La integración de funciones. La conciencia

Modesto Jesús Romero-López. Universidad de Huelva. Servicio de Neuropsicología y Rehabilitación, Huelva.

Resumen

En esta revisión, la conciencia se entiende como una integración de las funciones del organismo. Pasando por la dificultad en la definición y la extensa red neural, la conciencia es considerada por tres componentes: alerta, atención selectiva y contenidos mentales. Se muestran cinco modelos de la conciencia: Las contribuciones de Plum y Posner: La derivada del estudio de pacientes con diagnóstico de estado vegetativo: El sistema de la unidad cuerpo-mente: El modelo de Pribram de distribución vertical y horizontal de las funciones de conciencia: El derivado de del concepto de la muerte.

Los modelos cognitivos de procesamiento de información son muy relevantes en el desarrollo de modelos de procesamiento de redes neuronales. Estas redes neuronales están siendo estudiadas con técnicas de neuroimagen funcional. Sin embargo, la tecnología no ha resuelto el problema de la experiencia subjetiva aún. La cuestión clave sigue siendo cómo se produce esa integración.

Palabras clave: alerta, atención selectiva, conciencia, contenidos mentales.

INTEGRATING FUNCTIONS: CONSCIOUSNESS

Abstract

In this review the consciousness is understand as a integrate body functions. Turning by the difficulty in defining and the extensive neural network, the consciousness is considered by three components: alertness, selective attention and mental contents. It shows five models of consciousness: The contributions of Plum and Posner: The derivative of the study of patients diagnosed with vegetative state: The System of mind-body unity: The Pribram's model of vertical and horizontal distribution of the consciousness functions: The derivative of the concept of death. The cognitive information processing models are very important in the development of models of neural network processing. These neural networks are being studied by functional neuroimaging. However, the technology does not resolve the issue of subjective experience currently. The key issue is still being how such integration occurs.

Keywords: alertness, awareness, consciousness, mental content, selective attention.

INTRODUCCIÓN

El objeto de este trabajo es el cerebro cuya descripción bien pudiera ser la de un órgano, el cerebro humano adulto, que tiene 100 mil millones de neuronas cada una de las cuales pueden tener 10 mil conexiones. Esto resulta en 100 billones de sinapsis en un sólo cerebro. Hay que añadir que esas sinapsis son capaces de modificar sus propiedades en función de la experiencia lo que hace que, el rango de posibilidades de transmisión de información en el cerebro sea extraordinario (1).

En la bibliografía se argumenta que la conciencia surge con la actividad de un grupo de neuronas activadas en sincronía a 40Hz que forman un mapa en un determinado momento y cuyo contenido se refiere como consciencia básica o primaria (2). Esto lleva a hacer la consciencia explícita cuando asumimos la equivalencia entre estados mentales y estados cerebrales (3). También se ha argumentado que las conexiones neurales cerebrales deben de funcionar de acuerdo con los principios de la mecánica cuántica (4, 5). Así se consigue tender un puente entre el mundo físico de las redes sinápticas y el mundo mental. El gran cambio en la ciencia se espera para cuando entendamos el fenómeno de la conciencia (6). Pero la primera dificultad al explorar la conciencia está en su definición (7). Una definición operativa satisfactoria limitada a los tres componentes de conciencia puede ser: "La conciencia es un sistema funcional del sistema nervioso central basada principalmente en la vigilancia, los contenidos mentales y la atención selectiva que permite al sujeto tener una imagen fluctuante del mundo interno y externo" (8). Esta definición proporciona un modelo para poder explorar el intrincado mundo de la conciencia.

Puede parecer que “tomar conciencia” de algo es simplemente conocerlo (9), pero considerando el componente de experiencia subjetiva, ser consciente es tomar conciencia de algo que puede ser externo o interno como recuerdos, pensamientos, sentimientos. Desgraciadamente el término “tomar conciencia” o “darse cuenta” no existe en español, es decir no hay palabra que se corresponda con el término inglés “awareness”. Con todo parece obvio que podemos “tomar conciencia” de objetos, pensamientos o percepciones corporales y darnos cuenta de su existencia.

A lo lábil del término conciencia hay que añadir a la emoción como la gran modificadora de los tres componentes principales de la conciencia (10, 11). Como modificador de la vigilancia, la emoción puede oscilar de altos niveles de alerta a situaciones de extrema ansiedad y pánico, implicando al sistema nervioso autónomo y endocrino principalmente. Esas reacciones están mediadas por el hipotálamo en conjunción con el resto del sistema límbico o Circuito de Papez (12). Cuando el mundo de los pensamientos puede ser modificado por las emociones o viceversa podríamos hablar de delirios, ideas paranoicas y esquizofrenias.

En la exploración de la conciencia se asume un modelo que incluye un constante flujo de impulsos aferentes para estimular la formación reticular y conseguir el tono de la corteza, generar, mantener y regular la vigilancia, a lo que se añaden los mecanismos de memoria, básicos y necesarios y hacen posible el uso de los contenidos mentales como el lenguaje, la intencionalidad o la volición. La integración del funcionamiento cortical en un "yo" es el resultado final (13).

TECNOLOGÍA Y AVANCES EN EL ESTUDIO DE LA CONCIENCIA.

Es innegable que el conocimiento científico de la conciencia ha evolucionado gracias a los avances en la tecnología. Así por ejemplo, con la invención del microscopio se identifica la observación de la célula nerviosa y se dispone de la teoría de la neurona que pone en relación elementos singulares, células nerviosas que se comunican a través de la sinapsis. Los avances en neurofisiología han demostrado el componente electro-químico de la función neural. Es decir, se podría establecer una correspondencia entre avances de la tecnología y avances en la comprensión de los fenómenos neurales y sus correlatos mentales, de la que no escapa la exploración de la conciencia. Suele situarse un "punto cero" en la comprensión de la conciencia con los trabajos de Moruzzi y Magoun junto con el empleo del EEG y el descubrimiento del SRAA. Un fenómeno electrofisiológico referente es el de la oscilación sincrónica de 40 Hz en varias regiones de la red talámica-cortical, en el hipocampo y en la corteza cerebral. La actividad oscilatoria cortical se ha puesto en relación con los mecanismos de procesamiento de la información. El estudio de los cambios en la actividad oscilatoria cortical, especialmente en la denominada banda gamma (30-60 Hz), puede contribuir al conocimiento de la fisiología y fisiopatología de las distintas áreas corticales implicadas en fenómenos motores o perceptivos (14-16).

En la relación de la conciencia con los modelos de procesamiento de la información es muy importante el desarrollo de modelos del procesamiento de la red neural. Se han propuesto modelos que procesan de forma secuencial o en serie y modelos que procesan de forma distribuida o en paralelo. El desarrollo de estos modelos de procesamiento de la información incluyen de un modo u otro, esquemas con ciertos niveles de jerarquía (17, 18). Actualmente las imágenes son suficientemente válidas para permitir diferenciar los distintos mecanismos cerebrales y ello permite establecer la correspondencia entre fenómenos psicológicos y patrones de activación. Si bien en las imágenes estructurales se intenta reconstruir y representar la anatomía cerebral, en las imágenes funcionales se estudia el patrón de activación cerebral de distintas estructuras anatómicas en diferentes localizaciones durante la ejecución de una tarea determinada. Esta realidad funcional conlleva implícito al menos un patrón temporal.

La técnicas de neuroimágenes además de proporcionar información objetiva, contribuyen a un mejor conocimiento de los mecanismos cerebrales de las funciones neuropsicológicas.

Las imágenes funcionales se consiguen porque la transmisión sináptica implica un flujo de iones es decir unas diferencias de potencial eléctrico. El resultado físico de la transmisión proporciona una medida cuantitativa en forma de corriente eléctrica, si bien se sabe que hay intercambios de neurotransmisores que no desarrollan actividad eléctrica. Se pueden observar variaciones de corriente eléctrica en cada célula o grupos de células en el cerebro. Es a lo se conoce como fuentes. Estas corrientes eléctricas varían en el tiempo obteniéndose los típicos patrones de activación.

La diferencia entre los dos tipos de imágenes, estructural y funcional, es una diferencia de grado. Un patrón de activación se da en el espacio y se desarrolla en el tiempo. Consiste en diferentes cantidades de activación de diversas estructuras cerebrales que, cambian su configuración pero que también presentan características que permanecen invariantes de un momento a otro.

Una función cerebral es cualquier proceso o conjunto de procesos que resulta en un particular fenómeno observable y medible. Esta función no tiene que ser una función cerebral exclusiva sino del organismo como un todo. Así la locomoción requiere además de la función cerebral las funciones de prácticamente todo el cuerpo para el desplazamiento (19). La tecnología, de momento, no resuelve el tema de la experiencia subjetiva. Un movimiento simple, reflejo o voluntario, puede acompañarse de experiencia subjetiva o no. Además, no se puede decir que las sensaciones subjetivas son cualitativamente idénticas cada vez que ocurren. Éstas se entienden como respuestas fisiológicas de un organismo, consciente o no, a un estímulo definido. Cuando se intenta definir un patrón de activación correspondiente a una función sensorial simple hacemos referencia a los mecanismos cerebrales que median esas reacciones y no al contenido y calidad de las mismas, es decir obviamos el tema de la conciencia entendida como experiencia subjetiva.

No obstante, hay un cierto acuerdo en que la conciencia es una experiencia subjetiva. Las principales características de esas experiencias están recogidas en la Tabla 1.

Tabla 1. La conciencia como experiencia subjetiva

Las experiencias subjetivas forman una secuencia donde el comienzo de una experiencia se fusiona con el fin de otra, de forma que es extremadamente difícil para la persona especificar cuándo un pensamiento concreto, percepción o sentimiento comienza y finaliza.

La experiencia consciente nunca es igual. Cada vez que un estímulo externo es percibido la experiencia subjetiva es diferente.

Se puede decir que el comienzo y el final de una experiencia consciente específica no pueden ser objetivamente determinados. Lo que sí se puede especificar es la presentación y término de un estímulo o el inicio y el final de una respuesta. Tampoco se puede repetir exactamente la misma experiencia consciente.

Lo que sí parece estar claro es que esta variabilidad o subjetividad al “experienciar” los fenómenos es el resultado de activaciones complejas y que parten de la base de las funciones corticales superiores o de las estructuras donde estas funciones se localicen. Este hecho es lo que permite creer que la conciencia es una función cerebral. Sin actividad cerebral no hay experiencia subjetiva que se pueda determinar.

Se podría argumentar que los mecanismos cerebrales humanos de conciencia son diferentes de los de reconocimiento o que, los mecanismos cerebrales de reconocimiento en el caso de los humanos son mecanismos específicos o complementarios de conciencia.

Así, la función de reconocimiento, en una tarea de discriminación de estímulos, puede ser inferida por igual o atribuida a un hombre o a un ratón. Hay que discriminar para conocer que el reconocimiento ha ocurrido y esto lo puede hacer un ratón o usted, con o sin conciencia.

Considerada la dimensión subjetiva de la conciencia no se reconocen pruebas diagnósticas, ni examen clínico o instrumental que permita evaluar la conciencia en toda su magnitud. Tampoco se ha diseñado un experimento donde los patrones específicos de conciencia puedan ser separados de los patrones específicos de reconocimiento. De cualquier forma, no se solucionarán problemas metafísicos mientras no se defina el objeto de estudio y se tengan las técnicas apropiadas para un adecuado desarrollo del problema.


NIVELES DE DESCRIPCIÓN Y MODELOS DE CONCIENCIA

Siguiendo a Plum y Posner (20), la conciencia es el estado que permite a un sujeto relacionarse con el medio y consigo mismo. Para ello se precisa de una actividad consciente normal que requiere de la capacidad de la alerta o despertar propia de la vigilia. Las bases neurales de esta actividad se encuentran en el sistema reticular activador ascendente (SRAA). Este genera impulsos ascendentes activadores de la corteza cerebral, a partir del segmento protuberancial, del hipotálamo posterior y del tálamo. Existen diferentes sistemas de neurotransmisores que se originan en el troncoencefálico, hipotálamo y en la región basal del prosencéfalo, que se comunica monosinápticamente con la corteza cerebral sin hacer relevos en el tálamo. Estas vías incluyen diferentes sistemas de neurotransmisores: colinérgicos, serotoninérgicos, histaminérgicos y noradrenérgicos. En estudios experimentales se ha demostrado que la destrucción de gran parte del tálamo no bloquea la activación cortical. Por otro lado, el patrón electroencefalográfico (EEG) propio del despertar, caracterizado por una desincronización de la actividad de base, desaparece con el bloqueo de la transmisión serotoninérgica y colinérgica con fármacos.

Se puede inferir de ello que la capacidad para la conciencia se genera por el funcionamiento de varias vías que excitan la corteza cerebral y el tálamo de forma paralela. La transmisión talamo-cortical puede no ser suficiente o incluso necesaria para la activación cortical (21).

En un nivel superior de descripción, los mecanismos de la conciencia comprenden: El nivel de vigilia, dependiente del sistema reticular activador ascendente (SRAA); el conjunto de las funciones cognitivas y afectivas junto a otros procesos funcionales complejos relacionados con la percepción; la orientación con respecto a sí mismo y al medio; la actividad motora y los planes de conducta. Estos mecanismos de conciencia dependen de la interacción de complejos mecanismos neurofisiológicos junto a mecanismos psicológicos mediante los cuales el sistema límbico y el neocórtex individualizan y enriquecen la conducta humana.

Otro modelo útil para el estudio de la conciencia es el que proporciona el estudio de los pacientes diagnosticados de “estado vegetativo”. El diagnóstico de estado vegetativo se fundamenta en la clínica y sus criterios diagnósticos se presentan en la Tabla 2.

Tabla 2. Criterios diagnósticos para el estado vegetativo
Ausencia de respuestas conductuales intencionadas o voluntarias, sostenidas y reproducibles, ante estímulos visuales, auditivos, táctiles o dolorosos.
Ausencia de evidencia de comprensión o expresión en el lenguaje.
Incapacidad del paciente para interactuar de forma consciente con el entorno.
Preservación de los ciclos de sueño y vigilia.
Incontinencia vesical y rectal.
Presencia de reflejos craneales y relativa conservación de la capacidad para la regulación del medio interno.

Los estudios anatomopatológicos han permitido identificar un conjunto de patrones lesiónales como causa del este síndrome llamado “estado vegetativo” (21). Este modelo presenta la característica de que cierta capacidad para la consciencia está preservada, mientras que el contenido de conciencia está aparentemente ausente. Esto ha llevado a sugerir que ambos componentes, capacidad y contenido, de conciencia son mediados por sistemas anatómicos, neuroquímicos o fisiológicos diferentes. No obstante, las estructuras subcorticales pueden mediar ambos componentes de conciencia, aún con ausencia de corteza cerebral por lo que el contenido no dependería sólo de la función de la corteza sino que sería generado a partir de complejos mecanismos neuropsicológicos, posiblemente por la relación entre el sistema reticular activador ascendente (SRAA), el sistema límbico y córtex.

Estas consideraciones conducen a pensar que no existe un lugar anatómico localizado que sea necesario y suficiente para la generación de la conciencia. Es decir, no existe un centro o lugar anatómico localizado en el encéfalo, sino que las bases neurales para la generación de esta función serían las conexiones córtico-subcorticales difusas y extensas a través de todo el encéfalo. Con esta integración funcional de diferentes regiones corticales y subcorticales se logra una función cognitiva determinada. La conciencia sería la función que integra y controla todas las funciones que a su vez forman parte del funcionamiento del organismo como un todo (19).

El estudio y diagnóstico de los pacientes en “estados vegetativos” considera dos “dimensiones” de la conciencia: como fenómeno que se expresa conductualmente y su dimensión subjetiva accesible sólo al sujeto consciente. Expresiones tales como “no hay en estos pacientes experiencia observable de dolor o de sufrimiento” abundan en la literatura y sin embargo, debe enfatizarse un aspecto que resulta evidente: no es posible observar ninguna experiencia, sólo observamos la conducta. Es necesario evitar la confusión entre los niveles anteriormente señalados de expresión conductual y el fenómeno subjetivo en sí, así como, evitar la falsa inferencia de que la “ausencia de evidencia” significa necesariamente “evidencia de ausencia” (22).

En sentido general, el modelo sugerido de “estados vegetativos” podría encuadrarse en un paradigma reduccionista y dualista que conduce a la posibilidad de separar el sustrato de conciencia de la capacidad del organismo para funcionar como una totalidad. Dicho modelo implica la disociación entre el estatuto de persona y el fundamento biológico que determina la unidad del individuo humano. Además, conduce al concepto de muerte de la persona con supervivencia de su organismo (23). En un sentido neurológico más específico, el término “vegetativo” se vincula al paradigma de la dicotomía corteza, como substrato de la conciencia, y troncoencéfalo, como centro de la integración “vegetativa”. Si bien la expresión “estado vegetativo” se han popularizado tanto dentro de la profesión médica como en el público en general, el análisis de sus implicaciones sugiere la conveniencia de su abandono tanto por razones conceptuales, como por su repercusión en la práctica clínica, en los debates bioéticos y en la percepción de estos problemas por parte del público en general. El término “vegetativo” es, en estos casos, conceptualmente equívoco y conlleva importantes implicaciones clínicas.

No parece posible una teoría adecuada de la conciencia considerando el encéfalo aislado sin considerar a todo el organismo (24). Un tercer modelo a considerar es el establecido sobre la base de conocimientos biomédicos fundamentales a partir la descripción de un sistema que puede ser denominado como “el sistema de la unidad mente-cuerpo” (25). Este concepto sostiene la idea de que la generación de la conciencia, en un sentido amplio, es inseparable de un grupo de otras funciones que, en su conjunto, confieren al organismo su esencia de unidad. Dicho sistema puede describirse con un nivel de resolución necesario y suficiente, e incluye las estructuras y las funciones (dependientes del funcionamiento concertado de los tres subsistemas) que se recogen en la Tabla 3.

Otro modelo a considerar es el de la distribución vertical y horizontal de las funciones de la conciencia en particular (26). Este modelo holístico propone una hipótesis hologramática en relación con el fenómeno de la conciencia y la ubicuidad encefálica de funciones como las de la memoria. Tiene como atractivo el ofrecer una explicación coherente para una serie de características como: la distribución a lo largo de todo el encéfalo de los mecanismos de la memoria, la amplía capacidad del encéfalo para almacenar y recordar información, las características de la memoria asociativa, la capacidad de recordar y de olvidar, la capacidad de reconocimiento, la capacidad de transferir información acerca de habilidades adquiridas de una modalidad a otra, o para el problema del miembro fantasma. Independientemente de la concepción teórica que mejor acoja dichos aspectos, apuntan hacia la necesidad de entender los procesos cerebrales como parte de una totalidad funcional, donde una de las características más notables inherentes al sistema es el enorme grado de redundancia de información y una tendencia a que los componentes individuales recojan información concerniente a la función del sistema como un todo.