¿Cómo emergió la mente en la evolución?
Volvamos al primer punto del presente capítulo, a saber: que la mente no apareció de pronto completamente formada. Algo de reflexión e información pertinente nos ayudará a reconocer que la evolución biológica ha dejado un sendero bien delineado de indicios acerca del origen del cerebro. Si se concede que la mente y el cerebro son una sola cosa, entonces la evolución de tan singular función ciertamente debe haber coincidido con la del sistema nervioso y, por tanto, las fuerzas impulsoras de su evolución deben ser las mismas que conformaron y determinaron la mente. Esto plantea preguntas claras. ¿Cómo y por qué evolucionó el sistema nervioso? ¿Cuáles fueron las elecciones criticas que tuvo que hacer la naturaleza a lo largo del tiempo?
Comenzó en un momento crítico
El primer problema que debe considerarse es si contar con un sistema nervioso es algo realmente necesario para toda vida organizada que trascienda al organismo unicelular. La respuesta es negativa. Los organismos vivos que no se desplazan activamente como un todo, incluyendo los individuos sésiles como las plantas, han evolucionado exitosamente sin sistema nervioso.
Tenemos pues el primer indicio: el sistema nervioso sólo es necesario en animales multicelulares (que no sean colonias celulares) que instrumenten y expresen algún movimiento activo dirigido — propiedad biológica conocida como "motricidad". Tenemos pues el primer indicio: el sistema nervioso sólo es necesario en animales multicelulares (que no sean colonias celulares) que instrumenten y expresen movimientos translacionales activos. Es interesante anotar que las plantas, que tienen un sistema circulatorio bien organizado (mas no tienen corazón), aparecen en la evolución con posterioridad a la mayoría de los animales primitivos; es como si los organismos sésiles, de hecho, hubieran decidido no tener sistema nervioso. Aunque ésta pueda parecer una aseveración bastante extraña, los hechos son irrefutables. A pesar de la existencia de la planta carnívora Dionae, la mimosa y otras plantas que presentan movimientos entre sus partes, tales formas no se desplazan de un lugar a otro de manera activa, es decir, carecen de motricidad.
Representación abstracta de lo realidad
Imaginemos un cubo hecho de un material eléctricamente conductivo; de consistencia gelatinosa, colocado dentro de un recipiente esférico de vidrio, en forma de pecera. Supongamos, además, que en la superficie del recipiente hay pequeños contactos eléctricos que permiten el paso de corriente eléctrica entre un contacto y otro o través de lo gelatina. Supongamos que cuando pasa comente de manera repetida entre los contactos eléctricos la gelatina se condenso formando delgados filamentos conductores: y que cuando durante un cierto tiempo se suspende el flujo de corriente, la gelatina regresa al estado de gel amorfo.
Supongamos ahora que pasamos corriente entre algunos contactos conectados a uno o más sistemas sensoriales capaces de transformar un estado externo complejo (digamos jugar fútbol) y otros contactos relacionados con un sistema motor. Veremos entonces que emerge un denso conjunto de conductores en forma de cables, que permiten que las entradas sensoriales activen la salida motora. (Téngase en cuenta que estos "cables" no interactúan entre si — están aislados como lo están la mayoría de las fibras del cerebro, por lo cual no hay cortocircuitos. Sin embargo, los cables pueden ramificarse y generar una intrincada motriz de conexiones.) Conforme se generan más entradas sensoriales complejas, más salidas motoras complejas resultarán. Resumiendo, dentro de esta suerte de "acuario" se producirá una verdadera selva de "cables" que crecerán, o en su caso, se disolverán si no se repiten los estímulos por un periodo de tiempo determinado. Este enjambre de cables seria el medio que relacionaría ciertos impulsos sensoriales (en principio todo lo que puedo ser captado y transducido por los sentidos, que es lo que denominamos universales) con impulsos motores adecuados. Como ejemplo hipotético el artefacto descrito podria usarse para controlar un robot que juegue fútbol (los algoritmos de propagación retrógrada tienen esta forma general).
Examinando el recipiente en forma de pecera podemos entender que alli, en algún sitio de la intrincado geometría de cables, se encuentran las reglas del fútbol, pero se hallan en una geometría muy diferente de la del fútbol propiamente dicho. La mera inspección directo del recipiente no permite comprender que, en realidad, ese "cableado" particular representa tal cosa. El "fútbol" se halla representado en una geometría diferente de aquélla en lo que lo está "en la realidad externa", y por si fuera poco, está representado en una geometría abstracta en la que no hay piernas, arbitros o balones. sólo cables. Asi pues, el sistema es isomorfo (puede representar el juego del fútbol) a pesar de no ser homomorfo con él (no tiene lo apariencia del juego de fútbol). El problema es análogo al de una cinta de video, la cual. por mucho que se examine directamente con los sentidos, no ofrece claves acerco de los detalles de la película integrada en su código magnético. Tenemos en este caso una representación del mundo externo en la que sistemas intrínsecos de coordenadas transforman una entrada (un evento sensorial en una solida apropiada (una respuesta motora), recurriendo a los elementos dinámicos de los órganos sensoriales y la "planta" motora, el conjunto total de músculos y articulaciones o su equivalente. Tales transformadas vectoriales deben ser independientes de las características de los coordenados que los realizan, tanto en número como en su geometria {que puede ser oblicua (no cartesiano)}. Es decir, deben ser tensoriales y no lineares {como la teoría general de la relatividad}. Esta transformación sensomotora (Pellionisz y Llinás, 1982) es la esencia de lo función cerebral, es decir, ¡lo que el cerebro hace para ganarse la vida!
¿Dónde comienza la historia? ¿Qué tipo de criatura brindará apoyo a esta importante conexión entre los primeros destellos del sistema nervioso y los individuos móviles, por oposición a los que son sésiles? Un buen punto de partida nos lo ofrecen las Ascidiaceae primitivas, organismos tunicados que representan una fascinante coyuntura con nuestros propios ancestros cordados (con una verdadera espina dorsal) (figura 1.3).
La forma adulta de este organismo es sésil, adherida por su pedúnculo a algún objeto estacionario (Romer, 1969; Millar, 1971; Cloney, 1982). Durante su vida cumple con dos funciones básicas: se alimenta filtrando agua marina y se reproduce por gemación. La forma larval, con un ganglio semejante a un cerebro con unas 300 células, atraviesa un breve período natatorio (en general de un día o menos) (Romer, 1969; Millar, 1971; Cloney, 1992). Este sistema nervioso primitivo recibe información sensorial del exterior mediante un estatocisto (órgano de equilibrio), un parche rudimentario en la piel sensible a la luz y un notocordio (medula espinal primitiva) (figura 1.4, a la derecha). Tales características le permiten a esta especie de renacuajo afrontar las vicisitudes del mundo en constante cambio en el cual nada. Cuando encuentra un sustrato adecuado (SvaneyYoung, 1989;Young, 1989; Stoner, 1994), procede a enterrar la cabeza en la ubicación elegida y, de nuevo, se torna sésil (Cloney, 1982; Svane yYoung, 1989; Young, 1989). Una vez reinsertada en el objeto estacionario, la larva absorbe, literalmente digiere, la mayor parte de su cerebro, incluyendo el notocordio. También digiere su cola y la musculatura correspondiente, con lo cual regresa a un estadio adulto bastante primitivo: sésil y sin un verdadero sistema nervioso central. Las células nerviosas que quedan enervan el intestino (que se mueve pero no se desplaza) y son apenas las necesarias para la sencilla actividad de filtrar agua (Romer, 1969; Miliar, 1971; Cloney, 1982). La lección de lo anterior es clara e indica que el desarrollo evolutivo del sistema nervioso es una propiedad exclusiva de los organismos activamente móviles.
El concepto básico que se deriva de lo anterior es que en anímales primitivos el cerebro es un requisito evolutivo para el movimiento guiado. Y la razón de ello es obvia, ya que, sin un plan interno, sujeto a una modulación sensorial, el movimiento activo resulta peligroso. Si se intenta caminar cierta distancia con los ojos cerrados, incluso en un corredor bien protegido y despejado, ¿qué tan lejos se irá antes de que sea inevitable abrir los ojos? La evolución de! sistema nervioso suministró un plan compuesto de predicciones, la mayoría de las cuales, aunque muy breves, se orientan hacia una meta y se verifican momento a momento mediante la entrada sensorial. Con esto, el animal puede moverse activamente en determinada dirección según un cálculo interno —una imagen sensomotora transitoria— de lo que puede encontrar afuera. Ya en este momento, debería ser clara la siguiente pregunta en nuestra investigación acerca de la evolución de la mente. ¿Cómo evolucionó el sistema nervioso para adquirir la capacidad de ejecutar la sofisticada tarea de predecir?
Diagrama simplificado de le evolución de los cordados: los tunicados (Ascidiaceae. ver figura 1.4) representan un estadio en el cual las agallas han sufrido una importante evolución en el adulto sésil, mientras que, en algunas especies, el estadio larval es natatorio y muestra las características avanzadas de la nolocordo y de la medula espinal asociadas al desplazamiento dirigido, ver el texto para más detalles. (Adaptado de Romer, 1969. p. 30.)
Tunicados con estadio adulto sésil, en el que filtran agua como modo de alimentación y en el que se encuentran sujetos a un sustrato (izquierda) y, en muchos casos, con un breve estadio larval natatorio (derecna). (Abajo a la izquierda) Diagrama generalizado de un tunicado solitario adulto. La porción externa negra es su "túnica" protectora. (Abajo a la derecha). Diagrama de la formo larval natatoria, especie de renacuajo, de un típico tunicado marino. Se observa un intestino, agallas y una estructura branquial, pero éstas no son ni funcionales ni abiertas. Ver texto para detalles (tomado del sitio web wws.animalnetwotk.cora/fiah/aqfm/1997).
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