Cortex and Mind capitulo 1

Introducción

Existen 3 categorías de eventos en la ciencia natural:

La realidad física

El cerebro

La mente

Los filósofos se han dedicado a determinar si estas categorías pueden reducirse en dos o en una. Desde la perspectiva científica natural, las estructuras, eventos, y procesos dentro de cada categoría son arreglados en un orden conocido y tienen acceso a diferentes metodologías científicas: la física, neurociencia, y ciencia cognitiva. El orden físico y el neuronal están definitivamente relacionados entre sí por encadenamientos causales. (Esta pregunta resta abierta).

El Problema

La pregunta es: si el orden mental corresponde o no, al orden de estructuras, eventos y procesos en una parte del orden neuronal llamada, “corteza cerebral”?

Fuster propone una relación isomorfica entre el orden temporal y espacial en el cerebro, en particular en la corteza cerebral, que corresponde al orden cognitivo en cada uno de estos aspectos.

Buscamos identificar un set de entidades y procesos en la corteza que tengan exactamente las mismas relaciones entre ellos como un set que corresponda a las entidades y procesos cognitivos. Las relaciones entre los dos pueden ser lineares o no lineares. Un cambio en el orden cortical significa un cambio en el orden mental. Las medidas neuronales se correlacionarán con las conductuales o medidas psicofísicas de las variables cognitivas.

El modelo cortical debe reunir suficiente evidencia científica como la que se tiene de la corteza cerebral actualmente. El modelo cognitivo debe basarse en evidencia psicológica. Por medio de literatura sabemos que estos modelos existen ahora, ya en sus campos respectivos, refiriéndonos a neurociencia cortical y psicología cognitiva. Los modelos neuronales y cognitivos tienen cada uno, una estructura en red. Una forma de ver la neurociencia cognitiva es buscar las relaciones entre las redes cognitivas y las corticales. Se nos presenta un resumen con una perspectiva histórica, la epistemología de las redes cognitivas en la corteza cerebral.

El modelo de red cortical es una opción razonable al reduccionismo anatómico de las funciones cognitivas, acogido por los neurofisiólogos y neuropsicólogos. Los modelos del conexionismo se dieron al no estar satisfechos con los modelos cognitivos abstractos.

Ha tomando más de un siglo desarrollar un modelo cortical después de haber descubierto los elementos base: neuronas, fibras y sinapsis. Los modelos del conexionismo han tomado menos tiempo y son el resultado de la revolución de las computadoras.

El modelo de red cortical ha permanecido al margen, por descubrimientos anatómicos y neurológicos que implican formas modulares y localizacionistas de ver la cognición.

El conexionismo tiene una base limitada y su desarrollo ha sido teórico, impaciente con la ignorancia de los neurocientíficos, eludiendo el debate acerca de la representación cortical.

Este debate ha continuado por más de un siglo y medio.

Distintos argumentos para el paradigma de red:

1.Los que abogan por la localización de las funciones cognitivas en diferentes regiones corticales.

Los pioneros Gall (1825) y Broca(1861), ellos localizaron el habla en la región cortical. (parte posterior del lóbulo frontal izquierdo, llamada hoy, “área de Broca”)

Desde los inicios del debate, los localizacionistas se apoyaron en evidencia de que la corteza esta dividida en muchas áreas de distinta estructura microscópica, cada una con conexiones separadas. Si la corteza soporta o apoya la cognición y las diferentes áreas corticales tienen distinta estructura y conexiones, quiere decir que cada área tiene una función cognitiva distinta.

Hay una especialización lógica indiscutible de ciertas áreas en las funciones sensoriales y motoras que son la base de la cognición, la percepción y las otras funciones cognitivas. Distintos neurólogos han hecho distintas observaciones acerca de desordenes específicos de percepción, atención, memoria y habla como resultado de ciertas lesiones corticales.

2. Hay quienes piensan que las funciones cognitivas están basadas en sistemas corticales ampliamente distribuidos de neuronas interconectadas, los cuales van más allá de las áreas anatómicas definidas. Sí, en la corteza existen áreas separadas y módulos fisiológicos, cada uno con sus conexiones. Estos se especializan en un sinfín de formas de sensación y movimiento. Estas áreas y módulos se encuentran al nivel más bajo de las jerarquías de los procesos neuronales hacia la cognición. Las funciones cognitivas de percibir, recordar, razonar, y comprender y también el lenguaje, descansan en extensos territorios de corteza incluyendo las áreas especializadas y los módulos y extendiéndose aun mas allá.

El concepto unitario o de un todo de la cognición cortical tiene distintos proponentes como: Von Mónakow (1914) y Jackson (1958). Ellos se alearon al lado psicológico en la escuela de la Gestalt (Kohler, 1929; Koffka, 1935; Wertheimer,1967).

3. El área principal de la Gestalt es la percepción, principalmente la visual. La cual surge de la relación entre elementos sensoriales Un objeto percibido ( un todo segregado) tiene una estructura organizada que va más allá de sus componentes. Es decir, el todo, lo percibido, es más que la suma de sus partes.

De aquí nos hacemos numerosas preguntas, una de ellas:- Cuáles son las partes que puedes ser sumadas y cómo los sumamos?

El objeto de nuestra percepción surge del binding de sus partes sensoriales elementales, lo importante para el organismo es la organización, las relaciones entre esas partes y que esas relaciones no pueden deshacerse sin perder su identidad. Una contribución permanente de la psicología de la Gestalt a la neurociencia de la corteza cerebral es la noción de emergente de percepción fuera de relaciones entre elementos sensoriales.

4. Recientemente las visiones holistas o constructivistas (conciben la mente como un sistema unitario), fueron cuestionadas y tomadas en cuenta por Karl Lashley (1950), un neuropsicólogo, realizó un análisis cuidadoso de los efectos de lesiones en áreas corticales y no logró determinar deficiencia en la discriminación o la memoria. Lashley estableció la base experimental para la representación distribuida en la corteza cerebral y la noción de que su substrato neuronal tiene distintas funciones cognitivas.

5. Fue hasta que los teóricos como Hebb (1949) quien propuso la idea de memoria de corto plazo, consistente en grados de excitación en pequeñas partes de las redes corticales o grupos de células con un proceso de retroalimentación, más adelante, propuso ciertos principios de plasticidad en contacto sináptico que pueden ser la base para la formación de la memoria. Hebb tenía la idea de que la representación distribuida del conocimiento depende de las redes corticales de ensamble neuronal.

6.Friederich Hayek (1952) es el primero en proponer que la percepción y la memoria son representadas en larga escala en redes corticales. Su propuesta, toda la experiencia del organismo a través de la experiencia es almacenada en redes (mapas) de conexiones entre neuronas de la corteza cerebral.

Hebb (1949) enfatizó dos principios:

La estimulación continua de una neurona por parte de otra promueve la descarga de ésta

Se obtiene el mismo resultado por sincronicidad de estímulos que proceden de dos fuentes neuronales.

7.La teoría de Gerald Edelman & Vernon Mountcastle (1978) de que el aprendizaje, la memoria y la percepción están ampliamente distribuidas e interconectadas en módulos. Se basó también en analogías de evolución e inmunología, lanzando la teoría de “Group selection”. Según la cual grupos de neuronas corticales son seleccionadas por su contacto con el ambiente y se organizan para realizar distintas funciones. Él introdujo el principio de “degeneración” en la corteza, hay distintas formas más o menos efectivas en que un ensamble de grupos neuronales reconocen un objeto y actúan sobre él.

8.Evidencia del campo de los cibernéticos (ruta de inteligencia artificial) de que las redes corticales tienen propiedades de sistemas de retroalimentación.(Pitts and McCulloch (1947).

9.La evidencia de que las redes corticales tienen propiedades de auto organización ( principios de Hebb) de la memoria asociativa, en estudios realizados por Teuvo Kohonen.

10. PDP proceso distribuido paralelo, es el centro del conexionismo moderno (McClelland and Rumelhart 1986). El conexionismo empezó hace 50 años cuando no se conocía mucho sobre la corteza cerebral, y de la cual aún resta mucho por descubrir.

Redes Cognitivas: Neurociencia

Son tres los campos empíricos de la neurociencia que contribuyen en nuestro entendimiento de las redes cognitivas:

1. Conectividad axonal cortical: la conectividad entre áreas corticales es esencial para modelos de red de cognición cortical. El viejo dicho “el tálamo es la clave para las funciones corticales” no aplica en la corteza de asociación, la que se encarga de realizar la mayor parte de cualquier función cognitiva.

2. Electrofisiología cortical:

a. grabaciones microscópicas revelan el tiempo y actividad de las regiones corticales, asociados con las funciones cognitivas

EEG & ERP grabados con electrodos macroscópicos

MEG & ERF grabados con sensores SQUID.

b. grabaciones macroscópicas (una unidad, multi unidades,

potencial de campo local) nos dice el tiempo y los mecanismos celulares asociados con las funciones cognitivas.

3. Neuroimagen cortical: nos revela la distribución espacial de la actividad cerebral relacionada con las funciones cognitivas con una buena resolución. Problemas de interpretación: el BOLD (blood oxygen level-dependent) nivel dependiente de sangre oxígeno, mide la perfusión de la sangre en los tejidos; la relación exacta de la perfusión de sangre a la actividad neuronal no es conocida y el tiempo de resolución de esta respuesta hemodinámica es pobre.

Cognición (El Cognit)

El término cognit es un término genérico de cualquier representación de conocimiento del cortex cerebral. Un cognit es una herramienta de utilización para el conocimiento del mundo. Es claro que cognit se refiere a una estructura neuronal. Como representa conocimiento debe ser isomorfica con una estructura cognitiva. La creación de este término se deriva específicamente de esta relación isomorfica.

Propiedades del cognit

1. Todas las funciones cognitivas se tratan de transacciones dentro de las cogniciones y entre ellas.

2. Las cogniciones tienen una estructura cortical en red, formada por elementos sensoriales y representaciones motoras.

3. Estas pequeñas unidades representativas forman los nódulos de la red, éstos tienen su propia estructura en red interna.

4. Una cognición se define por sus nódulos componentes y la relación entre ellos, algunas cogniciones elementales pueden ser innatas.

5. Cada cognición tiene una estructura en red cortical, una topografía específica, sin embargo, las funciones cognitivas no la tienen. La función cognitiva opera en una serie de cognits.

6. Cognits son estructuras dinámicas que cambian con la experiencia.

7. El aprendizaje involucra crear nuevas cogniciones, este proceso incluye recomposición y descomposición de las cogniciones existentes.