procesos o movimientos» de nuestro sistema nervioso hacen peticiones a los ganglios basales, para fijar la atención en un objeto o para algún movimiento particular. En ambos casos la comunicación es bidireccional.

Al igual que los ganglios basales debe actuar automáticamente. El cerebelo esta más controlado ya que controla la postura y los movimientos conscientes. Esto es algo que, en analogía computacional, se puede comparar con el sistema del control de movimientos de un robot.

Conclusión

Se han presentado en este artículo una serie de correlaciones entre cerebro y ordenador. Estas correlaciones, nos invitan a integrar fuertemente las ciencias de la computación, la neurociencia y el psicoanálisis.

De este modo, no sólo podremos construir mejores ordenadores, sino también conocer y comprender mejor la mente, y de ahí poder llevar alivio a muchas personas que sufren de enfermedades mentales, y que actualmente no son muy bien comprendidas. Además, sirven como analogía para aprender y comprender en un modelo más sencillo, como es un ordenador cómo puede llegar a funcionar nuestro propio sistema nervioso.

Artículo editado por Equipo de Microbacterium

Bibliografía

1. Harth E.: «The Creative Loop. How the Brain Makes a Mind». 1st Edition, Addison-Wesley Publishing Company, 1995.

2. Moreno R. & Mira J.: Brain Processes, Theories and Models. An International Conference in Honor of W.S. McCulloch 25 Years after His Death. 1st Edition. Cambridge Massachusetts, Londres, Inglaterra. MIT Press, 1996.

3. Restak R.: Brainscapes. An Introduction to ´What Neuroscience has Learn About the Structure, Function, and Abilities of the Brain. 1st Edition. New York. Hyperion and Discovery Magazine, 1995.

4. Sagan C.: El Cerebro de Broca. México. Editorial Grijalbo, 1994.

5. Winson, J.: Cerebro y Psique. Primera Edición Española. Editorial Salvat, 1989.

4. Ver respectivamente: «Brainscapes: An Introduction to What Neuroscience Has Learned About the Structure, Function, and Abilities of the Brain.» Y «Cerebro y Psique» (3,5).

5. Ver «Cerebro y Psique» de Jonathan Winson donde se llega a esta conclusión luego de varios experimientos con pacientes con lesiones en el hipocampo.


Ana María Morón

Ana María Morón

Graduada en Biología. Máster en Neurobióloga y Máster en Divulgación científica y gestión del conocimiento y la cultura. Con mas cursos que LinkedIn. Proyecto de Divulgadora científica.

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