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LA ESCALERA HACIA LA MENTE

Enrique Vázquez SemadeniCentro de Radioastronomía y Astrofísica, UNAM

Basada en el libro de Alwyn Scott

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¿QUE ES LA MENTE HUMANA?

“No puedo definirla, pero la reconozco cuando la veo”.

•Religión (el “alma”)

•Filosofía•Ciencia (últimos 100 años)

• Muy diversas posturas y escenarios

Respuestas

desde:

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-Sensaciones (calor, frío, dolor, color, sabor,...)

-Sentimientos (amor, alegría, tristeza...)

-Conciencia de uno mismo (“Pienso, luego existo”)

¿Otros animales la tienen?

-Modelos del mundo (“abstracción”: Física,

matemáticas,...)

-Apreciación (estética)

-Valores (ética)

¿EN QUÉ CONSISTE LA MENTE?

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FENÓMENOS “EMERGENTES”: Aquéllos que surgen

En el cerebro, pero ¿dónde dentro de él?

¿CÓMO FUNCIONA? (¿Cómo surge?)

¿EN DÓNDE RESIDE LA MENTE?

ESTA PLÁTICA: La mente como fenómeno emergente.

a raíz de la interacción (generalmente altamente compleja) entre un enorme número de elementos de un nivel jerárquico inferior.(concepto nuevo aún entre los científicos).

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EJEMPLO: LA VIDA

Inerte

Átomos

Enlaces químicos

Moléculas

( 102 átomos)

Configuracionesde mínima

energíaProteínas, ácidosnucleicos

(102–106 átomos)

virusFrontera

Organelos(membrana, ribosomas, etc.)

Metabolismo

Replicación, fabricación deproteínas

Células

Etc.

Vivo

Analogía:¿Qué es una flama?¿Cosa? ¡no!¡Proceso!

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Análogamente, LA MENTE:

Inerte

Consciente

Átomos

Moléculas

Neuronas(dendritas, cuerpo, axón)

Reactivo al ambiente

Fibras nerviosas

Cerebro humano

Cultura Social

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• ¿De dónde surgen la vida y la mente?

– De la complejidad: interacciones entre un enorme número de individuos de un sistema, en donde el futuro de cada uno depende del de los demás.

– Cada peldaño de “la escalera” es un nuevo nivel de complejidad.

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anterior, pero no se pueden deducir de ellas.

-Las nuevas leyes de cada nivel son consistentes con las del nivel

-Cada escalón de la escalera de la complejidad tiene sus propias leyes y dinámica.

LA “BARRERA COMBINATORIA”

-El número de combinaciones posibles de aún relativamente pocos

¿Por qué???

I ) Los elementos de cada nivel resultan de combinaciones de los del nivel anterior.

elementos es enorme.Por ejemplo: el número de posibles moléculas de 60 átomos:

(suponiendo que existen 100 átomos diferentes)1 2 3 4 5 59 60

0 – 0 – 0 – 0 – 0 ----------------- 0 – 0 = 10060 = 10120

100 x 100 x 100 x 100 x 100 x...................... x 100 x 100

-Es conveniente definir el “número inmenso” (“sin medida”)

I = 10110

I = masa del universo expresada x edad del universo expresada en átomos de hidrógeno en picosegundos (10-12 seg.)

= 1080 x 1030

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Algunos conjuntos con un número de elementos > I:

Así, si el número de miembros de un conjunto es > I,no hay suficiente tiempo en la historia del Universo para generar una lista de los elementos del conjunto, ni aún usando todos los átomos del Universo cada picosegundo, y cada átomo representando a un miembro del conjunto.

1) El número de posibles moléculas de más de 60 átomos

2) El número de posibles proteínas de más de 85 aminoácidos (existen 20 aminoácidos diferentes)

3) El número de posibles cerebros de 1010 neuronas, cada una conectada a 10 000 otras.

(en realidad, este número es ~I10,000,000,000,000,000!)

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Es imposible predecir todas las posibilidades existentes en todos estos casos, a partir del nivel inmediato anterior (átomos, aminoácidos, neuronas), ni cuáles de ellas se darán en la práctica. (No se puede predecir la casa sólo a partir de conocer los ladrillos)

Es necesario “mirar desde arriba”, y estudiar las posibilidades que ya están dadas en la Naturaleza.

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Tensión superficial, existencia de agua líquida

II ) La “dinámica” (comportamiento y sus causas) en cada nivel

(“peldaño”) de la jerarquía depende al menos tanto de las

interacciones entre los miembros del nivel inferior como de sus propiedades individuales.

Nueva dinámica en cada nivel.

Ejemplo 1: Las propiedades de una molécula SURGEN delas interacciones entre sus átomos.

Configuración electrónica del O

Asimetría de la molécula H2O

AguaDipolo neto del H2O

vida.

OH + H

H2 O

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Ejemplo 2: La estructura tridimensional (3D) de las proteínas no se ha podido predecir de su composición de aminoácidos.

Myoglobina: C738 H1166 Fe N203 O208 S2

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Estas son propiedades “emergentes” (No existen en el nivel inferior)

Típicamente, estas propiedades las podemos explicarcuando las vemos, pero pocas veces se predicen.

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LOS PELDAÑOS DE LA ESCALERA

Componentes Leyes

Átomos Física cuántica (ecuación de Schrödinger)

Moléculas Ecuaciones de velocidad de reacción

Axón neuronal Ecuaciones de Hodgkin – Huxley(variación de potenciales electroquímicos y propagación del impulso nervioso)

Neuronas Neurona de Mc Culloch – Pitts (combinación de impulsos de entrada

determinan impulso de salida)Neurona multiplexora

Ensambles de ? (Hebb: subensambles neuronas e

hiperensambles)

Cerebro ?Sociedad ? (Antropología y ciencias

sociales)

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LOS PELDAÑOS DE LA ESCALERA

Componentes Leyes

Átomos Física cuántica (ecuación de Schrödinger)

Moléculas Ecuaciones de velocidad de reacción

Axón neuronal Ecuaciones de Hodgkin – Huxley(variación de potenciales electroquímicos y propagación del impulso nervioso)

Neuronas Neurona de Mc Culloch – Pitts (combinación de impulsos de entrada

determinan impulso de salida)Neurona multiplexora

Ensambles de ? (Hebb: subensambles neuronas e

hiperensambles)

Cerebro ?Sociedad ? (Antropología y ciencias

sociales)

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NEURONA DE Mc CULLOCH – PITTS:

I1 =

I2 =

dispara (O = 1),

si no, O = 0

In =

0 ó 1

Si

xIn

ii

1O

0 ó 1

0 ó 1

0 ó 1

0 ó 1

0 ó 1

Las neuronas de verdad son mucho más complejas. Sin embargo, las neuronas de M- P son la base de muchas redes neuronales, que permiten cálculos complejos, y son capaces de aprender.

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LOS PELDAÑOS DE LA ESCALERA

Componentes Leyes

Átomos Física cuántica (ecuación de Schrödinger)

Moléculas Ecuaciones de velocidad de reacción

Axón neuronal Ecuaciones de Hodgkin – Huxley(variación de potenciales electroquímicos y propagación del impulso nervioso)

Neuronas Neurona de Mc Culloch – Pitts (combinación de impulsos de entrada

determinan impulso de salida)Neurona multiplexora

Ensambles de ? (Hebb: subensambles neuronas e

hiperensambles)

Cerebro ?Sociedad ? (Antropología y ciencias

sociales)

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EL (PROBABLE) FUNCIONAMIENTO DEL CEREBRO

El problema del “ligamiento”: “Conocer” una cosa implica mucho:

Afecto

Abuelita

HabilidadesEntorno

Físico

Personalidad

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¿Cómo logra el cerebro unificar todos estos conceptos?

Teoría de los “ensambles” de neuronas (Hebb 1949)

Hecho: Aprendizaje Establecimiento de interconexiones neuron

alesEl “Telar Encantado”:

Disparo de un ensamble por otro

Secuencia de disparos

Además:

Conceptos complejos

(“hiperensamble”)

Concepto

Asociación

Pensamiento

Disparo simultáneo de un ensamble de neuronas

Ensamble de ensambles

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Color

Forma de la nariz

Ojo

Color de ojos

+

+

+

: Personalidad

: Físico

: Afecto

= : Abuelita

Cerebro

Oído

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(como series de navidad que compartiesen foquitos)

Pensamiento: Secuencia de encendidos de los ensambles.

Evidencia a favor de la teoría de ensambles:

1. Imágenes ambiguas: ¿Vistas por arriba o por abajo?

Transición espontánea de Alternativas en ensambleuna interpretación a otra activo.

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2. Estimulación corticalen puntos específicos del cerebro vívidas de la experiencia personal.

produce sensaciones

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3. Disfunciones por lesiones

“El hombre que confundió a su mujer con un sombrero” (Oliver Sacks)

Pérdida de la capacidad del cerebro para integrar la información y poder identificar un todo – Debida a presencia de un tumor.

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Implicaciones:Las leyes de la física no restringen el libre albedrío

El pensamiento es un típico ejemplo de sistema no lineal.

Impredecible en la práctica (como el clima o la bolsa)...

... y depende de la interacción con los estímulos externos (como los videojuegos o el ajedrez): hay un conjunto de reglas bien definidas, pero esto no limita las posibilidades del juego, que será distinto cada vez.

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Analogía con las computadoras:

Cerebro

Mente

Pez, o medusa

Hardware

Software

Calculadora

Humano Supercomputadora

¿Inteligencia artificial?

Casi seguramente sí, pero diferente de la nuestra.

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PREGUNTAS PENDIENTES

¿Cómo se definen las neuronas que forman parte de un ensamble? ¿Somos “programables”?

¿Qué distingue un pensamiento “correcto” de uno erróneo? (pensamiento lógico vs. sueños: diferentes neurotransmisores). Inteligencia:

Cociente de neuronas sensoriales a asociativas

El “problema duro”: ¿Qué es la subjetividad? Es decir: ¿cómo surgen las experiencias subjetivas como:

Dolor TristezaColor AlegríaSabor

del funcionamiento cerebral?

1)

2)

3)

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La mente puede ser un fenómeno emergente de una largajerarquía de entes e interacciones entre ellos Cada nivel de la jerarquía tiene sus propias leyes, quesurgen del enorme número de posibles interacciones entre los miembros del nivel anterior (número inmensos) Las leyes de un nivel no permiten predecir las delsiguiente, pero son consistentes con las del anterior.

1)

2)

3)

RESUMEN

el pensamiento no se puede predecir a partir de lasleyes de la física, sin dejar de ser un fenómeno natural

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La mente puede ser la secuencia de encendidos deensambles e hiperensambles de neuronas.Un proceso altamente no lineal e impredecible. 

El problema “duro”: ¿cómo se traduce esta secuencia dedisparos de neuronas en experiencias subjetivas, como elcolor “amarillo”, la sensación de “dolor”, el sentimientode “amor”, etc.?

4)

5)

31

FIN

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