Es una experiencia muy común que una mascota se quede mirándonos a los ojos y haga que nos preguntemos, ¿Qué estará pasando por su cabeza? ¿Estará pensando en algo? Incluso podemos intuir deseos o emociones detrás de ello, ¿está feliz de verme o sólo tiene hambre? Cuánto de esto es una simple proyección de nuestra realidad humana sobre los animales y cuánto es un proceso cognitivo real ocurriendo en su cerebro es una pregunta que ha motivado tanto a filósofos como a científicos a lo largo de los siglos.
Publicado en El Mostrador el 22 julio, 2021
Escrito por Felipe Tapia
La gran barrera que nos impide acceder al mundo interno de los animales es, sin lugar a duda, la falta de una forma de comunicación común. Con otros humanos podemos usar nuestro lenguaje para expresar nuestros pensamientos y sentimientos, pero en el caso de los animales sólo nos queda la imaginación, e incluso esta puede no ser suficiente. Como lo escribió el filósofo americano Thomas Nagel, aunque podemos imaginar las cosas desde el punto de vista de un murciélago, no podemos saber realmente “cómo es ser un murciélago”.
Pero el desarrollo de nuestro conocimiento en el área de la neurociencia nos ha dotado de nuevas herramientas que podrían permitirnos saber qué ocurre dentro del cerebro tanto de humanos como de otros animales.
Un área directamente relacionada con esta pregunta es el estudio de la consciencia, un fenómeno cuya definición en sí misma es motivo de debate, pero que se puede entender en términos generales como la capacidad de un individuo de percibir y reconocer tanto su realidad interna como la externa.
Dada la alta complejidad del problema, ¿Cómo entonces podemos usar las herramientas actuales de la neurociencia para buscar la presencia de una consciencia en otros animales?
Consciencia sensorial
Un grupo de investigadores de la Universidad de Tübingen en Alemania, liderado por Andreas Nieder, decidió responder esta pregunta. Para enfrentar la complejidad asociada a estudiar la consciencia, los investigadores se centraron en un subtipo específico de ésta, llamada consciencia sensorial, que corresponde a la capacidad de tener una experiencia subjetiva en base a un estímulo sensorial, en otras palabras, ser capaz, por ejemplo, no sólo de ver algo, sino de saber que lo vi y poder expresarlo. Además, decidieron alejarse un poco de los primates en el árbol de la vida y realizar esta investigación en un grupo animal con miembros conocidos por su inteligencia y otras capacidades cognitivas, las aves.
Hasta este estudio, la actividad cerebral específica asociada a la conciencia sensorial, es decir, su correlato neural, había sido investigada sólo en primates. En estos animales se había identificado neuronas en la corteza prefrontal, el área asociada a procesos cognitivos como la atención y la memoria, que mostraban una actividad que se relacionaba no con las características de los estímulos que percibía el animal sino con la respuesta que mostraba posteriormente cuando se le pedía que reaccionara a lo que experimentó.
En el caso de las aves, no existe la misma corteza cerebral que poseen los mamíferos. La corteza de mamíferos está organizada en capas y además su área está aumentada por múltiples pliegues en la superficie del cerebro, llamados circunvoluciones. En el caso de las aves la corteza es lisa y separada no en capas si no en núcleos, que son agrupaciones de células. A priori, se podría pensar que estas diferencias indican que las aves no poseen las estructuras necesarias para producir una consciencia, pero la evidencia muestra que estos animales son capaces de muchas funciones cerebrales altamente complejas, como la resolución de problemas y el uso de herramientas. Estas funciones se han asociado a un área que podría ser homóloga a la corteza prefrontal en mamíferos, llamada el nidopallium caudolateral, que se ubica en la parte posterior de los hemisferios cerebrales de los pájaros.
Los investigadores por lo tanto centraron su estudio en esta área del cerebro de las aves, en búsqueda de neuronas que tuvieran patrones de actividad compatibles con la presencia de consciencia sensorial.
Para poder aislar la consciencia de otros procesos y además obtener una respuesta de los animales que refleje su percepción interna de lo que veían, los investigadores entrenaron a dos cuervos para que realizaran una tarea, que consistía en primero observar una pantalla en la cual se mostraba un estímulo visual y luego de un tiempo de pausa se les pedía que movieran la cabeza para indicar si lo vieron o no, al responder correctamente obtenían alimento.
Es necesario mencionar además que el estímulo visual, que correspondía a un cuadro sobre un fondo negro, se podía variar en porcentaje de intensidad, desde blanco hasta negro pasando por una escala de grises. Además, para evitar acondicionamiento, la respuesta que debían dar al final de la prueba variaba dependiendo del color que se les mostrara a los animales en la pantalla, rojo indicaba mover la cabeza en caso de haber visto el cuadro, mientras que azul indicaba lo contrario, mover la cabeza si no vieron el cuadro. El tiempo de pausa entre el estímulo y la respuesta y la variabilidad en el tipo de respuesta que debían entregar buscaban evitar que la reacción del animal fuera sólo un entrenamiento automático.
Actividad en el nidopallium
Mientras realizaban las pruebas, se registró también la actividad de cerca de 500 neuronas ubicadas en el nidopallium en busca de rastros de actividad asociada a una posible consciencia sensorial.
En una primera instancia se observó que la respuesta de los animales era dependiente de la intensidad del estímulo. Cuando el cuadro era 100% blanco, los cuervos respondían haberlo visto un 100% de las veces, lo mismo para un cuadro 100% negro, donde las respuestas correspondían casi en un 100% a un no. Encontraron además que usar una intensidad cercana a la mitad (50% gris), generaba respuestas de sí y no casi al azar, un 50-50.
Esta última intensidad, que generaba respuestas dispares a pesar de que el cuadro tenía el mismo nivel de gris, fue de gran interés para los investigadores, ya que, en caso de haber neuronas que estuvieran codificando la respuesta del animal sobre “si siente haber visto el estímulo”, su actividad debiese ser distinta entre una respuesta afirmativa o negativa, a pesar de que la intensidad es la misma. Además, se esperaría que la actividad de estas neuronas fuese similar, por ejemplo, si el animal respondía que sí había visto el estímulo indistintamente de si fue cuando éste tenía un 50 o un 100% de intensidad.
Utilizando herramientas matemáticas que permitieron clasificar las neuronas en cuanto a las características de su actividad, los investigadores fueron capaces de dividirlas en dos grupos. El primero correspondía a neuronas que cambiaban su nivel de actividad según la intensidad del estímulo, indistintamente de la respuesta final del animal, y que se encontraban activas principalmente mientras el cuervo estaba mirando el cuadro en la pantalla. Pero también identificaron un segundo grupo de neuronas, cuya actividad no se relacionaba con la intensidad del estímulo, sino con la respuesta que el cuervo iba a dar al final del experimento, y que se encontraban más activas en el período de pausa previo a la entrega de dicha respuesta. Este segundo grupo de neuronas estarían entonces codificando no qué tan intenso fue el estímulo, sino el “sentir haberlo visto o no”.
Para corroborar estos resultados los investigadores evaluaron si podían hacer el paso inverso, es decir, usar la información de la actividad de las neuronas para predecir la respuesta que iba dar el animal. Usando un modelo estadístico, pudieron generar una representación numérica de la capacidad de la actividad neuronal de predecir la respuesta, que nombraron probabilidad de elección. Este análisis confirmó que, durante el período de pausa, la actividad de las neuronas detectadas en el análisis anterior era capaz de predecir la respuesta del cuervo con una alta certeza.
La actividad de las neuronas
Un último análisis midió cómo variaba en el tiempo el tipo de información que se estaba codificando en la red neuronal del nidopallium de estas aves. Usando una herramienta informática llamada máquina de vectores de soporte, los investigadores fueron capaces de cuantificar en qué porcentaje la actividad de las neuronas codificaba la intensidad del estímulo o el reporte final del animal durante la duración completa del experimento. Descubrieron que, al principio de la prueba, mientras el cuervo miraba la pantalla con el cuadro, la red codificaba con mayor preponderancia la intensidad del estímulo observado, pero esta información comenzaba a desaparecer conforme pasaba el tiempo, y comenzaba a dominar la información relacionada con la respuesta posterior del animal.
Esto es de gran importancia, ya que podría indicar la presencia de un mecanismo de dos pasos en el funcionamiento de la consciencia sensorial en estos animales. Este proceso ha sido observado también en primates, donde existe primero un paso inconsciente de observación del estímulo, seguido luego de la experiencia consciente de “haberlo visto”. Esto se ha explicado mediante la teoría del espacio de trabajo neuronal, la cual señala que, para generar una experiencia consciente, la actividad sensorial tiene que ser lo suficientemente intensa como para pasar un umbral y generar un estado de “ignición global” de la red neuronal.
En resumen, los hallazgos del equipo de Nieder corresponden a un marcador empírico de la presencia de una consciencia sensorial en las aves, gracias al hallazgo de neuronas que señalizan el reporte del animal respecto de su experiencia sensorial, y que serían el correlato neural.
De todos modos, la experiencia subjetiva que tiene el animal respecto a esta consciencia nos resulta aún inaccesible, ya que lamentablemente los cuervos no poseen formas de comunicarnos esto mediante un lenguaje.
El mecanismo de dos pasos para la generación de la experiencia consciente, observado en primates y ahora en cuervos, puede corresponder a un mecanismo general y evolutivamente estable, lo cual lleva a preguntarnos qué tan antigua es esta capacidad en la historia evolutiva de los vertebrados, ya que se puede proponer que la consciencia habría aparecido en el ancestro común de aves y mamíferos, que vivió hace unos 320 millones de años, por lo que la conciencia sería más antigua incluso que los dinosaurios. Sin embargo, otra explicación es a través de un fenómeno llamado evolución convergente, en el cual distintos linajes de animales desarrollan una característica común de forma independiente, como es el caso del vuelo, desarrollado independientemente por insectos, aves y mamíferos. Cuál de estas dos hipótesis explica mejor el origen de la consciencia es una pregunta que aún no tiene respuesta y requerirá de más descubrimientos y estudios.
Finalmente, este estudio nos muestra que las características cerebrales que asociábamos a la consciencia, y que se aplican a los humanos y a nuestros parientes más cercanos, al parecer no se aplican con tanta certeza a otras especies más lejanas, y no son un requisito absoluto para el desarrollo de la consciencia. ¿Qué otros vertebrados poseerán algún tipo de consciencia? ¿La poseerán también otros animales no vertebrados de marcada inteligencia como los pulpos? ¿Mi mascota realmente está pensando en algo cuando me mira?
En un futuro cercano el avance de la neurociencia podría dar una respuesta a estas preguntas, y sin duda continuará mostrándonos que compartimos mucho más de lo que pensamos con el resto de los animales de este planeta.
