Autor: Pedro David Delgado López

La explicación última e interpretación de la conciencia humana se considera por muchos el mayor reto intelectual, científico y metafísico. Aunque no disponemos de una definición formal de conciencia (o consciencia), todos alcanzamos a experimentar qué significa estar consciente o ser autoconsciente. A lo largo de la historia, diversas teorías han pretendido definir la conciencia desde tres marcos explicativos: el dualismo (cuerpo versus alma), el materialismo (cuerpo sin alma) y el denominado panpsiquismo (conciencia universal). Los recientes avances en neurociencia combinados con el desarrollo de la física y computación cuántica, proporcionan un nuevo marco de estudio e interpretación del fenómeno de la conciencia, dirigido a dilucidar el denominado “problema difícil” (Chalmers, 1995) esto es, la interpretación última de la experiencia consciente subjetiva de cada persona1.

Figura 1. ¿Cómo explicamos la conciencia? ¿Por qué tenemos conciencia? ¿Puede existir una ciencia (objetiva) de la conciencia (subjetiva)? ¿Es la conciencia una propiedad fundamental del Universo, como lo son el tiempo, la masa o la energía?  El filósofo David Chalmers describe el panpsiquismo en esta Charla TED 2014.

En este artículo se resumen estos marcos teóricos y se proporciona una descripción más detallada de la conciencia como subproducto de ciertos fenómenos cuánticos neuronales actualmente en estudio.

Cuerpo y alma son entes diferentes:

La diferenciación absoluta entre el cuerpo y el alma es lo que se denomina dualismo. La conciencia sería un ente perfectamente separado del entorno material, una especie de espiritualidad que trasciende el soporte físico. A esta explicación han recurrido las diversas religiones y muchos planteamientos filosóficos desde la Antigüedad. En el enfoque dualista, la conciencia no sería estrictamente una propiedad humana, sino la conexión última entre el yo y el universo. La conciencia tendría una naturaleza y un propósito tan elevado e inalcanzable que los humanos ni siquiera portamos las herramientas para su comprensión.

René Descartes (1596-1650) propuso un dualismo sustancial, diferenciando claramente la sustancia extensa (res extensa) o cuerpo material, de la sustancia pensante (res cogitans) o alma. Argumentó que la mente podía existir sin el cuerpo, pero el cuerpo no sin la mente. El punto de contacto entre ambas sustancias radicaría en la glándula pineal del cerebro, donde residiría el alma humana. Ambas sustancias serían finitas, en contraposición a la sustancia infinita que es Dios 2.

Figura 2. La glándula pineal (o epífisis) se localiza en el mismo centro del cerebro, aunque no guarda relación con la conciencia. Segrega la melatonina, una hormona que regula el ciclo sueño-vigilia en el humano.

La conciencia como propiedad emergente del cerebro humano:

Una segunda explicación, más pragmática, establece que la conciencia se puede interpretar como una propiedad emergente derivada de la enorme complejidad del cerebro humano. Las neuronas del cerebro (unos 90.000 millones en cada individuo) establecen una gigantesca red de conexiones semejando un supercomputador, cuya actividad eléctrica coordinada sería capaz de producir experiencias tan complejas como las sensaciones, pensamientos, deseos o sueños. Esta propiedad del cerebro surgió en los organismos biológicos como una adaptación beneficiosa que conferiría una ventaja evolutiva, no intencionada y darwinista en su esencia. Para sus defensores, el alma no existe, la experiencia de autoconsciencia es el producto de millones de años de evolución del cerebro de Homo sapiens, y quizá, hasta cierto grado, de algunos otros primates y mamíferos.

Para Gerald Edelman (Nobel de Medicina en 1972) el cerebro sería un sistema complejo que opera bajo la presión de la selección natural3. Esta explicación fenomenológica no precisa de una intención elevada o trascendente y equipara la actividad neuronal a la computación clásica. El cerebro sería, por tanto, modelizable si dispusiéramos de suficiente capacidad de computación. Las ondas eléctricas cerebrales funcionan entre 12-30 Hertzios en el estado de vigilia y se estima que la velocidad de computación se sitúa en el rango de los exaflops (1 exaflop= 1018 o 1 trillón de operaciones por segundo). Por comparación, los ordenadores más potentes trabajan en el rango de petaflops, es decir 3 órdenes de magnitud por debajo4. Se postula que la llegada de la computación cuántica podría ser capaz de equiparar ambas capacidades y eventualmente generar sistemas autoconscientes. Iniciativas como el Human Brain Proyect5 (video) se beneficiarían de este logro computacional.

Francis Crick (Nobel de Medicina por el co-descubrimiento de la estructura helicoidal del ADN) y Christof Koch han definido los denominados correlatos neuronales como los mecanismos neuronales mínimos necesarios para una producir una percepción consciente6. Aunque no parecen localizarse específicamente en ningún área concreta del cerebro, estudios recientes sugieren que las áreas de asociación corticales posteriores podrían ser mejores candidatos a albergar la conciencia que las frontoparietales7. Proponen que una estructura cerebral subcortical denominada claustrum, localizada entre la ínsula de Reil (corteza) y el cuerpo estriado (ganglios basales) y con múltiples conexiones recíprocas con la mayoría de las áreas corticales y de asociación8, podría ser el lugar donde asienta la conciencia dada sus capacidades de modular las modalidades sensoriales con los momentos atencionales8,9.

Figura 3. La enorme cantidad de conexiones que recibe el claustrum, de prácticamente todas las áreas corticales, y la capacidad de integrar y sincronizar las múltiples modalidades sensoriales, cognitivas y motores, hacen de esta fina capa de neuronas una buena candidata a albergar la conciencia humana.

La conciencia como fenómeno cuántico: Reducción Objetiva Orquestada:

Existe una tercera posibilidad. La conciencia podría explicarse como una secuencia de momentos de mini-conciencia originados en ciertos procesos cuánticos10. Estos fenómenos físicos estarían acoplados al soporte biológico a través de unas estructuras microscópicas presentes en las neuronas llamadas microtúbulos, que actuarían como bits cuánticos (qubits)11. Esta teoría, denominada reducción objetiva orquestada (orchestrated objective reduction o Orch OR)12, propuesta en los años ‘90 por el anestesiólogo y psicólogo Stuart Hameroff y por el físico Roger Penrose (Nobel de Física 2020), toma elementos de las dos explicaciones anteriores: implica un sistema complejo de computación basado en procesos cuánticos del citoesqueleto de las neuronas, y a la vez, utiliza la interpretación casi mística del colapso de la función de onda de la mecánica cuántica, mediante la cual la incertidumbre del mundo cuántico se materializa en uno de los posibles estados del sistema.

Resumidamente, la compleja teoría Orch OR propone que la conciencia humana surge como consecuencia de dos fenómenos cuánticos intra-neuronales: la superposición de estados y el colapso de la interferencia cuántica. Los microtúbulos del citoesqueleto de las neuronas son polímeros de 25 nm compuestos de dímeros de tubulina en disposición helicoidal. Las vibraciones de estos microtúbulos harían que los dímeros de tubulina actuaran como dipolos, representando qubits de información, en un estado de superposición cuántica (varios posibles estados a la vez). Una vez colapsa ese estado de superposición (reducción objetiva), es decir, cuando el sistema elige uno de los estados posibles, se produce la experiencia consciente. Las sucesivas experiencias conscientes serían coordinadas (orquestadas) gracias a los microtúbulos y expandidas a través de la red neuronal. Esta teoría conecta los procesos biomoleculares del cerebro con la estructura básica del universo (mecánica cuántica y geometría del espacio-tiempo) y sugiere un papel intrínseco relevante de la conciencia en el propio universo12. Recientemente se ha descubierto que los fármacos empleados en la anestesia general parecen actuar dispersando los dipolos cuánticos de la tubulina, impidiendo la consciencia de forma reversible, pero permitiendo las funciones neurales más básicas13.

Figura 4. Penrose (Nobel de Física 2020) y Hameroff han postulado que la mecánica cuántica puede explicar el fenómeno de la conciencia, a través de los microtúbulos, estructuras de sostén de los cuerpos de las neuronas. Su teoría Orch OR conectaría la conciencia humana con la esencia cuántica del Universo.

Este modelo se ha criticado14 por no poder explicar bien el problema de la decoherencia cuántica o pérdida de la capacidad de superposición de estados en los objetos macroscópicos como las neuronas, y por la escala temporal que utiliza; el cerebro parece manejarse en los milisegundos, mientras que las oscilaciones cuánticas actúan en rangos temporales muchos órdenes de magnitud menores. Mantener la coherencia cuántica es un problema al que también se enfrenta la computación cuántica, motivo por el cual los qubits de los ordenadores cuánticos precisan entornos de casi-vacío y temperaturas cercanas al cero absoluto.

Así como los genes son las unidades básicas de transmisión biológica, y los memes las unidades básicas de transmisión cultural15, el producto de la conciencia serían los qualia, o experiencias básicas de conciencia. La experiencia de ver el color rojo sería un ejemplo de qualia. Al tratarse de una experiencia subjetiva, no es posible asegurar que los qualia sean universales, ni de medir su intensidad y carácter16. Mediante estudios de la función visual17,18, sabemos que la conciencia del entorno (atención) se realiza de forma discontinua; el cerebro decide para cada momento a qué sensación presta atención. Esta discontinuidad, aunque a mayor escala temporal, remeda la naturaleza discreta de la mecánica cuántica18.

¿Solo los humanos somos conscientes?

El panpsiquismo propone que cada partícula o ente del universo posee una forma de conciencia mínima y que, cuando se combinan en sistemas, pueden llegar a crear formas complejas de conciencia como la experiencia humana de autoconsciencia. Según C. Koch y G. Tononi19, la conciencia podría ser una propiedad fundamental de la física como lo es la masa, la carga o el tiempo… y universal, es decir, presente en todas las cosas. De hecho, el grado de conciencia se relacionaría con la cantidad de información que es capaz de integrar (el denominado parámetro phi de Tononi), menor cuanto más sencillo es el ser o la partícula, pero nunca cero; todos los sistemas, por simples que sean, tendrían cierto grado de conciencia.

La ciencia puede explicar cómo se procesa el dolor en el cerebro, pero no puede definir ni cuantificar la experiencia subjetiva en sí misma (si la cualidad de mi dolor es como la del resto); de igual forma que podemos describir muy bien las propiedades físicas de un electrón, pero no somos capaces de definir qué es un electrón. El problema de la combinación (cómo esas conciencias diminutas forman una conciencia mayor y compleja) es la principal crítica al panpsiquismo. La teoría Orch OR podría explicar en parte este problema y entronca directamente con el denominado principio antrópico20, que postula que el universo es como es porque existe conciencia humana que lo cuestiona.

Estudios recientes mediante estimulación magnética transcraneal21 muestran que el nivel de conciencia puede ser medible mediante el análisis de las ondas eléctricas cerebrales, con el objeto de distinguir objetivamente estados disminuidos de conciencia como el sueño, la anestesia, el coma y la muerte cerebral, lo que podría conllevar enormes implicaciones clínicas y éticas.

Referencias:

  1. Chalmers, D.J. The Conscious Mind. New York: Oxford University Press, 1996.
  2. R. Descartes. Meditaciones metafísicas con objeciones y respuestas. Madrid: Alfaguara, 1993.
  3. G.M. Edelman. Neural Darwinism: The Theory of Neuronal Group Selection. New York: Basic Books, 1987
  4. https://www.xataka.com/investigacion/superordenador-potente-mundo-se-llama-fugaku-esta-japon-ha-barrido-a-summit-anterior-no-1-lista-top500
  5. https://www.humanbrainproject.eu/en/silicon-brains/
  6. Koch C, Crick F. The zombie within. Nature. 2001 Jun 21;411(6840):893
  7. Koch C, Massimini M, Boly M, Tononi G. Neural correlates of consciousness: progress and problems. Nat Rev Neurosci. 2016 May;17(5):307-21.
  8. Crick FC, Koch C. What is the function of the claustrum? Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2005 Jun 29;360(1458):1271-9.
  9. Goll Y, Atlan G, Citri A. Attention: the claustrum. Trends Neurosci. 2015 Aug;38(8):486-95.
  10. R. Penrose. The Emperor’s New Mind: Concerning Computers, Minds and The Laws of Physics. Oxford University Press, 1989
  11. Hameroff SR, Watt RC. Information processing in microtubules. J Theor Biol. 1982 Oct 21;98(4):549-61.
  12. Hameroff S, Penrose R. Consciousness in the universe: a review of the ‘Orch OR’ theory. Phys Life Rev. 2014 Mar;11(1):39-78.
  13. Craddock TJA, Kurian P, Preto J, Sahu K, Hameroff SR, Klobukowski M, et al. Anesthetic Alterations of Collective Terahertz Oscillations in Tubulin Correlate with Clinical Potency: Implications for Anesthetic Action and Post-Operative Cognitive Dysfunction. Sci Rep. 2017 Aug 29;7(1):9877.
  14. Reimers JR, McKemmish LK, McKenzie RH, Mark AE, Hush NS. The revised Penrose-Hameroff orchestrated objective-reduction proposal for human consciousness is not scientifically justified: comment on “Consciousness in the universe: a review of the ‘Orch OR’ theory” by Hameroff and Penrose. Phys Life Rev. 2014 Mar;11(1):101-3; discussion 104-12.
  15. R. Dawkins. El gen egoísta. Barcelona: Salvat Editores, 2000.
  16. Nagel T. What is Like to Be a Bat. Philosophical Review 1974;83(4):435-450.
  17. Zeki S. Localization and globalization in conscious vision. Annu Rev Neurosci. 2001;24:57-86.
  18. Zeki S. The disunity of consciousness. Prog Brain Res. 2008;168:11-8.
  19. https://www.scientificamerican.com/article/is-consciousness-universal/
  20. Carter B. Large number coincidences and the anthropic principle in cosmology. En: Confrontation of cosmological theories with observational data. International Astronomic Union, Proceedings of the Symposium, Krakow, Poland, September 10-12, 1973: 291-298
  21. Casali AG, Gosseries O, Rosanova M, Boly M, Sarasso S, Casali KR, et al. A theoretically based index of consciousness independent of sensory processing and behavior. Sci Transl Med. 2013 Aug 14;5(198):198ra105.