Midiendo la consciencia: el número Φ

Publicado: 25 septiembre 2016 en Filosofía de la mente
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electroencefalograma

A día de hoy, la mejor teoría acerca de la naturaleza de la consciencia se la debemos al neurocientífico italiano Giulio Tononi, partiendo de la base de la teoría del núcleo dinámico (elaborada junto a Gerald Edelman en los años noventa) y teniendo continuadores y defensores en el norteamericano Christof Koch o en el matemático Adam Barrett. A priori, la teoría es simple: todo sistema lo suficientemente complejo para integrar información será consciente. La cantidad o cualidad de la experiencia consciente dependerá de la cantidad de información que el sistema sea capaz de integrar.

La teoría de la información integrada (TII) baila entre dos polos:

  1. La enorme riqueza informacional (cantidad y variedad) de la experiencia consciente. No solo percibimos en distintas modalidades sensoriales (vista, oído, tacto, interocepción…), sino que la cantidad de estímulos sensoriales de cualquier experiencia sensible es muy alta. Quite el lector la vista de la pantalla, mire a su alrededor y compruebe la maravillosa variedad de formas y tonalidades de color que puede percibir (y no solo las que percibe actualmente, sino las que potencialmente puede llegar a percibir). A nivel más técnico, Tononi define información como una propagación causal dentro de un sistema, capaz de reducir la incertidumbre (en el fondo, es la misma que la clásica de Shannon). Sin embargo la riqueza informacional es condición necesaria pero no suficiente para la experiencia consciente. En su famoso paper “Consciousness: Here, There but Not Everywhere”Koch y Tononi ponen el ejemplo de un electrodiodo que es capaz de capar la presencia o ausencia de luz. Tendría solo dos bits, dos estados informacionales. Aunque hiciéramos una enorme malla con miles de fotodiodos de modo que subiéramos mucho la cantidad de información recibida, esa malla seguiría siendo totalmente inconsciente. La TII pretende mejorar el antiintuitivo panpsiquismo (o pampsiquismo) quedándose solo con lo mejor de él. Hace falta algo más para la consciencia.
  2. Toda experiencia consciente se nos presenta como información integrada. Esta es la clave. Mi experiencia consciente sintetiza información, hace de ella un todo unificado y coherente, de modo que adquiere cierto grado de irreductibilidad, de no divisibilidad en partes. Según Koch, la consciencia emerge de esta integración, no siendo reductible a lo estrictamente material: el todo es mayor que la suma de las partes. Estamos ante el clásico emergentismo: la cantidad de información genera una sinergia que fortalece la experiencia consciente.

Además, la virtud de la TII es que va acompañada de su correspondiente teoría matemática. Aplicando la teoría de la información podemos calcular la cantidad de integración informacional de un sistema. Es lo que Tononi llama el número Φ (no confundir con el número áureo). Integración no equivale únicamente a conectividad. Pensemos, por ejemplo, en un montón de fibras musculares trabajando al unísono para contraer un músculo. El sistema muscular tendría un número phi bajo a pesar de estar muy interconectado porque sincronización no es igual a integración (esto explicaría porqué cuando alguien tiene un ataque epiléptico y sus neuronas se sincronizan masivamente no da lugar a un estado de hiperconsciencia). Integración consiste en un equilibrio entre síntesis y especialización, tal y como ocurre en nuestro cerebro: muchos módulos especializados que confluyen en una información integrada.

Y, mejor aún, ciertas evidencias científicas apuntan a que la TII puede ser correcta. Por ejemplo, ciertas observaciones en pacientes anestesiados parecen indicar que lo que causa el estado de inconsciencia no es que disminuya la actividad neuronal en ciertas partes del cerebro, sino que se corte la comunicación entre el tálamo y la corteza (se interrumpan o desintegren ciertos circuitos talamocorticales). Esto es lo que predice la TII: cuanto más fragmentes menos consciencia. En un famoso estudio de 2009, el equipo de Tononi estimuló magnéticamente ciertas áreas cerebrales de sujetos experimentales, de modo que activaban dichas áreas produciendo una reverberación que se propagaba, creando una reacción en cadena de activaciones en muchas otras neuronas. Después, sedó a los sujetos y volvió a estimularlos de manera similar. La reverberación fue mucho menor: alcanzó a menos áreas, propagó un patrón mucho menos complejo y su duración fue menor.

Crítica:

  1. Creo que no está suficientemente bien definido el concepto de integración sensorial ¿Qué es lo que realmente hay de indivisible en nuestra experiencia consciente? Aunque se me presente muy  unificada, sí que puedo dividirla. De hecho este fue el proyecto de la escuela psicológica estructuralista. Si bien es cierto que todo en la experiencia sensible no es reductible a la suma de sus partes (como bien sostuvo la Gestalt), sí que hay muchos elementos sensibles perfectamente divisibles: puedo dividir las modalidades sensoriales y, dentro de ellas, igualmente, puedo dividir y clasificar la multiplicidad de formas, colores, olores, sabores… Realmente no hay tanta irreductibilidad.
  2. La TII adolece de los mismos problemas que el emergentismo: explica bien poco. No hay ninguna explicación de cómo el cerebro integra esa información (binding problem) ni de los procesos biológicos-físico-químicos que generan la experiencia consciente. Claro que esto sería pedir mucho dado el estado actual del arte.
  3. No se explica porqué ni cómo integración es igual a experiencia consciente. No sé por qué si un sistema integra información ya es consciente y si no integra no lo es. Puedo aceptar que en muchas experiencias conscientes se integra información pero no entiendo por qué una información no integrada no pueda ser consciente. Pensemos que estamos en una cámara de privación sensorial en la que no percibimos prácticamente nada. De pronto escuchamos un simple sonido, un fonema o una simple nota musical. Tendríamos un único sonido no integrado y seríamos perfectamente conscientes de él. Lo que sabemos es que la integración suele acompañar a muchas experiencias conscientes, pero no tenemos claro si es condición necesaria para la consciencia.
  4. La dificultad de calcular Φ en sistemas tan complejos como el cerebro humano es, a día de hoy, misión imposible. La cantidad de variables es astronómica, incluso para la Caenorhabditis elegans, con apenas 302 células nerviosas. El grupo de Tononi ha propuesto como estimador (a la espera de algo mejor) el índice de complejidad perturbacional (PCI) que surge de estimular magnéticamente el cerebro (EMT) de un individuo y ver su respuesta en el encefalograma. Si el sujeto está haciendo una operación consciente, la respuesta es mucho más compleja a nivel informacional  que si el sujeto está dormido o anestesiado.

En general, y tal y como he comenzado el artículo, creo que la TII es la mejor teoría de la que disponemos a día de hoy sobre lo que puede ser la consciencia, lo cual no significa ni que sea correcta ni que carezca de serios problemas. Es buena en que parece encajar bien con la evidencia disponible (y en que es más o menos falsable) y en que apunta a solucionar viejos problemas con respecto al panpsiquismo (no todo va a ser consciente), se lleva bien con el emergentismo (aunque adolece de sus mismos problemas), y no tiene dilema alguno con la IA (en principio, no hay ningún problema en construir una máquina que sea capaz de integrar información). Es un intento muy loable en un campo de estudio muy difícil.

comentarios
  1. ¿Por qué consideras como “no integrado” al sonido del ejemplo de la crítica-3?

    Esta es mi aproximación favorita al problema de la consciencia, sin duda.

  2. Hola Bio:

    Sí, podría argüirse que está integrado ya que podría tener poder causal al, por ejemplo, recordarme algo o, sencillamente, activar todo mi sistema perceptivo y focalizar mi atención en el sonido. Pero lo que yo quería criticar es que considero que sería posible un sistema que percibiera un único estímulo y fuera consciente de él.

    A ver si me explico. Recuerdo que a Jesús Zamora le divertía la idea de fabricar una máquina únicamente capaz de sentir dolor si apretaras un botón. Yo creo que algo así sería posible fabricando, por ejemplo, un sistema nervioso muy simple que solo fuera capaz de un estímulo y de responder mediante dolor. Aquí no habría integración de la información pero sí información consciente.

  3. Hola Santiago

    Ok entiendo lo que propones, pero es algo cubierto por Tononi.
    No veo que el ejemplo sea distinto al fotodiodo. El estado del fotodiodo (1/0) es el valor de Phi más bajo posible. Tononi y Koch suelen decir en términos generales que ahí no hay consciencia, pero en textos detallados dicen que es “cercana a nada”, no que sea “nada”.

    Puedo extraer de su artículo “Consciousness: here, there and everywhere?” (del de 2015, aunque el que citas del 14 veo que lo expone de forma similar): “A corollary of IIT that violates common intuitions is that even circuits as simple as a ‘photodiode’ made up of a sensor and a memory element can have a modicum of experience”

    En definitiva, la integración es lo que constituye un sistema informado. Nada dice que en un mismo organismo no puedan existir sistemas no integrados entre sí (separados) con distintos valores de Phi.

  4. Bio:

    Sí, pero es que entonces, ¿no estamos haciendo demasiadas concesiones al panpsiquismo? A mí me cuesta mucho aceptar que un fotodiodo tiene “algo”, aunque sea muy poco, de consciencia y que ese fotodiodo se equipare a una “máquina del dolor” que solo es capaz de sentir el estado “dolor” si pulsamos un botón. Para mí la máquina tendría un phi muy alto (tanto o casi como el de cualquier humano) mientras que el fotodiodo tendría phi cero absoluto.

    Creo que el fallo está en que integración no es lo mismo que consciencia. Aunque tengan relación o suelan ir acompañados no son lo mismo. Y ese es el gran problema de esta teoría.

  5. Entonces quizás he entendido mal tu ejemplo. Me he centrado en ese “sistema muy simple”, he creído que te ibas a la simplicidad absoluta.

    Entonces: Si el sistema es capaz de sentir dolor tal y como lo sentimos nosotros ya es un sistema integrado, ¿por qué? porque el dolor no es información sencilla, incluye por ejemplo intensidad, área comprendida, lugar,… y seguramente muchas variables más. El dolor no es equivalente a un bit de información, son muchos. Por tanto el sistema ya debe ser lo bastante complejo como para integrar distintos valores a la experiencia.

    Piensa en reducción de incertidumbre y en cada uno de los qualia. Deconstruye los qualia hasta donde te sea posible. A mi me ayuda pensar en las diferencia entre distintos sentidos, ¿qué distingue la vista del oído? ¿el gusto del tacto? Piensa por ejemplo en por qué la vista nunca podría ser como el oído y contener la misma información. Es reducción de incertidumbre.

    Creo que lo que estemos dispuestos a conceder al pampsiquismo está directamente relacionado con la capacidad que vamos a tener para solventar el problema difícil. El pampsiquismo (este del que hablamos, no el P.Ingenuo) es, a fin de cuentas, la aceptación de que la mente es tan natural como la digestión.

  6. Asier dice:

    Hola,

    Antes de nada enhorabuena por el genial blog, sigue así! Me gusta tu aproximación didáctica a temas complejos/profundos y las críticas/reflexiones que los acompañan. Ya verás que no controlo ni la centésima parte que tú de estos temas pero sí que me gusta exponer mis reflexiones para someterlos a crítica y aprender.

    Fascinante sin duda este tema de la consciencia. Cuando alguien dice ser consciente, me/le pregunto: ¿consciente de qué exactamente? Porque uno es consciente de ciertas cosas que convendría concretar, no creo que uno es consciente sin más. Observo que en cada instante somos más bien inconscientes de casi todo, salvo de aquello en concreto en lo que estamos poniendo el foco. Tenemos un esquema de la realidad y cuando comprobamos mediante los sentidos que el esquema se corresponde (aunque sea en parte) con la realidad, decimos ser conscientes de tal o cual hecho.

    Así, pensando por mi cuenta acerca de este asunto se me ocurrió definir la consciencia (de un sistema en general) de esta manera: “el nivel de correspondencia que hay entre el esquema/representación de la realidad y la realidad misma”. Esto incluye memorias del pasado (y cómo se corresponden con la realidad que se dio) y simulaciones acerca de lo que puede ocurrir en el futuro (y en qué medida se corresponden con lo que realmente puede ocurrir).

    A la sencilla definición que he dado le veo las ventajas de que da por hecho que es gradual y encaja en cierta medida con TII en el sentido de que al crear/actualizar el esquema/representación de la realidad, para ser coherente necesita la integración de la información de los diferentes sentidos o fuentes de información externa. Sin embargo eso que afirma la TII de que “todo sistema lo suficientemente complejo para integrar información será consciente” me parece una barbaridad y comparto las críticas que le haces.

    Para llegar a una consciencia como la que tenemos los seres humanos y algunos animales, sin embargo, creo que es necesaria la autoconsciencia, es decir, que el contenedor de ese esquema/representación de la realidad forme parte del propio esquema de lo que es la realidad. Es decir, un CUERPO con el que identificarse y diferenciarse del resto del mundo. Ésto es algo que al parece no se menciona en ningún momento en la TII y sin embargo me parece fundamental para alcanzar la consciencia tal y como la entendemos habitualmente.

    Bueno, no me lio más, espero participar en otros hilos también. Saludos.

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