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LA ESCALERA
HACIA LA MENTE
Enrique Vázquez Semadeni
Centro de Radioastronomía y Astrofísica, UNAM
Basada en el libro de Alwyn Scott
1
¿QUE ES LA MENTE HUMANA?
Respuestas
desde:
•Religión (el “alma”)
•Filosofía
•Ciencia (últimos 100 años)
• Muy diversas posturas y escenarios
“No puedo definirla, pero la reconozco cuando la
veo”.
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¿EN QUÉ CONSISTE LA MENTE?
-Sensaciones (calor, frío, dolor, color, sabor,...)
-Sentimientos (amor, alegría, tristeza...)
-Conciencia de uno mismo (“Pienso, luego
existo”)
¿Otros animales la tienen?
-Modelos del mundo
(“abstracción”: Física, matemáticas,...)
-Apreciación (estética)
-Valores (ética)
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¿EN DÓNDE RESIDE LA MENTE?
En el cerebro, pero ¿dónde dentro de él?
¿CÓMO FUNCIONA? (¿Cómo surge?)
ESTA PLÁTICA: La mente como fenómeno emergente.
FENÓMENOS “EMERGENTES”: Aquéllos que surgen
a raíz de la interacción (generalmente altamente compleja)
entre un enorme número de elementos de un nivel jerárquico inferior.
(concepto nuevo aún entre los científicos).
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EJEMPLO: LA VIDA
Átomos
Inerte
Enlaces químicos
Moléculas
( 102 átomos)
Configuraciones
de mínima energía
Proteínas, ácidos
Frontera
nucleicos
virus
(102–106 átomos)
Replicación, fabricación de
proteínas
Analogía:
¿Qué es una flama?
¿Cosa? ¡no!
¡Proceso!
Organelos
(membrana, ribosomas, etc.)
Vivo
Metabolismo
Células
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Etc.
Análogamente, LA MENTE:
Inerte
Átomos
Moléculas
Neuronas
(dendritas, cuerpo, axón)
Reactivo al
ambiente
Fibras nerviosas
Cerebro humano
Consciente Cultura Social
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• ¿De dónde surgen la vida y la mente?
– De la complejidad: interacciones entre un enorme número de
individuos de un sistema, en donde el futuro de cada uno depende del
de los demás.
– Cada peldaño de “la escalera” es un nuevo nivel de complejidad.
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LA “BARRERA COMBINATORIA”
-Cada escalón de la escalera de la complejidad tiene sus propias leyes y
dinámica.
-Las nuevas leyes de cada nivel son consistentes con las del nivel
anterior, pero no se pueden deducir de ellas.
¿Por qué???
I ) Los elementos de cada nivel resultan de combinaciones de los
del nivel anterior.
-El número de combinaciones posibles de aún relativamente pocos
elementos es enorme.
Por ejemplo: el número de posibles moléculas de 60 átomos:
(suponiendo que existen 100 átomos diferentes)
1
2
3
4
5
59
60
0 – 0 – 0 – 0 – 0 ----------------- 0 – 0 = 10060
100 x 100 x 100 x 100 x 100 x...................... x 100 x 100
=
10120
-Es conveniente definir el “número inmenso” (“sin medida”)
I = 10110
I = masa del universo expresada x edad del universo expresada
en átomos de hidrógeno
en picosegundos (10-12 seg.)
=
1080
x
1030
8
Así, si el número de miembros de un conjunto es > I,
no hay suficiente tiempo en la historia del Universo para generar una
lista de los elementos del conjunto, ni aún usando todos los átomos del
Universo cada picosegundo, y cada átomo representando a un miembro
del conjunto.
Algunos conjuntos con un número de elementos > I:
1) El número de posibles moléculas de más de 60 átomos
2) El número de posibles proteínas de más de 85 aminoácidos
(existen 20 aminoácidos diferentes)
3) El número de posibles cerebros de 1010 neuronas, cada una
conectada a 10 000 otras.
(en realidad, este número es ~I10,000,000,000,000,000!)
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Es imposible predecir todas las posibilidades existentes en
todos estos casos, a partir del nivel inmediato anterior (átomos,
aminoácidos, neuronas), ni cuáles de ellas se darán en la
práctica. (No se puede predecir la casa sólo a partir de
conocer los ladrillos)
Es necesario “mirar desde arriba”, y estudiar las
posibilidades que ya están dadas en la Naturaleza.
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II ) La “dinámica” (comportamiento y sus causas) en cada nivel
(“peldaño”) de la jerarquía depende al menos tanto de las
interacciones entre los miembros del nivel inferior como de
sus propiedades individuales.
Nueva dinámica en cada nivel.
Ejemplo 1: Las propiedades de una molécula SURGEN de
las interacciones entre sus átomos.
Configuración electrónica del O
H
Agua
+ H
O
H2 O
Tensión superficial,
Asimetría de la molécula H2O
Dipolo neto del H2O
existencia de agua líquida
vida.
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Ejemplo 2:
La estructura tridimensional (3D) de las proteínas no
se ha podido predecir de su composición de
aminoácidos.
Myoglobina: C738 H1166 Fe N203 O208 S2
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Estas son propiedades “emergentes”
(No existen en el nivel inferior)
Típicamente, estas propiedades las podemos explicar
cuando las vemos, pero pocas veces se predicen.
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LOS PELDAÑOS DE LA ESCALERA
Componentes
Leyes
Átomos
Física cuántica
(ecuación de Schrödinger)
Moléculas
Ecuaciones de velocidad de reacción
Axón neuronal
Ecuaciones de Hodgkin – Huxley
(variación de potenciales
electroquímicos y propagación del
impulso nervioso)
Neuronas
Neurona de Mc Culloch – Pitts
(combinación de impulsos de entrada
determinan impulso de salida)
Neurona multiplexora
Ensambles de
neuronas
?
Cerebro
?
?
Sociedad
(Hebb: subensambles
e hiperensambles)
(Antropología y ciencias sociales)
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LOS PELDAÑOS DE LA ESCALERA
Componentes
Leyes
Átomos
Física cuántica
(ecuación de Schrödinger)
Moléculas
Ecuaciones de velocidad de reacción
Axón neuronal
Ecuaciones de Hodgkin – Huxley
(variación de potenciales
electroquímicos y propagación del
impulso nervioso)
Neuronas
Neurona de Mc Culloch – Pitts
(combinación de impulsos de entrada
determinan impulso de salida)
Neurona multiplexora
Ensambles de
neuronas
?
Cerebro
?
?
Sociedad
(Hebb: subensambles
e hiperensambles)
(Antropología y ciencias sociales)
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NEURONA DE Mc CULLOCH – PITTS:
I1 = 0 ó 1
I2 = 0 ó 1
Si
n
0 ó1
I
i 1
i
x
0 ó1
dispara (O = 1),
0 ó1
si no, O = 0
O
In = 0 ó 1
Las neuronas de verdad son mucho más complejas. Sin embargo, las
neuronas de M- P son la base de muchas redes neuronales, que
permiten cálculos complejos, y son capaces de aprender.
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LOS PELDAÑOS DE LA ESCALERA
Componentes
Leyes
Átomos
Física cuántica
(ecuación de Schrödinger)
Moléculas
Ecuaciones de velocidad de reacción
Axón neuronal
Ecuaciones de Hodgkin – Huxley
(variación de potenciales
electroquímicos y propagación del
impulso nervioso)
Neuronas
Neurona de Mc Culloch – Pitts
(combinación de impulsos de entrada
determinan impulso de salida)
Neurona multiplexora
Ensambles de
neuronas
?
Cerebro
?
?
Sociedad
(Hebb: subensambles
e hiperensambles)
(Antropología y ciencias sociales)
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EL (PROBABLE) FUNCIONAMIENTO DEL CEREBRO
El problema del “ligamiento”: “Conocer” una cosa implica mucho:
Personalidad
Afecto
Físico
Abuelita
Habilidades
Entorno
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¿Cómo logra el cerebro unificar todos estos conceptos?
Teoría de los “ensambles” de neuronas (Hebb 1949)
Hecho:
Aprendizaje
Establecimiento de interconexiones
neuronales
El “Telar Encantado”:
Concepto
Disparo simultáneo de un ensamble de
neuronas
Asociación
Disparo de un ensamble por otro
Pensamiento
Secuencia de disparos
Además:
Conceptos complejos
Ensamble de ensambles
(“hiperensamble”)
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Cerebro
Color
Ojo
Oído
Forma de
la nariz
Color de
ojos
:
Personalidad
:
Físico
:
Afecto
:
Abuelita
+
+
+
=
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Pensamiento: Secuencia de encendidos de los ensambles.
(como series de navidad que compartiesen foquitos)
Evidencia a favor de la teoría de ensambles:
Transición espontánea de
una interpretación a otra
Alternativas en ensamble
activo.
1. Imágenes ambiguas: ¿Vistas por arriba o por abajo?
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2. Estimulación corticalen puntos específicos del cerebro produce sensaciones
vívidas de la experiencia personal.
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3. Disfunciones por lesiones
“El hombre que confundió a su mujer con un sombrero” (Oliver Sacks)
Pérdida de la capacidad del cerebro para integrar la información y
poder identificar un todo – Debida a presencia de un tumor.
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Implicaciones:
Las leyes de la física no restringen el libre albedrío
El pensamiento es un típico ejemplo de sistema no lineal.
Impredecible en la práctica (como el clima o la bolsa)...
... y depende de la interacción con los estímulos externos
(como los videojuegos o el ajedrez): hay un conjunto de
reglas bien definidas, pero esto no limita las posibilidades
del juego, que será distinto cada vez.
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Analogía con las computadoras:
Cerebro
Hardware
Mente
Software
Pez, o medusa
Humano
Calculadora
Supercomputadora
¿Inteligencia artificial?
Casi seguramente sí, pero diferente de la nuestra.
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PREGUNTAS PENDIENTES
1) ¿Cómo se definen las neuronas que forman parte de un
ensamble? ¿Somos “programables”?
2) ¿Qué distingue un pensamiento “correcto” de uno
erróneo? (pensamiento lógico vs. sueños: diferentes
neurotransmisores). Inteligencia:
Cociente de neuronas sensoriales a asociativas
3) El “problema duro”: ¿Qué es la subjetividad? Es decir:
¿cómo surgen las experiencias subjetivas como:
Dolor
Color
Sabor
Tristeza
Alegría
del funcionamiento cerebral?
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RESUMEN
1) La mente puede ser un fenómeno emergente de una larga
jerarquía de entes e interacciones entre ellos
2) Cada nivel de la jerarquía tiene sus propias leyes, que
surgen del enorme número de posibles interacciones
entre los miembros del nivel anterior (número inmensos)
3) Las leyes de un nivel no permiten predecir las del
siguiente, pero son consistentes con las del anterior.
el pensamiento no se puede predecir a partir de las
leyes de la física, sin dejar de ser un fenómeno natural
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4) La mente puede ser la secuencia de encendidos de
ensambles e hiperensambles de neuronas.
Un proceso altamente no lineal e impredecible.
5) El problema “duro”: ¿cómo se traduce esta secuencia de
disparos de neuronas en experiencias subjetivas, como el
color “amarillo”, la sensación de “dolor”, el sentimiento
de “amor”, etc.?
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FIN
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