Ruidos y señales

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Ahora que ya sabemos que la Red Electrica precisa de una inercia que proporcione estabilidad al sistema, es el momento para decir que a nuestro cerebro le pasa lo mismo. Necesitamos un ruido de fondo, una especie de corriente a la que llamamos actividad intrinseca y que está relacionada con la red neuronal por defecto

El ruido de fondo es la terminal nuclear o la térmica de nuestro cerebro que estabiliza las fluctuaciones de las renovables del espíritu.

¿Qué es el ruido?

En términos cibernéticos ruido es todo aquello que no contiene información alguna, mientras que la señal es aquello que contiene información y por tanto es subsidiario de -sobrepasado un cierto umbral- ser decodificado en términos de información con sentido (significado), procesado y guardado en la memoria.

El problema es que en términos cibernéticos no existe información separada del ruido: vienen en el mismo paquete, es por eso que el cerebro no va a percibir señales limpias desde el exterior sino señales contaminadas que viajan galopando en una base de ruido que no contiene información por si misma y que nos obliga al esfuerzo de discriminar constantemente lo relevante de lo irrelevante cuando no lo verdadero de lo falso. Y por eso lo importante es la relación, el cociente entre señal y ruido más que los valores absolutos del mismo.

Veamos qué sucede cuando la señal es tan débil que no puede cruzar el umbral perceptivo:

Lo que sucede es que aunque comunique algo, en este caso estamos hablando de comunicación de neurona a neurona seremos inconscientes de ella y si es muy débil será incapaz de disparar a la neurona siguiente de tal modo que la señal se perderá.

Veamos que sucede si le añadimos a la señal algo de ruido.

Lo que sucede es que el ruido aupa la señal hasta ayudarla a atravesar el umbral no lineal y provocando una salida es decir comunicación. La señal ha cabalgado al ruido haciéndose perceptible.

Es lo que conocemos con el nombre de resonancia (amplificación) estocástica, un fenómeno físico que nos resulta antiintuitivo porque lo entendemos como interferencias (y lo son en los casos extremos). El ruido puede, en ocasiones, facilitar la transmisión de la señal: en aguas fangosas de ríos americanos, con poca visibilidad, existe un pez (Polyodon spathula) que utiliza la electricidad para detectar su alimento, la pulga de agua o Daphnia. El pez emite una descarga eléctrica débil que permite sondear el campo ya que la pulga genera diminutos campos eléctricos que son recogidos por sensores eléctricos dispuestos en la trompa. Investigadores del grupo de Frank Moss demostraron que introduciendo ruido eléctrico en el agua se podía aumentar el número de capturas. Lo que teóricamente tendría que perturbar la detección de las diminutas señales eléctricas generadas por la sonda del pez raqueta y la pulga de agua producía, con determinados parámetros, el efecto contrario. Nuestro cerebro posee una actividad intrínseca permanente que es ruido neuronal, es decir el ruido que genera la casi continua actividad de nuestras neuronas. De manera que tenemos ruido afuera y ruido adentro sobre el que van acabalgadas las señales que contienen información relevante tanto en lo que percibimos de afuera como en lo que predecimos desde dentro.

La idea de la red neuronal por defecto pertenece a Raichle. La idea central de Raichle es que existen en nuestro cerebro ampliamente distribuidos dos circuitos que se encargan de cosas bien distintas, una red ejecutiva central que se encarga de procesar datos de la realidad, de esa realidad que requiere atención y que está guiado por los input externos, es decir la que está orientada a la realidad externa. Junto a ello hay una red neuronal que se activa precisamente cuando no hacemos nada, es decir cuando dejamos de prestar atención ejecutiva a esa misma realidad, cuando descansamos, oímos música, o simplemente contemplamos el mar o paseamos. Es decir cuando hacemos algo no orientado a propósito alguno.

Lo interesante de este concepto es que la actividad de la red neuronal por defecto equivale a la actividad intrínseca del cerebro y que es inversamente proporcional a la vía atencional, es decir se activa cuando la otra se inhibe y se inhibe cuando la otra se activa. Este descubrimiento se debe a Raichle un investigador que se dio cuenta mientras trabajaba con imágenes funcionales por resonancia magnética que cuando los pacientes no hacían nada que requiera atención activaban el circuito «por defecto» que volvía a inhibirse cuando se le ordenaba alguna tarea.

Otra cuestión interesante es que el gasto de energía (oxigeno y glucosa) es similar en ambos casos de lo que se deduce que la red neuronal por defecto no está diseñada para «descansar» sino para pensar de otra manera. En realidad nuestro cerebro no descansa nunca pero como contrapartida se lava los platos sucios el solo sin necesidad de un lavavajillas externo.

Dar de comer al precúneo.-

Emiliano Bruner es un paleoneurobiólogo del grupo de investigadores de Atapuerca que recientemente (2014) ha publicado (junto con otros) ciertas hipótesis evolutivas acerca de nuestro cerebro. Aquí hay una entrevista muy interesante sobre sus hallazgos que tienen relación con esta red neuronal por defecto. Para Bruner y -por explicarlo de una forma breve-, la enfermedad de Alzheimer seria el precio que pagaría nuestra especie por disponer de esa red neuronal que cuando se bloquea quizá a consecuencia de esos complejos amiloides que se consideran causales en esa red, impiden que funcione adecuadamente pues existen interferencias eléctricas en la comunicación entre neuronas. En este sentido lo que nos hizo humanos es precisamente esta capacidad de nuestro cerebro para divagar cuando no hacemos nada. En otro orden de cosas hoy se sospecha que la esquizofrenia y el TDH supondrían una hiperfunción de esta red neuronal mientras que el Alzheimer o “cerebro preocupado» serian subproductos de una hipofunción de la misma.

Y el nucleo central de esa red se llama precúneo.

El precúneo es una estructura escondida en un repliegue parieto-temporal de forma cuadrada (que podeís ver en la fotografía de arriba) y que es por así decir la estación de termino de un circuito que recorre el cerebro de atrás-adelante implicando a otras estructuras, como el hipocampo, la corteza cinglada, el neocortex y el lóbulo parietal. Bien, el precúneo seria el lugar donde reside nuestro autoconocimiento, algo así como la conciencia de si, que mantiene relaciones de circuiteria con la memoria personal y la formación de memorias nuevas. Al parecer la función de este circuito está relacionada con la idea del «conócete a ti mismo» y la introspección, el único viaje que al parecer de Rilke podíamos emprender en nuestra vida: un viaje hacia dentro.

Lo interesante de este circuito es que cada persona lo va a utilizar de una manera diferente – suponiendo que lo ejecute de vez en cuando- las personas con una historia personal de formación poética o musical podrán ejecutarlo siguiendo las mismas propiedades que rigen en otras estructuras. El experto seguirá siendo experto aun utilizando su red neuronal por defecto. Algo así le sucedía a Newton: no podía dejar de ser un físico-matematico ni siquiera cuando especulaba viendo caer a la manzana.  Eso mismo pasa en nuestros sueño: si nos interpelan es porque recrean nuestros escenarios, nuestros recuerdos, nuestras ideas, los personajes que conocimos y los estímulos diurnos. Es por eso que nuestros sueños nos pertenecen del mismo modo que los ensueños diurnos, se trata de patrones entrelazados no por el azar sino por la no-linealidad de nuestra conductividad cerebral. No todo el mundo puede soñar cualquier sueño, ni todo el mundo puede agrupar patrones del mismo modo, unos originalmente y otros de forma enloquecedora. Es por eso que el genio y la locura se muestran tan cercanos.

Aplicaciones practicas del ruido.-

Goran Soderlund es un investigador sueco que ensayó el tratamiento del TDH con ruido. La idea seria la siguiente: los niños con TDH (trastorno de deficit de atención con o sin hiperactividad) presentan disfunciones en su capacidad atencional por dos razones, una sería un pulso bajo de dopamina (y por eso mejoran con anfetaminas) y otra sería un trastorno de la red neuronal por defecto que se encontraría activa la mayor parte del tiempo impidiendo una oscilación modal de la recaptación de dopamina.

Lo cierto es que los niños con TDH tiene una memoria a corto plazo bastante deficitaria (como recordar un numero de teléfono) y observaron que sus desempeños mnésticos mejoraban cuando incluían en la investigación cierto grado de ruido, de tal modo que demasiado ruido seria tan perturbador como ningún tipo de ruido. Lo cierto es que estos niños aprenden poco porque no son capaces de mantener la atención más que muy poco tiempo y además se olvidan rápidamente de lo que han aprendido, es decir no consolidan los recuerdos del corto al largo plazo. Lo que parece señalar en la dirección de que esa red neuronal por defecto en niños con TDH no reverbera lo suficiente y no logra hacer oscilar a la red ejecutiva central de un modo adecuado.

En conclusión el TDH seria un disbalance entre la oscilación que la red neuronal por defecto lleva a cabo sobre la red atencional ejecutiva central. Ambas se encontrarían subestimuladas y ciertos tratamientos destinados a aumentar ese balance (como el ruido, o la estimulación magnética cerebral) pueden ser en el futuro los tratamientos de elección para algunos de sus síntomas, como el déficit de atención.

Dicho esto me gustaría añadir algunas cosas sobre la escasa funcionalidad e la red neuronal por defecto en los niños de hoy.

Cuando yo era un niño pasé mucho tiempo jugando al aire libre, gran parte del año viví en un entorno rural, con animales, y con escasa higiene tal y como la entendemos hoy y no había alergias.

La mayor parte del tiempo jugábamos a cualquier cosa, íbamos en bicicleta y hacíamos toda clase de travesuras y excursiones. Nos caíamos constantemente pues no había asfalto y los caminos eran de piedra y polvo. Nuestras rodillas siempre estaban ensangrentadas, y así y todo nunca íbamos al médico, nuestra abuela nos curaba con lo que había por casa.

El fútbol era nuestra pasión y jugábamos casi todos los días en campos de tierra, lo que diferenciaba aquel juego del que llevan a cabo los niños de hoy era el propósito del juego. Nosotros queríamos ganar, claro está, pero no competíamos en entornos reglados para tal cosa, no había ligas entre los niños de la calle, pues los equipos cambiaban todos los días. Hoy los niños, incluso los niños de 7 años se integran en equipos que compiten unos contra otros en ligas organizadas, con profesores o entrenadores y con padres sobreimplicados y furibundos que creen que sus hijos serán las estrellas del futuro. No es de extrañar que estos mismos padres lleguen a las manos. Los niños están enfocados al éxito, a la competencia y el juego ya no tiene un propósito deportivo (moral) sino mercantil.

Quiero terminar este post diciendo que la red neuronal por defecto no se activa cuando hacemos algo con algún propósito, u obligados por cualquier razón, vuelvo a repetir que solo se activa cuando no hacemos nada. No es lo mismo jugar que competir.

Si hay propósito entonces no hay ruido de fondo.

Y entonces se va la luz.

Bibliografia.-

El articulo de «Investigación y ciencia» donde Raichle describió la red neuronal por defecto

Emiliano Bruner, Gizéh Rangel de Lázaro, José Manuel de la Cuétara, Manuel Martín-Loeches, Roberto Colom, Heidi I. L.» Midsagittal brain variation and MRI shape analysis of the precuneus in adult individuals». Jacobs. Journal of Anatomy DOI: 10.1111/joa.12155. 8 de enero de 2014.

¿Que es resonancia estocastica? http://arturogoicoechea.com/2009/06/27/resonancia-estocastica/

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