lunes, 20 de abril de 2009

El cerebro y el ordenador

A petición popular cuelgo estos dos textos.

Gerald M. Edelman y Giulio Tononi en El universo de la consciencia (pág.61):

Nuestra somera revisión de la neuroanatomía y la dinámica neuronal indica que el cerebro posee características especiales de organización y funcionamiento que no parecen ser coherentes con la idea de que siga una serie de instrucciones(...). Sabemos que el cerebor está interconectado de una manera ningún ingenio puede igualar. Para empezar, los billones de conexiones del cerebro no son exactos: Si nos preguntamos si las conexiones de dos cerebros del mismo tamaño son idénticas, como lo son las conexiones de dos procesadores del mismo tipo y fabricante, la respuesta es no.
(...)
Otro de los principio organizativos que emergen de la imagen que estamos construyendo es que en cada cerebro, las consecuencias del historial de desarrollo y del historial experiencial quedan marcados de forma única. (...). La variabilidad individual que se sigue no es simplemente ruido o error, sino que puede afectar al modo en que recordamos cosas y eventos.(...)
(...)
Si comparamos las señales que recibe un cerebro con las que recibe una computador, descubriremos (...). [que] En primer lugar, es obvio que el mundo no se presenta ante el cerebro como una cinta magnética (...) La capacidad del sistema nervioso para realizar la categorización perceptual (...) creemos que surge de la selección de ciertos patrones distribuidos de actividad neuronal durante la interacción del cerebro con el cuerpo y el entorno.
(...) el cerebro contiene un conjunto especial de (...) valores que informan a todo el sistema nervioso del acaecimiento de un evento destacado y que influyen en la fuerza de las conexiones sinápticas. (...)
Por último, si consideramos la dinámica neuronal (el modo en que los patrones de actividad del cerebro cambian con el tiempo), la caracerística es especial más sorprendente (...) es el proceso que llamamos reentrada, (...). La reentrada (...). Es el intercambio recursivo y continuo de señales paralelas entre áreas del cerebro con conexiones recíprocas, (...). A diferencia de la reacción o realimentación, en este intercambio participan numerosas vías paralelas y no dispone de instrucciones específicas de corrección de error, sino que altera eventos selectivos y correlaciones de señales entre áreas y es esencial para la sincronización y coordinación de las funciones mutuas de las áreas.
(...) la reentrada permite una unidad de percepción y comportamiento que de otro modo sería imposible, puesto que el cerebro ni posee un procesador central único, al estilo de las computadoras, con instrucciones detalladas, ni dispone de algoritmos de cálculo para la coordinación de áreas funcionalmente segregadas.
Si nos pidiera que fuéramos más allá de lo que es simplemente especialdel cerebro y nombráramos una característica única de los cerebros superiores, elegiríamos la reentrada. No existe en el universo ningún otro objetamente completamente distinguido por sus circuitos de reentrada como el cerebro humano. Aunque el cerebro se asemeja algo a una gran entidad ecológica, como una una jungla, en ningún ecosistema, por complejo que sea, se presenta nada ni remotamente parecido(...)
(...)no es fácil encontrar una metáfora (...) Probemos esta: Imagina un peculiar (...) cuarteto de cuerda en el que cada intérprete responde con improvisaciones a las ideas e inspiraciones propias, así como a todo tipo de señales sensoriales procedentes de su entorno. Como no hay partitura, cada intérprete tocará su propia melodía, (...). Imaginemos ahora que los cuerpos de los intérpretes están conectados entre sí por medio de multitud de fibras finísimas de tal modo que sus acciones y movimientos son transmitidos rápidamente en todas direcciones por mediación de señales (...) que sincronizan simultáneamente las acciones de todos los intérpretes. Unas señales que conectaran instantáneamente a los cuatro intérpretes tendrían como resultado una correlación de sus sonidos, de manera que de la actuación independiente de cada uno (...) emergería una serie de sonidos más cohesiva e integrada. Este proceso correlativo alteraría asimismo la siguiente acción de cada uno de los intérpretes, y el proceso se volvería a repetir pero con el resultado de una melodía todavía más integrada. Aunque ningún director estuviera dirigiendo o coordinando el cuarteto (...), la producción global de los intérpretes tendería a ser más integrada y coordinada, y esta integración conduciría a una forma de música mutuamente coherente que ninguno de los intérpretes lograría producir por separado.

Maturana y Varela en El arbol del conocimiento (aquí reseñado) (pág.112):

Interesante, la clausura operacional del sistema nervioso nos dice que su operar no cae en ninguno de los dos extremos: ni representacional, ni solipsista.

En efecto, no es solipsista porque, como parte del organismo, el sistema nervioso participa en las interacciones de éste en su medio, las que continuamente gatillan en él cambios estructurales que modulan su dinámica de estados.

De hecho, ésta es la base de por qué, como observadores, nos parece que las conductas animales en general son adecuadas a sus circunstancias, y por qué estos no se comportan como si estuviesen siguiendo su propio guión con independencia del medio.

Esto es así a pesar de que, para el operar del sistema nervioso, no hay afuera ni adentro, sino sólo manutención de correlaciones propias que están en continuo cambio, como ocurriría con los instrumentos indicadores en el submarino de nuestro ejemplo.

No es tampoco representacional porque, en cada interacción, es el estado estructural del sistema nervioso el que especifica cuáles perturbaciones son posibles y qué cambios gatillan en ellas en su dinámica de estados.

Sería un error, por lo tanto, definir el sistema nervioso como teniendo entradas o salidas en el sentido tradicional. Esto significa que tales entradas o salidas forman parte de la definición del sistema, como ocurre con un computador y otras máquinas de origen ingenieril.

Hacer esto es enteramente razonable cuando uno ha diseñado una máquina, en la cual lo central es cómo se quiere interactuar con ella. Pero el sistema nervioso (o el organismo) no ha sido diseñado por nadie, es el resultado de una deriva filogenéica de unidades centradas en su propia dinámica de estados.

Lo adecuado, por lo tanto, es reconocer el sistema nervioso como una unidad definida por sus relaciones internas en las que las interacciones sólo actúan modulando su dinámica estructural, esto es, como una unidad con clausura operacional.

Dicho de otra manera, el sistema nervioso no "capta información" del medio como a menudo se escucha, sino que al revés, trae un mundo a la mano al especificar qué configuraciones del medio son perturbaciones y qué cambios gatillan éstas en el organismo.

La metáfora tan en boga del cerebro como computador no es sólo ambigua sino francamente equivocada.

13 comentarios:

Iñigo Azcorra dijo...

Falso.La neurologia, la ciencia del sistema nervioso mantiene que este capta imformacion (estimulos) y despues la trasmite. Uno puede decir que el sistema nervioso no capta imformacion y que ni la trasmite, u cualquier otra afirmacion acientifica.

http://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula_nerviosa

Héctor Meda dijo...

¿Falso? Igual debieras llamar a un premio nobel de Medicina como Edelman y decirle que está haciendo el ridículo, ¿no? XDDD

No sé donde viene la parte de que la célula nerviosa recoge información pero como te he dicho mil veces el concepto de "recoger información" es algo que forma parte del modelo con el que modelizes el sistema nervioso.

En concreto, la idea de que las redes neuronales procesan infromación viene de un trabajo señero de McCollough (o algo así) a principios de los 50 que modelizó de una forma computacional el sistema nervioso y dijo que el cerebro básicamente era así. Dicho pensar o terminología ha sido recogido incluso por neurocientíficos dualistas cartesianos como Eccles pero lo que hoy en día dicen Maturana y sobre todo Edelman es que hay que actualizar ese modelo por simplista.

Maturana y Edelman dice que no hay tal recogida de información. En realidad Edelman, no sabría decirte si dice tal cosa pues él trabaja con el concepto matemático de información pero lo que sí dice es que la célula nerviosa, por extensión el cerebro, no procesa la información en base a un algoritmo o instrucciones.

Para ti dato es todo antecendente causal, bien para mi, y para la informática, dato de entrada es todo dato que será procesado por un algoritmo/isntrucciones para su salida.

No sé cómo decirtelo, si es que además la cuestión es muy simple, la estructura o arquitectura matemática subyacente a un sistema computacional como el de un PC es la arquitectura von neumann (o mutaciones similares, tipo Harvard) que es una estructura matemática más de las múltiples existentes que materializa o es subsumible a una máquina Turing (o cálculo lambda. De hecho, igual así está más claro, existen múltiples estructuras traducibles a cálculo lambda).

Lo que se dice aquí, cuando se dice que el cerebro no es un ordenador, es que lisa y llanamente la arquitectura neurobiológica del cerebro no tiene NADA que ver con la von Neumann (o similares).

Maturana, en concreto, dirá que dicha estructura es la de la autopoiesis lo cual no es óbice para que dicha estructura sea otra más, de las múltiples, que sean subsumibles por el metamodelo de la máquina de Turing pero eso no es algo que preocupe a neurocientíficos y biológos como Edelman o Maturana o (como dentro de poco citaré) E.O Wilson

Efectivamente, en el mismo momento que una estructura matemática sea computable, ésta puede estructurarse como, o mejor dicho, esta puede comprimirse algorítmicamente plenamente, esto es, sin dejar elementos aleatorios pero, repito, aquí nadie está haciendo metafísica, nadie está postulando o negando apriorismos metafísicos del tipo o el modelo es algorítmicamente computable o no es estudiable (lo cuál, dicho sea paso, es falso pero no viene el caso ni siquiera dar ejemplos); aquí lo que se está discutiendo es cómo es EMPÍRICAMENTE la estructura o arquitectura neurobiológica del cerebro y esta NO es, siquiera similar, a la del PC como no lo es a la de una supernova, agujero negro, etc. aunque todos los modelos científicos que modelizasen tales fenómenos fueran algorítmicamente compresibles

Que luego creas en un platonismo matemático y digas que al final todo
son máquinas de Turing, al estilo Leibniz que creía que todo eran mónadas; es tu problema, tu metafísica y que te vaya bien con ella (que conste que respecto que tengas una, aunque no crea en ella) pero NO es relevante en una discusión de ciencias naturales.

Aquí (en este post, me refiero) no se discute sobre metematemática.

Héctor Meda dijo...

Un apunte:

Quien quiera polemizar con lo vertido en este post debiera, en aras de hacer conducente el debate, mostrar las premisas de partida de las que parte.

Con esto me estoy refiriendo a que debe decir en base a qué defiende la idea del cerebro como ordenador, a saber: 1) ¿como un apriori epistemológico (en concreto Metamatemático: todo modelo científico ha de ser computacional)? 2) ¿como un apriori metafísico (en concreto Platonismo matemático: Todo el universo es un algoritmo cósmico)? o 3) ¿cómo una hipotésis obervacional y por tanto empíricamente refutable?

Si es el caso tercero que, por favor, indique cuáles son los hechos hipotéticos que le parecerían refutadores de la metáfora del ordenador y compruebe si no están mentados por Edelman.

Personal y sinceramente yo poco más puedo aportar en defensa de lo aquí posteado más allá de lo dicho una y otra vez en los comentarios de este post:

http://hector1564.blogspot.com/2009/04/el-arbol-del-conocimiento.html#comments

Iñigo Azcorra dijo...

Resulta ironico que digas que hago metamatetica.

No sé donde viene la parte de que la célula nerviosa recoge información pero como te he dicho mil veces el concepto de "recoger información" es algo que forma parte del modelo con el que modelizes el sistema nervioso.Claro, si mua no te dice lo contrario. Pero el modelo valido, como te vengo rerepitiendo es el cientifico. Hazme el favor Hector de responderme a este cuestionario.

1º ¿Aceptas que el modelo tiene que ser cientifico?

2º ¿Aceptas que el modelo cientifico del cerebro es decir la neurociencia contempla la captacion de informacion, en el sentido de captacion de informacion que da la neurociencia?

Si no aceptas que el modelo tenga que ser cientifico, pues nada, nos ponemos todos a hacer acuarelas de colores que invito, y no pasa nada, fiesta para todos.

Si no aceptas que la neurociencia (NO la teoria de la computacion, ni la mecanica de fluidos, ni la termodinamica etc) asume que las sinapsis captan informacion en el sentido de captar informacion que da la neurociencia, directamente te convido a unas revistas con las que hacer un bonito colage.

La conclusion logica de aceptar 1º y 2º es aceptar que el modelo valido de cerebro capta informacion.--------
Vamos a ver Hector, que no te discuto que el cerebro sea o deje de ser un computador, computable, o que el cerebro procese o no procese bits de datos informaticos, sea autopoietico, etc. Que puedes tener toda la razon del mundo y si la tienes voy y te aplaudo. Lo que te vengo diciendo, incansable, es que leer que el cerebro no capta informacion es un absurdo de una dimension colosal, desde el punto de vista del metodo cientifico.

Que desde la ciencia computacional, o de la perseptica de la informacion radiofonica, no digo nada.

¿Estamos de acuerdo?

Héctor Meda dijo...

A la primera pregunta que respondo que sí, máxime cuando estoy citando a científicos y el hecho de que la preguntes hace aún más absurda la discusión.

A la segunda pregunta te remito lo que dice el post, en concreto Edelman:

Si comparamos las señales que recibe un cerebro con las que recibe una computador, descubriremos (...). [que] En primer lugar, es obvio que el mundo no se presenta ante el cerebro como una cinta magnética (...) La capacidad del sistema nervioso para realizar la categorización perceptual (...) creemos que surge de la selección de ciertos patrones distribuidos de actividad neuronal durante la interacción del cerebro con el cuerpo y el entorno.

Además te cito la página 118:

La memoria es un componente central de los mecanismos del cerebro que conducen a la conciencia. Se suele suponer que la memoria comporta inscipción y almacenaje de información, pero ¿qué es lo que se almacena? ¿Es un mensaje codficado? Y, cuando es "leído" o recuperado, ¿se mantiene intacto?.

Estas preguntas apuntan a la suposición generalizada de lo que se almacena es algún tipo de representación. En este capítulo tomamos la perspectiva opuesta, coherente con un enfoque seleccionista: que la memoria no es representacional.

Vemos a la memoria como la capacidad de un sistema dinámico moldeado por la selección y que representa degeneración [estructuras diferentes dan resultados parecidos] para repetir o suprimir un acto físico o mental.

Ilustramos este novedoso punto de vista sobre la memoria con una comparación geológica; la memoria se parece más al proceso de fundirse y volverse a congelar un glaciar que a una inscripción en una roca
.

Y lo que opina Edelman del concepto de información, pág.254:

La información es un concepto biológico. En los humanos dotados llega a extremos exquisitos de elaboración (...) Estos logros basados en la conciencia de orden superior [aquella dotada de lenguaje] no deben tentarnos a suponer, sin embargo, la existencia de un patrón único de sintaxis en la naturaleza (como la sintaxis que introducimos en un disco de ordenador), ni tampoco la existencia de un código especial en el funcionamiento de las neuronas.

Estas suposiciones no están bien formuladas; aunque para construir información haga falta una transacción realizada con una estructura surgida de la evolución, este proceso no está dirigido por la sintaxis.

La naturaleza no es un computador, y la sintaxis no emergió en la naturaleza hasta que entraron en escena los homínidos con capacidad del lenguaje
.

Insisto, poco más puedo decir.

El concepto de dato de entrada, tal y como lo entiende las ciencias de la computación, esto es, como aquella información que manipulada por un conjunto de instrucciones se convierte en datos de salida; es ajeno a la neurociencia. El modelo de McCallough está caduco (aunque habrá neurocientíficos que no estarán de acuerdo y por tanto creerán en los datos de entrada)

En suma, que la arquitectura de computadores NADA tiene que ver con la neurociencia -al menos tal y como la entienden Edelman, Maturana, Varela...

Yo hablo de dato de entradas, de conceptos informáticos no de modelos científicos porque el hecho de que cualquier modelo sea transformable en un algoritmo y aparezcan mágicamente datos de entrada no cambia el hecho de que el sistema nervioso en sí, no maneja información.

Como no maneja información un huracán aunque podamos modelizarlo usando datos de entrada.

Iñigo Azcorra dijo...

Esto casi esta.

Preguntaba

2º ¿Aceptas que el modelo cientifico del cerebro es decir la neurociencia contempla la captacion de informacion, en el sentido de captacion de informacion que da la neurociencia?Citando a Edelman respondes:

Si comparamos las señales que recibe un cerebro con las que recibe una computador, descubriremos.....Le esta dando un sentido computacional a la informacion, no el sentido de la informacion propia de la neurociencia. De aqui en delante sus conclusiones que pueden ser correctas en el marco computacional no tienen nada que ver con 2º, es decir con la informacion de la neurociencia.

De todos modos al final apuntas

Yo hablo de dato de entradas, de conceptos informáticos no de modelos científicos porque el hecho de que cualquier modelo sea transformable en un algoritmo y aparezcan mágicamente datos de entrada no cambia el hecho de que el sistema nervioso en sí, no maneja información.Lo cual me sujiere a pensar que comprendes que computacional y neurociencia son dos aspectos diferentes y que por tanto aceptas que la informacion en el sentido neurocientifico del termino se capta mientras que en el computacional no. ¿Estamos de acuerdo?

Héctor Meda dijo...

No me queda muy claro qué significa para ti información en el sentido neurocientífico.

Lo que dice Edelman es que un sistema nervioso no capta datos para convertirlos en información o representación que es el operar caracterísitico de los ordenadores.

Vamos, que esa conversión no se da en el operar del cerebro.

Otro tanto dicen Maturana y Varela.

En concreto, dicen que el sistema nervioso no "capta información", porque el sistema nervioso no tiene un acoplamiento cibernético con el entorno pero no dicen que no reciba perturbaciones del exterior -¿a eso quieres llamarlo información en el sentido neurocientífico?- sino que dichas perturbaciones las maneja como disparadores que le gatillan estados, no como datos a convertir en información o representación.

Iñigo Azcorra dijo...

Informacion en el sentido neurocentifico

La informacion que capta la retina
La informacion trasmitida por un nervio.
La informacion que es procesada en cada area del cerebro, (area de lenguaje, area de destreza manual etc)
La informacion que envia el sistema limbico a la corteza.
La informacion que va a los musculos
La informacion que comunica una neurona a otra.

La informacion, su existencia es parte fundamental de la neurociencia. Que no sea informacion computacional, es otra cosa.

Héctor Meda dijo...

Si lo quieres ver así lo que pasa es que hablar de información en la retina me parece tan realista como hablar de 0s y 1s en el cable usb.

Iñigo Azcorra dijo...

No es que lo vea asi, la neurociencia lo ve asi.

Carlos Suchowolski dijo...

Hola, Héctor: repasando tus idas y venidas con los demás en este post me parece y me permito observar que estás un tanto atrapado por el lenguaje no demasiado preciso en los párrafor de E. y M. que citas y tal vez en la interpretación que haces a su vez de ello, tal vez un tanto libremente y por ello distorcionadamente. Da la sensación (y no niego que pueda ser sólo mía) de que te dejas llevar un poco por lo que crees haber encontrado...
Míra esto con cariño y te aseguro que no sé si yo mismo leo bien del todo. Para Leo Strauss, leer bien significa situarse en la persona del creador del discurso e intentar comprender qué pretendía decir...
Un saludo.

Carlos Suchowolski dijo...

Por ejemplo:

"Dicho de otra manera, el sistema nervioso no "capta información" del medio como a menudo se escucha, sino que al revés, trae un mundo a la mano al especificar qué configuraciones del medio son perturbaciones y qué cambios gatillan éstas en el organismo."

No es sencillo de entender, pero no porque la idea parezca compleja o intente describir un fenómeno muy oscuro, profundo o intrincado sino... porque se usa un lenguaje críptico en donde las frases resultan demasiado ambiguas. ¿Podrías "contarle/me" ese párrafo con otras palabras y asegurar a la vez que es lo que M. quería transmitir?

Héctor Meda dijo...

Es justo al revés no es críptico lo que se dice pero sí de una profundidad y de una novedad nunca vista en neurofilosofía.

Mira, en este y en el anterior post, en los comentarios de este y del anterior post, ya he explicado mil veces el asunto, he dado mil ejemplos (la piedra que al lanzarse al agua gatilla en esta las ondas pero no le transmite la información de cómo hacerlas, la comparación entre las teorías de Newton y Einstein, un largo etcétera)

Si el texto escogido no se entiende sólo me queda recomendar intentar entender el otro texto, o intentar entender mi post precedente, o intentar entender mis comentarios, mis varios comentarios, o afrontar la lectura completa (vía Emule, por ejemplo, si da dentera gastar dinero) pero por mi parte y francamente mi imaginación no da para más reformulaciones.

No obstante, hay algo que sí es muy importante aclarar y es que te planteas si tal vez hago una interpretación distorsionada de lo que dicen Edelman o Maturana.

Es obvio para el que hay leído los textos con serenidad al igual que los comentarios aquí perpetrados que eso carece completamente de sentido puesto que lo que se pretende afirmar en este post es simplemente que entender el cerebro como un ordenador es una metáfora errónea, frase dicha explícitamente por Maturana y Varela y que es también idéntico al título de un capítulo del libro de Edelman. En suma, no ha lugar la manipulación.

Otro tanto podríamos decir de E.O Wilson que repite grosso modo lo mismo y que está citado convenientemente en el siguiente post