■ Se comprobaron los criterios que cibernéticos y fisiólogos atribuyen a la memoria, dice

La multidisciplina permitió probar la existencia de redes neuronales: Bargas

■ Biólogos o médicos no podrían resolver por sí solos problemas tan complejos como el funcionamiento cerebral, señala el experto de la UNAM

■ Colaboraron matemáticos y físicos

Juan Carlos Villa Soto (Especial)

“‘No hay ciencias, hay problemas.’ Esta frase de Karl Popper me gusta, pues para resolver un problema tenemos que hacer acopio de todo lo que esté a nuestro alcance: matemáticas, lógica, cómputo, biología, física, economía, química, ingeniería, patología…. Los problemas complejos no respetan ni la división positivista ni la marxista de las ciencias.”

Son las palabras del doctor José Bargas Díaz, miembro del Instituto de Fisiología Celular de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), quien advirtió que más o menos desde Karl Popper quedó claro que la realidad no se divide como dicen los positivistas. “Sin embargo, nuestra estructura universitaria es básicamente la positivista del siglo XIX. Gabino Barreda, Justo Sierra, los científicos, inspirados en la clasificación comtiana de las ciencias –naturales, exactas, sociales, humanísticas, etcétera (“la escalera de las ciencias”, de Augusto Comte)–, dividieron a las universidades en facultades o escuelas. Desde la preparatoria, entre los 17 y 18 años, uno toma la decisión de ser ingeniero, sociólogo, entre otras profesiones, pero en las universidades mundiales, de elite, esta visión ha sido prácticamente abandonada.”

Nueva concepción

Desde ese punto de vista, alrededor de los años 60 “aparecen nuevas ciencias”, que en realidad conllevan una nueva concepción; por ejemplo, las neurociencias, “en las que el problema es entender el cerebro, ¿cómo? utilizando todas las ciencias.

“Las neurociencias no son otras ciencias; son todas las ciencias detrás del problema neuro. En ese sentido, la Sociedad de Neurociencias, fundada en Estados Unidos, surge como de vanguardia. Ni los biólogos ni los médicos resolverán por sí solos problemas tan complejos como el funcionamiento cerebral. Así es que la primera sorpresa cuando visitamos las universidades extranjeras es la presencia de físicos, ingenieros, matemáticos, junto con biólogos, médicos y hasta filósofos que trabajan en conjunto.”

El experto señaló que de la misma forma surgieron las geociencias, las ciencias del urbanismo y la especie de metaciencia, llamada globalmente ciencias de lo complejo. “Aunque todavía tenemos que llenar decenas de formatos y expedir muchas cartas para que un ingeniero venga a realizar su servicio social en un laboratorio de neurociencias, cuando menos en la UNAM ya se puede. En un college anglosajón moderno su presencia es normal. Aquí la tendencia es seguir inventando licenciaturas. Barajan las asignaturas y de una nueva combinatoria sale una nueva carrera; es gracioso. En realidad la formación básica y sólida la deben tener todos y tiene que ser la misma.”

A propósito de la reciente demostración de la existencia de los ensambles neuronales, postulados desde hace tiempo como el rastro de memoria en el tejido cerebral, se conversó con el doctor Bargas acerca del significado del hallazgo, publicado recientemente en el Journal of Neurophysiology, que La Jornada dio a conocer oportunamente.

Entrevistado en su laboratorio, Bargas Díaz comentó que el objetivo inicial de su proyecto era buscar un bioensayo rápido y eficiente para probar drogas antiparkinsonianas, pues en la actualidad lo que se hace es observar algunas conductas motoras para probar dichas drogas. Los resultados se podrían patentar. Sin embargo, al estudiar in vitro un pedacito de tejido nervioso normal y registrar simultáneamente alrededor de 300 neuronas, ocurrieron muchas sorpresas, que no tienen nada que ver con la interrogante original.

“Al registrar muchas células en la corteza, varios investigadores habían visto que se formaban grupitos, pero no indagaron más allá. Varios investigadores de la UNAM, en conjunto, estudiamos un poco más y mostramos que las redes neuronales presentes en un pedacito de tejido cerebral cumplen con todos los criterios teóricos que los cibernéticos y fisiólogos atribuyen a la memoria.

“Se trata de los requisitos teóricos del rastro de memoria hebbiano, como, por ejemplo, ciclos hamiltonianos de actividad reverberante. ¿Cómo va a ser que un pedazo de tejido de rata tenga todo eso? En realidad, las especulaciones de Lorente de Nó y Donald Hebb están basadas en observaciones de preparaciones histológicas de la misma escala que las usadas para nuestros registros. Así es que quizá no sea tan sorprendente”, puntualizó el especialista universitario.

De la especulación a la evidencia experimental

Hebb publicó sus hipótesis en 1949. La primera postula cómo cambia la fuerza de las sinapsis con el uso. Actualmente a ese fenómeno se le llama “plasticidad de largo plazo”. Pero su demostración experimental fue dada por Bliss y Lomo apenas en 1973. De hecho, para que esta demostración llegara, los fisiólogos tuvieron que entender, primero, cómo es que una neurona genera señales eléctricas y cómo es que funcionan las sinapsis. Esto se hizo entre los años 40 y 70 en distintas preparaciones, tales como calamares, caracoles y demás. Aunque no fue sino hasta los años 80 y 90 cuando realmente se estudiaron a nivel celular y molecular, con todo detalle, algunas neuronas y sinapsis del cerebro del mamífero. Mientras, los fisiólogos sistémicos asentaban, sin dejar lugar a dudas, que el disparo de las señales eléctricas de las neuronas se relaciona con la conducta, la percepción e inclusive con las tareas cognitivas de alto orden. Por otro lado, cibernéticos, ingenieros y matemáticos habían tomado las hipótesis hebbianas para hacer algoritmos y fabricar máquinas y robots que aprendieran y tuvieran memoria.

“La segunda hipótesis hebbiana postula que si las sinapsis cambian su fuerza con el uso, entonces deberán formarse circuitos conectados de manera preferente. Grupos de neuronas que respondan como un todo ante el estímulo apropiado. Los llamados ensambles neuronales. El trabajo conjunto de fisiólogos, ingenieros, físicos y cibernéticos mostró que las máquinas con redes neuronales artificiales que siguen estos principios son capaces de aprender y guardar memorias para luego categorizar y reconocer pautas”, explicó Bargas.

Formalización logico-matemática

Todo este trabajo ha recibido una formalización lógico-matemática, de la cual han salido los requerimientos teóricos para que exista, de manera fotalecida, un rastro de memoria en el cerebro.

“Pero ¿será así? ¿Ocurrirán estos ensambles o rastros de memoria en el cerebro de los mamíferos? Nuestra primera aproximación experimental nos dijo que sí. Observamos cadenas de ensambles neuronales que se activan siguiendo rutas cerradas, formando programas recursivos que poseen la propiedad llamada composicionalidad. Si el rastro de memoria no cumpliera con la propiedad de ser recursivo, de modo que la secuencia se pudiera automantener sin estímulo, no podríamos continuar viendo una imagen después de que el estímulo que la provoca ya no está presente”, ejemplificó el especialista.

El doctor Bargas explicó que al ensamble (como se denomina a toda la ruta) podemos verlo como una oración. Las subrutinas dentro del ensamble serían palabras. “Observamos oraciones y palabras corren en paralelo y tienen variabilidad: a veces se presentan completas, y otras no, pero siempre siguen la misma ruta, lo cual no deja de ser sorprendente.

“Nos gustaría pensar que el ensamble completo guarda un universal, algo así como el conjunto silla, surgido por habernos sometido al estímulo silla infinidad de veces. Que la variabilidad permita reconocer las instancias particulares de silla, aunque sean muy distintas (desde un trono hasta un banquito), esto es, que puedan ser identificadas como pertenecientes a dicho conjunto, y que pedazos de una silla puedan identificarse como pertenecientes a ella, es lo que denominamos composicionalidad. Uno de los requerimientos teóricos del ensamble. Si esto es así, el problema de los universales está resuelto: se materializan en forma de ensambles neuronales dentro de nuestro cerebro. Bueno, eso nos gustaría pensar. Los rastros de memoria serían los conjuntos.”

El investigador universitario agregó que, con la concepción actual de la ciencia, podría decirse que las neurociencias comienzan con las ideas de la filosofía griega y el problema de los universales de la Edad Media, cuando Porfirio formaliza la lógica de Aristóteles (que hasta los años 80 se seguía enseñando tal cual en las escuelas preparatorias de México), proceso que continúa hasta el álgebra booleana y las matemáticas binarias, el lenguaje de nuestras computadoras.

“De hecho, una corriente muy fuerte de pensadores, iniciada por Alan Turing, dice que si calcular y razonar son pensar (Hobbes lo dijo antes), sabemos cómo funciona la mente desde el momento en que podemos hacer máquinas que piensan. Sin necesidad de ir a ver el cerebro real. Pero actualmente, cibernéticos, ingenieros, y fisiólogos trabajan en conjunto.”

Ventana abierta

El doctor Bargas Días afirmó: “El cerebro sí importa, pues su mal funcionamiento y sus enfermedades buscan solución. La pregunta es qué tan fácilmente pueden nuestras estructuras universitarias, heredadas del siglo XIX, dejar que en México se formen equipos multidisciplinarios. En este sentido, el posgrado de la UNAM, y quizás el de otras instituciones, ha abierto una ventana para esa posibilidad. Sin estas instituciones de educación superior creadas en los años 70, y sin el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (su fuente de financiamiento), sería muy difícil lograr equipos multidisciplinarios para abordar cualquier problema, no sólo los del cerebro.

“Sinceramente, antes de comenzar este trabajo pensé que en el curso de mi vida no vería ningún indicio de conexión entre lo conductual-sistémico y lo molecular-celular”, afirmó el neurocientífico.

El doctor Bargas señaló que para que todo esto ocurriera se tuvieron que conjuntar muchas cosas: “en el laboratorio de la doctora Elvira Galárraga se identifican las neuronas que estamos registrando; con el doctor Arturo Hernández conjuntamos la parte de imagenología con la parte electrofisiológica de mi laboratorio; en el laboratorio del doctor René Drucker se generan animales (ratas y ratones) con enfermedad de Parkinson experimental. El trabajo es la tesis doctoral del ingeniero en electrónica Luis Carrillo Reid, quien decidió ser neurocientífico luego de realizar el servicio social con nosotros. En muchos de los experimentos participó el biólogo Fatuel Tecuapetla. Por último, en el sexenio pasado, cuando el Conacyt funcionó a medio gas, o medio funcionó, la UNAM decidió impulsar los proyectos multidisciplinarios llamados Proyectos Universitarios de Liderazgo y Superación Académica (Impulsa). Sin ese financiamiento me temo que cada quien hubiera seguido por su lado.

“En la UNAM hay carreras muy sólidas, la materia prima para que en el posgrado se puedan conjuntar varias áreas alrededor de un problema. El posgrado de ciencias biomédicas, por ejemplo, acepta físicos, matemáticos, computólogos, médicos, biólogos, químicos… creo que de todo, y los cursos a tomar son los que el alumno siente que necesita, en la facultad o instituto que sea: toda la infraestructura universitaria al servicio del posgrado. Pero 90 por ciento del tiempo se está en el laboratorio, no tomando cursos”, concluyó el investigador.