Una máquina que escribe poesía

“La mente consciente emerge a partir de la actividad eléctrica y química de una gran cantidad de células que componen nuestro encéfalo”.  En Neurociencia para Julia, un libro escrito por el neurofisiólogo y divulgador Xurxo Mariño, se ha mantenido una descripción organizada  y sencilla de las estructuras, funciones y características del sistema nervioso del ser humano.

El libro tiene una lectura muy amena, comenzando con descripciones de elementos básicos necesarios para la comprensión de los siguientes capítulos, más complejos en contenido, pero manteniendo la forma sencilla y divulgativa de narración. Se trata de una guía que pasa por la comprensión del funcionamiento de las redes neuronales y sus contactos sinápticos, y continúa describiendo los sentidos y las ilusiones, los mapas cerebrales, la formación de la memoria, la producción del movimiento, el lenguaje, las particularidades del sueño, la relación mente-cuerpo, el funcionamiento de algunas drogas, las enfermedades neuronales, cíborgs y robots, y para terminar, subraya los muchos cuentos pseudocientíficos que intentan hacernos creer (telepatía, poder mental sobre la materia y espíritus del más allá).


En cuanto al contenido, y para empezar, según explica Mariño, el sistema nervioso está compuesto por una red de células especializadas en la trasmisión de impulsos eléctricos, cuyo principal cometido es el paso de información desde nuestros sistemas sensoriales, externos e internos, hasta las estructuras efectoras del organismo, como los músculos, pasando por el encéfalo, capaz de organizar cada estimulo y sintetizar respuestas.

Este sistema no es imprescindible para la vida, ya que muchos organismos son capaces de sobrevivir sin poseerlo. Sin embargo, se ha visto una correlación entre la capacidad de movimiento de los animales y el desarrollo de estas estructuras neuronales, relacionadas con el sistema motor. La creación en la mente de una realidad que nos rodea a partir de los estímulos que nos llegan por los sentidos, hace que podamos anticiparnos, responder y crear recuerdos a partir de los cuales se generarán nuevos patrones de actuación. Con ello los animales obtuvieron grandes mejoras, y la propia presión selectiva ayudó a afianzar estas ventajas.

La percepción que tenemos del entorno que nos rodea es el resultante del conjunto de estímulos que recibimos por cada uno de nuestros receptores sensoriales, se complementan entre sí para formar un todo. De hecho, en  algunas ocasiones los sentidos pierden independencia y los estímulos sufren interferencias, denominadas sinestesias, como les ocurre a las personas que asocian colores con palabras, o sonidos con imágenes.

El hecho de mantener estas percepciones en nuestra mente, lo que comúnmente se denomina memoria, ha sido útil desde el comienzo de la evolución de la vida animal para la anticipación y predicción conforme a los acontecimientos pasados. Resolver los problemas con actuaciones rápidas con desenlace conocido siempre es un acierto.

Como no son iguales todos los problemas que tenemos que resolver echando mano a la memoria que poseemos, tampoco son iguales los tipos de registros de memoria a los que tenemos que acudir. Cabe destacar la memoria de trabajo, o de corto plazo, la que utiliza un camarero para servir los platos; memoria semántica, con la que unimos palabras con significados; memoria autobiográfica, cuyos recuerdos utilizamos para formar el “yo”; y memoria espacial, con la que nos situamos en estancias conocidas. Además podemos añadir la memoria motora, con la que nos es más fácil realizar ciertos movimientos cotidianos, como el de escribir estas frases.

Sabemos, entonces, que gracias al gran entramado de redes neuronales podemos disponer rápidamente de recuerdos que nos ayudan a tomar mejores decisiones. La pregunta es, ¿cuándo empezamos a recordar?

Los primeros recuerdos coinciden con los momentos en los que comenzamos a ganar capacidades lingüísticas. El lenguaje es la herramienta que utilizamos los seres humanos para la descripción de figuras, sensaciones  y acontecimientos, y es esta la forma de interiorizar y asentar todas estas descripciones en la memoria.

Una de las cuestiones más curiosas sobre la memoria, a mi parecer, es la que procede del hipocampo. En esta región del encéfalo, se produce el asentamiento de la memoria, es decir, los potenciales recuerdos solo pueden convertirse en memorables cuando “pasan” por el hipocampo. Cuando se lesiona se produce la denominada amnesia anterógrada, ya que los nuevos acontecimientos no pueden convertirse en recuerdos, y el “yo” autobiográfico finaliza su historia en ese momento. Sin embargo, este proceso puede producirse de forma mucho más leve, y con pérdida de recuerdos de unas cuantas horas, como sucede después de una buena borrachera, y es que no recordamos nada de lo sucedido porque los acontecimientos no se han fijado en el hipocampo por el estado de embriaguez de nuestro sistema nervioso.


Otro de los aspectos que resultan destacables de Neurociencia para Julia es el del sueño, la pérdida del “yo consciente” para construir una mente que viaja por mundos imposibles. Se piensa que necesitamos dormir para conservar energía, frenar el aumento de la constante excitabilidad de las neuronas, para la biosíntesis de sustancias necesarias y la formación de memoria (de la manera que antes he comentado). Sin embargo, ¿qué ocurre en nuestro sistema nervioso cuando dormimos? ¿Se apagan las redes eléctricas? ¿Desaparece la consciencia?

En esencia, transcurren ciclos de cambio en la frecuencia de los impulsos nerviosos, desde frecuencias bajas del sueño profundo, a frecuencias “normales” en la fase de sueño paradójico o fase REM. En la etapa de sueño profundo, las neuronas bailan al unísono con la misma baja frecuencia de manera sincronizada. En la etapa REM, la frecuencia del impulso es igual que en vigilia (cuando estamos despiertos), donde la actividad neuronal ya no es sincrónica sino que vuelve a ser individualizada. En esta fase se producen las ensoñaciones, resultado de la alta actividad neuronal y, por tanto, de la reaparición de nuestro “yo”, solo que en realidades inventadas por nosotros mismos.
La generación de estos ciclos de sueño profundo y fase REM no es constante, y conforme transcurre la noche, la fase REM se hace más notable. Si nos ponemos a pensar esto tiene sentido, ya que si necesitamos despertarnos sería de utilidad tener preparada la mente para un nuevo día.


Estos procesos, y otros muchos, son los que se estudian hoy en día en materia de neurobiología. Puede que solo hayamos dado unas pinceladas a nuestros comportamientos más anecdóticos, pero nuestro sistema neurológico tiene más información que ofrecer y que percibir.

El Espíritu de la Colmena

Maurice Maeterlinck fue un dramaturgo y ensayista belga de lengua francesa, principal exponente del teatro simbolista. Este tipo de expresión se proclamaba “enemiga de la enseñanza, la declamación, la falsa sensibilidad y la descripción objetiva”. Así, el mundo era para Maeterlinck un misterio por descifrar, una fantasía que imaginar. “La vida de las abejas”, publicado en 1901, no fue su libro más famoso, pero sí que es verdad que tuvo cierta repercusión en el ámbito científico y filosófico.

Muchos os preguntaréis: ¿cómo es esto posible? ¿Cómo se puede acercar la frialdad de la ciencia al calor del teatro simbolista? Pues es precisamente mediante el pensamiento y la reflexión filosófica.

Y es que Maeterlinck, con una prosa digna de los grandes filósofos antiguos (a veces incluso tan enrevesada que cuesta seguirla), extrae el jugo filosófico a un tema que, en el tiempo en el que este libro fue publicado, empezaba a bullir con mucha fuerza: la apicultura.

En efecto, fue a finales del siglo XIX y principios del XX cuando, de la mano de personalidades como François Huber, Moses Quinby o Jean Henri Fabre (citados a lo largo del libro), se empezó a investigar a fondo la vida de las abejas (sobre todo las abejas domésticas, Apis mellifera), no sólo con fines puramente científicos, sino también para saber cómo tratarlas para obtener un bien muy preciado, conocido por todos nosotros: la miel.

Metiéndonos de lleno en el libro, Maurice Maeterlinck (que estudió durante mucho tiempo a las abejas), va desgranándonos la vida de estos himenópteros, tanto individual como colectiva, en el panal de abejas que representa una realidad mucho más cercana a nosotros de lo que nos queremos creer. No hay más que ver las continuas comparaciones entre ambos mundos, que el ser humano cree tan distantes por la simple idea de que “tenemos el cerebro más grande y desarrollado”. 

Por ejemplo, cuando la pequeña sociedad del panal de abejas llega a la cúspide de su desarrollo, se produce la famosa “enjambrazón”, que consiste en que, repentinamente, casi tres cuartas partes de la población de abejas, con la regente en cabeza, abandonan la colmena en busca de otro lugar para asentarse, para no volver jamás a casa. ¿Acaso nosotros no abandonamos nuestros hogares (hoy día cada vez más tarde) para empezar una nueva vida lejos de la comodidad de nuestra colmena? ¿Por qué lo hacemos? ¿Por qué nos gustan los cambios, con lo cómodo que podría estar uno en casa?

Las abejas, además, veneran a su reina, y son capaces de seguirla hasta el final, sin reparar en las fatales consecuencias que ello puede acarrear. ¿En qué radica su falta repentina de razón? En la pasión que sienten hacia ella. ¿Acaso no nos sucede a nosotros algo parecido, cuando amamos a alguien, que no atendemos a razones lógicas y reales, sino que nos movemos por impulsos totalmente nobles e ingenuos?

Llama la atención el capítulo dedicado a las reinas jóvenes, ninfas reales o princesas. Las ninfas reales nacen en unas celdas especiales. A las larvas se las alimenta especialmente bien, para que desarrollen exageradamente sus ovarios y, por el contrario, tengan sus alas y ojos atrofiados, por ejemplo. Nunca experimentarán el deseo al sol de sus hermanas, morirán sin haber visitado ninguna flor y habiendo vivido en la sombra. Eso sí, conocerán el amor al menos una vez. ¿Haríamos todo este esfuerzo nosotros, sólo por la posibilidad de enamorarnos?

Cuando la ciudad ha quedado desierta tras la "enjambrazón", sólo con unos pocos en la retaguardia, empiezan a nacer las “posibles o futuras” reinas. No todas las que duermen en las celdas tienen la misma edad, ya que la reina las ha ido rellenando de forma estratégica, para que haya un rango de edades que asegure que haya un descendiente que la suceda en el momento indeterminado en el cual ella tenga que marcharse.

Sorprende que la recién nacida ninfa, tras vacilar un poco, entienda que el trono de la colmena está vacío, y que la única manera de conquistarlo es acabar con sus rivales. De manera que se dispone a matar a sus “hermanas”, seguramente más frágiles, más débiles que ella.

Aquí viene lo verdaderamente curioso: hay unas abejas especializadas que “vigilan” las celdas de las ninfas. Si “El Espíritu de la Colmena” dicta que va a haber en breves una nueva "enjambrazón" (por el motivo que sea), no dejarán pasar a la recién nacida hacia las celdas de sus hermanas.

Las ninfas más jóvenes empezarán a comer sin parar de la cera de las celdas, queriendo salir y enfrentarse a su frustrada hermana. Pero las guardianas se apresurarán a poner más cera, para evitar que salgan hasta que se produzca la "enjambrazón".

En momentos en los que el número de abejas dentro de la colmena es pequeño, no se realizarán más "enjambrazones", y se dejará salir a todas las ninfas (cada una en su momento). De esta manera, la ninfa más precoz matará a sus hermanas antes de hacerse reina. Porque, ¿no hacían los antiguos reyes humanos lo mismo? Sin embargo, cabe decir que si coinciden dos ninfas en el mismo momento, no pelearán a muerte. Un aguijonazo puede acabar con ellas, y hay que asegurar la continuidad de la especie. El aguijón no será clavado a no ser que estén suficientemente seguras de que el daño no va a ser mutuo. De mientras huirán, gritarán aterrorizadas, sabiendo del peligro al que su colmena se enfrenta si ambas mueren.

Como podéis ver, nuestros mundos no son al final tan diferentes: somos seres de muchedumbre, nos encanta vivir en sociedad. El individuo es absorbido por la República de la Colmena, su vida no es nada sino un sacrificio a la sociedad. Qué duro suena, ¿verdad? Pues os invito a hacer una reflexión sobre lo que nosotros hacemos por la sociedad.

¿Y si el depredador no fuera peligroso?

Imaginemos, por un momento, que usted fuera un pequeño pájaro, volando en su hábitat natural. De repente, a unas pocas decenas de metros, ve un águila real aproximándose por su costado. ¿Qué haría usted? La respuesta es, evidentemente, escapar (a no ser que le apasione la idea de ser engullido por este ave rapaz).

Columba livia, nuestra protagonista

Imaginemos que sólo escucha a este ave rapaz, pero no logra verla. ¿Escaparía hacia ningún lado, corriendo el riesgo de ser visto o incluso de encontrarse con el depredador, o esperaría a recibir alguna nueva señal antes de tomar una decisión?

Quizá al ir leyendo esta entrada alguno haya pensado: “imposible, los animales no son tan listos, escaparían y punto”. Pero, una vez más, parece que los que nos equivocamos somos nosotros.

Y es que las habilidades de inferir y deducir diversas señales en el reconocimiento de depredadores y así poder evitarlos, han sido descritas en muchas especies animales. Sin embargo, esas habilidades de inferencia no siempre se limitan a simples procesos asociativos (predador = peligro = escapar), sino que van más allá.

Al parecer, hay muchos animales cuyos receptores no tienen una respuesta automática que detone una acción (como la de escapar), sino que parecen tener el conocimiento contextual en cuenta, y además son capaces de discriminar entre los distintos tipos de señales. De todo esto se ha encargado un equipo de investigadores austriacos, del Departamento de Biología Cognitiva, de la Universidad de Viena.

Buteo buteo, el depredador

El experimento consistió en someter a un grupo de 60 palomas adultas (Columba livia), a un paradigma de ACLIMATACIÓN y DESACLIMATACIÓN (“Habituation/Dishabituation”, en inglés). Para ello, se escogió el depredador natural de la paloma, el busardo ratonero (Buteo buteo) y como señal “control”, el faisán común (Phasianus colchicus). Básicamente, se trataba de mostrar a las palomas señales visuales (“peluches” rellenos, bastante parecidos a los reales) y/o acústicas (sonidos grabados y reproducidos en un altavoz) de estos dos animales. Esto se hacía hasta que se acostumbraban a ellos (volviendo a su rutina normal, e incluso durmiendo).

Phasianus colchicus, "Control"

Una vez se hubieran aclimatado, se les cambiaba la señal, para ver cómo reaccionaban. Se probó con todas las combinaciones de señales posibles, pero algunas fueron muy representativas: aquellas palomas que habían sido aclimatadas con señales del busardo y se les cambiaba a faisán, no veían peligro en el cambio (el faisán no es depredador de las palomas), así que se quedaban tranquilamente. Sin embargo, las que se habían acostumbrado a la presencia (o al sonido) del faisán, y de repente veían (u oían) al busardo, se ponían de los nervios e intentaban salir de la jaula en la que estaban.

Sin pararme a explicar todos los casos que se dieron, diré que, en síntesis, lo que este grupo de investigadores descubrió fue, con matices, justamente lo que habían previsto: las palomas no son tontas. ¿En qué sentido? Pues en dos sentidos:

•             Primero, son capaces de tener en cuenta acontecimientos pasados a la hora de reaccionar ante las señales. Si se las sometía a una señal de aclimatación visual de un busardo durante un tiempo, y después se las intentaba “desaclimatar” con una señal acústica de busardo, apenas reaccionaban. ¿Por qué? Muy sencillo. Ellas han visto que el busardo ya está ahí, y que no ataca ni hace ningún movimiento. El hecho de escucharle hace que incluso estén más relajados, ya que ni siquiera le ven. Si se hacía lo contrario (primero acústica y luego visual), ellas se asustaban, de lo cual se puede interpretar que se fían más de las señales visuales, tomándolas con mayor urgencia que las acústicas. Evidentemente, si tienes al depredador delante y lo ves, la sensación de peligro es mayor, ¿no?.

•       Segundo, dan mayor importancia a las señales visuales que a las acústicas. Esta discriminación obedece a un hecho muy simple: en la naturaleza, los depredadores (al igual que las presas) están continuamente comunicándose, y no siempre tienen como objetivo atacar a nadie. Si por cada vez que nuestra querida paloma oyese a un busardo, echara a volar como alma que lleva el diablo, para mediodía estaría tan agotada que, paradojas de la vida, no podría escapar del busardo. 

Una de las cuestiones que quedan por dilucidar, tomando los resultados de este experimento, es en qué medida las palomas discriminan las señales, y también el por qué y cómo lo hacen. Eso será otro reto más. De momento, tenemos la paloma en la mano, ¿cogeremos a los cientos que vuelan?

¿Soy bastante grande ya?

El tamaño corporal afecta profundamente la biología de los animales, y la mayoría de estos crecen de forma limitada, alcanzando una talla dentro de un intervalo característico de la especie. El tamaño puede condicionar desde el papel ecológico del individuo o la expresión de genes dependientes de tamaño, a propiedades tan primordiales como la alometría (los cambios de las proporciones corporales con el aumento del tamaño total).

El crecimiento en tamaño de los insectos (y los artrópodos en general) es particularmente interesante por una razón: tienen un exoesqueleto rígido, compuesto por una sustancia llamada quitina, que no está capacitado para crecer de forma progresiva junto con el resto de tejidos blandos. ¿Qué implicaciones tiene esto? Que periódicamente, estos animales deben realizar lo que se denomina como ecdisis o muda. Durante este proceso el animal pasa a un estado de reposo, en el cual se debilitan las partes internas de la cutícula, mientras que la epidermis de debajo se prepara para secretar la nueva. Por vías de una mayor presión interna, u otros mecanismos, el insecto se deshace de la antigua armadura, quedando en el exterior el nuevo exoesqueleto.

Muchos insectos realizan un número de mudas o ecdisis fijo. Sin embargo, hay una cuestión fundamental que no está aún del todo resuelta. ¿Qué es lo que desencadena el proceso de ecdisis? ¿Cómo percibe el animal que ha alcanzado el tamaño adecuado? Un equipo de investigación estadounidense ha hallado la respuesta en el sistema respiratorio del gusano Manduca sexta.

La Manduca sexta o gusano del tabaco pasa por 5 procesos de ecdisis antes de realizar la metamorfosis y transformarse en una polilla. Su exoesqueleto blando sí que crece progresivamente a lo largo del estadio, a diferencia de en muchas especies.

El equipo de investigación mencionado anteriormente observó que el sistema de traqueas de la M. sexta no crecía progresivamente junto con el resto del cuerpo, si no que aumentaba su volumen de forma discreta en cada muda. Es decir, un gusano que había crecido durante todo un estadio tiene el mismo volumen de sistema respiratorio que justo después de la ecdisis. Como observamos en la imagen, en el momento tardío del estadio, el sistema de tráqueas y traqueidas apenas alcanza a cubrir todo el espacio.  Esto sugería que la disponibilidad de oxígeno reducida podría ser la señal que desencadenaría la secreción ecdisona, una de las hormonas que promueven la muda.

Tras realizar varios experimentos, entre los cuales se incluía la observación del momento de muda en diferentes condiciones de disponibilidad de oxígeno, el equipo llego a la conclusión de que, efectivamente, la falta de oxígeno actuaba como señal desencadenante de la ecdisis. Pero no solo esto. También vieron que aquellos insectos que no alcanzaba el tamaño suficiente también realizaban la muda, debido a que aunque la parte del encéfalo responsable de dar la señal no actuara, de forma basal se secretaba ecdisona continuamente, de forma que a partir de cierto momento, independientemente de su tamaño, la muda ocurría.

Ya se sospechaba por muchos otros experimentos anteriores que el reducido tamaño de los insectos estaba intensamente ligado a su particular sistema respiratorio. Que no os asusten escenarios de película con insectos y otros artrópodos gigantes ya que ciertamente son ciencia ficción, a menos que cambien las condiciones del planeta en el que vivimos.