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Evaluando algunos supuestos evolucionistas en teorías modulares de la cognición

Las Ciencias Cognitivas: una constelación en expansión.

Evaluando algunos supuestos evolucionistas en teorías modulares de la cognición

Escrito por la Dra. Paola Hernández Chávez

icono-descarga-pdf 50x50Artículo publicado en Las ciencias cognitivas: una constelación en expansión. Libro editado por el Centro Lombardo Toledano. PDF del libro aquí.

Introducción

Hay diversos modos de investigar la cognición y/o los mecanismos neuronales que participan en los procesos cognitivos, entre ellos se encuentran: (1) el análisis y comparación de los debates conceptuales (filosóficos) sobre cuál es la arquitectura de la mente humana; (2) el uso de técnicas de neuroimagen funcional (como PET o fMRI) que permiten registrar activación selectiva en ciertas regiones del cerebro cuando se lleva a cabo una tarea cognitiva; (3) el estudio de las fallas cognitivas que surgen en pacientes a partir de lesiones cerebrales particulares o de desórdenes del desarrollo, usualmente por medio del método de disociación de funciones cognitivas[1]. Independientemente de cuál prefiramos, y si bien son igualmente importantes, estas estrategias de investigación (teórico-conceptual, patrones de disociación, o estudios de neuroimagen) alcanzan un punto en donde deben confrontar sus presupuestos sobre cómo está conformada la arquitectura de la mente y/o el cerebro. En muchas ocasiones estas estrategias se comprometen con una visión modular de la cognición.

La modularidad de la mente –que definiremos más adelante– es uno de los enfoques más influyentes para explicar cómo se constituye la arquitectura cognitiva humana. Dicho enfoque postula que la arquitectura de la mente está, en gran medida, compuesta por módulos, entendidos, entre otras características, como mecanismos dedicados a funciones específicas. A pesar de su complejidad conceptual y de la falta de consenso a la hora de caracterizarla, la modularidad de la mente parece coincidir con las ideas neurocientíficas acerca de cómo está organizado nuestro cerebro y con características como la independencia funcional, la especialización y la automaticidad de procesos cognitivos, etc. Aquí veremos que si bien el debate conceptual comenzó definiendo los módulos únicamente por su aspecto funcional, actualmente se definen también por sus características estructurales.

En este breve escrito pretendo mostrar el sentido más fructífero en que pueden rescatarse las intuiciones básicas de la modularidad, a la vez que defiendo que, para asuntos cognitivos, las consideraciones medioambientales de cómo se desarrollan y consolidan nuestras capacidades cognitivas, es decir, con base en causas próximas, deben ir en primer lugar; sin con ello necesariamente excluir otro tipo de consideraciones que puedan resultar relevantes, como aquellas concernientes a las causas últimas o especulaciones sobre qué función pudieron haber tenido en nuestros ancestros las capacidades cognitivas que actualmente tenemos.[2] Revisemos en primer lugar a qué nos referimos con causas próximas y causas últimas.

Causas próximas y causas últimas

En biología, el estudio de las causas últimas se relaciona con el estudio de los factores ambientales que contribuyen a la sobrevivencia y a la reproducción de los individuos más eficaces, por lo cual se vincula con el darwinismo y la selección natural, donde el objetivo final a largo plazo es la transmisión de genes y la sobrevivencia de la especie. Ejemplos de patrones de explicación de este tipo los encontramos en las teorías meméticas. Por el contrario, estudiar las causas próximas o a corto plazo implica consideraciones ambientales inmediatas, las cuales pueden ser independientes o incluso contrarias a la evolución, de modo que las causas últimas y las próximas podrían no conciliarse. En breve, las causas próximas parecen preocuparse más por explicar la función adaptativa de los caracteres biológicos –función que dependería más de causas últimas como la selección natural– y por preguntas respecto al cómo, mientras que las causas últimas implican la formulación de hipótesis acerca de sus posibles orígenes evolutivos y preguntas del tipo por qué o para qué.

Ernst Walter Mayr (1904- 2005)

Ernst Walter Mayr (1904- 2005)

Más precisamente, la distinción entre causas evolutivas próximas y causas últimas fue difundida por Ernst Mayr,[3] a partir de su trabajo Cause and effect in biology (1961), como un intento por diferenciar los mecanismos responsables del funcionamiento del fenotipo individual (el programa genético ya instanciado en el individuo), de las condiciones que llevaron a la codificación del DNA (el programa genético como tal). Mayr definió las causas próximas como aquellas que gobiernan las respuestas del individuo (y de sus órganos) a los factores inmediatos del medio ambiente (1988, p. 28); en otras palabras, las causas próximas se relacionan con todos los aspectos de la decodificación de la información contenida en el programa del DNA de un zigoto fertilizado (1993, p. 94). Por su parte, las causas últimas son responsables de la evolución del programa de información del DNA particular con la cual están dotados todos los individuos de la especie (1988, p. 28); en otras palabras, el estudio de las causas últimas concierne a las leyes que controlan los cambios de dichos programas de generación a generación (1993, p. 94), es decir, los que causan cambios en el DNA de los fenotipos al moldear el programa genético.

Por ejemplo, si se considera la migración de un ave, las condiciones fisiológicas del ave interactuando con la fotoperiodicidad y la disminución de la temperatura serían las causas próximas de la migración, mientras que la disposición genética del ave frente a la carencia de comida sería parte de las causas últimas de la migración, causas que tienen una historia y que han sido incorporadas en el individuo a través de muchos miles de generaciones de selección natural. Para Mayr, los biólogos funcionalistas estarían preocupados por el estudio de las causas próximas, mientras que los biólogos evolucionistas estarían preocupados por el análisis de las causas últimas.[4]

En lo que sigue intentaré mostrar que para entender la complejidad de los procesos cognitivos es necesario analizar primeramente las causas próximas sin que ello implique necesariamente un acoplamiento de éstas con sus causas últimas. Comenzaré por revisar algunos argumentos evolucionistas tradicionales que buscan dar sustento a una arquitectura de la mente masivamente modular. Para ello me concentraré en el estudio de un recurso que probablemente es el mecanismo más adaptativo que hayamos heredado, esto es, la habilidad de lidiar con distintos y cambiantes tipos de medio ambiente, la plasticidad cerebral. Propondré pues, una aproximación más bien funcionalista al estudio de la cognición. Pero antes de lo anterior, explicaré por qué es importante la modularidad y en qué consiste.

La ubicuidad de la modularidad y el origen de este concepto

Los supuestos modulares, bajo cualquier denominación, son de gran utilidad para desenmarañar los atolladeros teóricos y técnicos que enfrentan varios campos de estudio de las ciencias cognitivas al buscar entender el funcionamiento de la mente y el cerebro. Su latencia está presente en la literatura actual de múltiples áreas. Sólo por mencionar algunos casos: Patterson y Kay (1982) postularon un módulo específico para la lectura; Dehaene y Cohen (1995) afirman que tenemos un módulo cerebral que se ocupa del procesamiento numérico, localizado en el giro angular de la corteza parietal inferior; Parsons y Osherson (2001) reportaron que la deducción activa los lóbulos frontal inferior y temporal medio del hemisferio derecho, a partir de lo cual especularon que esas regiones corresponden a un módulo del razonamiento deductivo.[5] Aproximaciones como las anteriores abundan.

El estudio de la modularidad es importante no sólo porque es un supuesto teórico influyente, sino también porque es un presupuesto fértil y vivo en la neuropsicología y las técnicas de neuroimagen cerebral. Rescata intuiciones de acuerdo a las cuales la mente y/o el cerebro están separados en componentes, cada uno de los cuales codifican o se correlaciona con funciones altamente especializadas y específicas. Quizá uno de los mejores argumentos a favor de la modularidad –o segregación de funciones cognitivas y cerebrales- es la existencia de disfunciones cognitivas asociadas a lesiones cerebrales bien definidas. Y es que si uno observara que la mayoría de las veces una disfunción cognitiva se asociara a una lesión en cualquier parte del cerebro o que dicha lesión causara daño generalizado, el tema que nos ocuparía ahora sería una teoría que postulara algo similar a una equipotencialidad del cerebro; por el contrario, la evidencia parece moverse en dirección opuesta.

Jerry_Fodor, catedrático de filosofía de la Universidad Rutgers.

Jerry Fodor, catedrático de filosofía de la Universidad Rutgers.

La modularidad de la mente inició como un debate teórico-conceptual con Jerry Fodor (1983 & 2000), quien postuló que la periferia de la mente –que comprende a los sistemas sensoriales y al lenguaje–, y sólo esta parte, estaba constituida por módulos, mientras que el resto de la mente se hallaba constituida por un gran sistema central donde se llevan a cabo los procesos cognitivos complejos. Así, Fodor (1983) estableció que los sistemas de insumo, es decir, los modulares, tienen en mayor o menor grado las siguientes características: especificidad de dominio, operación involuntaria, acceso limitado a las operaciones de otros sistemas, rapidez, encapsulamiento informacional, emisión de resultados superficiales, asociación a una arquitectura neuronal, patrones de descompostura típicos, y una ontogenia que exhibe un patrón característico (por lo cual probablemente sean innatos).

Dado el pesimismo de Fodor con respecto a la posibilidad de dar cuenta de los procesos complejos de la cognición, pues para él sólo podríamos aspirar a entender y explicar los sistemas modulares, su formulación fue criticada por una segunda versión de la teoría modular: la modularidad masiva (MM). Esta teoría propuso que sí podíamos dar cuenta de la mayor parte de la mente humana, defendió que ésta se encuentra masivamente estructurada por módulos y enfatizó el innatismo como la característica central de la modularidad. En general la MM se apoya fuertemente en posturas evolucionistas al mantener que nuestra arquitectura cognitiva es resultado de una adaptación evolutiva. Veamos en qué sentido.

La pregunta acerca de cuál es el diseño o mecanismo principal que explica, tanto lo bien adaptados que están los organismos a su medio ambiente como su estructura es fácilmente respondida apelando al mecanismo de selección natural, según el cual, si la posesión de un rasgo confiere alguna ventaja adaptativa a quien lo posee, este sujeto sobrevivirá y se reproducirá mucho más, promoviendo la preservación de dicho rasgo en la población. Si bien, irónicamente, la formulación original de Darwin fue planteada como una alternativa explicativa a la teleología imperante de su época, el finalismo de la selección natural es una herencia reiterada del darwinismo, pues explica el origen de un rasgo biológico con base en su función adaptativa última en el medio ambiente en que se desarrolló, más que con base en sus efectos próximos. Para lograr el contraste entre el tiempo ambiental (ecológico) próximo y el tiempo evolutivo último (finalista), se asume que las condiciones que se observan en el presente son similares a aquellas que dieron lugar a dicho rasgo en el pasado.[6] Los defensores de la MM no son la excepción a este uso del darwinismo, pues para explicar la fijación y preservación del proceso adaptativo en cuestión elaboran reconstrucciones plausibles del escenario o contexto evolutivo en que pudo haber tenido lugar tal proceso.

Así, en la formulación que hacen Cosmides & Tooby de la MM, la evolución por selección natural favoreció el desarrollo y la fijación de sistemas cognitivos innatos o módulos, que fueron seleccionados por su función para procesar información adaptativa. Además afirman que:

…la selección [natural]… es la única descripción conocida que puede ofrecerse para explicar la ocurrencia natural de la complejidad organizada funcionalmente en el diseño heredado de animales no domesticados (1992, p. 53).

De forma similar, Sperber declara haber sido convencido por Cosmides & Tooby de que:

… sabemos lo suficiente sobre la evolución y la cognición como para elaborar supuestos bien fundados sobre cuándo esperar modularidad, qué propiedades esperar de los módulos, e incluso qué módulos esperar (1994, p. 42).

Carruthers (2006, p. 16), otro teórico de la modularidad masiva, haciendo eco a Dawkins (1986) considera que la evolución por selección natural sigue siendo la única explicación de la complejidad funcional y organizada de la mente que tenemos:

Cualquier estructura fenotípica compleja, como el ojo o la mente humana, necesitaría la cooperación de varios miles de genes que la construyeran. La posibilidad de que todas estas pequeñísimas mutaciones genéticas hayan ocurrido simultáneamente por mero azar, o que se hayan establecido secuencialmente (también por azar), es extremadamente improbable… Podemos confiar en que cada uno de estos diminutos cambios que inicialmente ocurrieron por mutaciones aleatorias confirieron algún beneficio mínimo para la supervivencia de quien lo poseía, lo suficiente como para estabilizar dicho cambio en la población, ofreciendo así una plataforma sobre la cual el siguiente cambio pudiera ocurrir… mientras más compleja es la organización del sistema es menos probable que pudiese haber surgido por macromutaciones azarosas o deriva genética aleatoria (2006, p. 16-17).

Algunos ejemplos de módulos según los defensores de la MM son: el módulo de detección tramposos (Cosmides 1989; Cosmides & Tooby 1992); el módulo de la categorización biológica (Pinker 1994); el módulo de la geometría (Gallistel 1990); el de la lectura, que está compuesto por una serie de módulos que evolucionaron por otras razones (Sperber 1994; Machery 2007), el módulo del reconocimiento de caras (McKone & Kanwisher, 2005), entre otros.

Enseguida argumentaré que en la mayoría de sus formulaciones los defensores de la MM no consideran seriamente o no incorporan la experiencia ambiental, entendida como las condiciones locales e inmediatas que impulsan a los organismos a responder y actuar de una manera específica, esto es, las causas próximas. Primero, examinaré el argumento evolutivo-innatista a favor de la arquitectura masivamente modular de la mente para subrayar, como muchos otros anteriormente, que el intento de rastrear un valor adaptativo (con base en causas últimas) para casi cualquier tarea cognitiva tiende al fracaso. Sostendré que es factible que algunos pocos módulos cognitivos puedan ser explicados apelando principalmente a su pasado evolutivo, pero que es muy poco probable que la mayoría de nuestros procesos cognitivos actuales sean explicables basándose únicamente en este recurso. La sugerencia es que la mayor parte de los módulos cognitivos puede entenderse de mejor manera estudiando sus características y causas adaptativas próximas, para quizá posteriormente tomar en consideración sus causas o explicaciones últimas, como aquellas basadas en especulaciones sobre el papel que pudieron tener esas capacidades en el pasado evolutivo de nuestros ancestros.

Innatismo genético en la modularidad masiva y algunos de sus problemas

Mary Jane West-Eberhard, teórica de la biología, investigadora del Smithsonian Tropical Research Institute.

Mary Jane West-Eberhard, teórica de la biología, investigadora del Smithsonian Tropical Research Institute.

Sin importar que seas un modularista por razones meramente teóricas o por cualquier otra razón, una cuestión crucial para la ciencia cognitiva actual es dar cuenta del origen y fijación de los mecanismos cognitivos especializados que tenemos. Vimos que la MM usualmente explica el origen de dichos mecanismos como productos de la selección natural. Estos patrones explicativos son tomados, entre otras fuentes, de conclusiones provenientes de la biología evolucionista de acuerdo con la cual la organización modular es un prerrequisito de la evolucionabilidad (West-Eberhard 2003). Los biólogos evolucionistas consideran que dado que las propiedades de los módulos por lo regular son independientes unas de otras, tanto los módulos como los patrones de desarrollo que llevaron a ellos pueden tener efectos específicos en la adaptabilidad general del organismo. En el mismo sentido, los teóricos de la MM argumentan que, dado que los módulos pueden modificarse por separado, la selección natural puede actuar en una parte sin alterar todo el sistema. Argumentan que sólo una organización modular da cabida a que esto ocurra, por lo cual es apropiado pensar que la mente es un sistema biológico sujeto a los mismos requisitos evolutivos que cualquier otro sistema de este tipo.

Ahora bien, es sabido que no toda propiedad de la mente es una adaptación, dado que algunas podrían ser meros subproductos de aquellos rasgos que sí son adaptaciones. Es posible que algunas propiedades de la mente sean sólo “spandrels” o subproductos de otros rasgos que sí fueron seleccionados con un propósito (tal como defendieron Gould & Lewontin 1979). Y si estos biólogos están en lo correcto, los módulos podrían no ser todos ellos producto de la selección natural, pues quizá algunos de ellos serían simples subproductos.

También se ha defendido (Buller 2008) que para descubrir por qué cierto rasgo evolucionó, necesitamos identificar las funciones adaptativas que el rasgo en cuestión tenía en nuestros ancestros humanos, de lo cual tenemos muy poca evidencia.[7] En el mismo tesón, Fodor (2000) subrayaba que la cuestión importante para determinar si nuestra mente es una adaptación dependería de conocer el grado de alteración genotípica que se requirió para evolucionar desde nuestro ancestro más lejano hasta nosotros; o, lo que es similar, las presiones ambientales que nuestros ancestros tuvieron que enfrentar para desarrollar las características que poseemos actualmente. Así pues, hay consenso respecto a que no sabemos casi nada de la arquitectura de los primates ancestrales. Según su formulación:

Dado que la estructura psicológica (supuestamente) superviene a la estructura neurológica, la variación genotípica afecta a la arquitectura de la mente sólo por medio de sus efectos en la organización del cerebro. Y, dado que no se sabe absolutamente nada de cómo la arquitectura de nuestra cognición superviene a nuestra estructura cerebral, es completamente posible que reorganizaciones neurológicas muy pequeñas pudieran haber causado amplias discontinuidades psicológicas entre nuestras mentes y aquellas del simio ancestral… Lo poco que sabemos es que nuestros cerebros son muy similares a los de los simios; pero nuestras mentes son muy diferentes. No es difícil ver que alteraciones relativamente pequeñas a nivel neurológico pudieran haber producido amplias discontinuidades de capacidades cognitivas en la transición que hubo desde el simio ancestral hasta nosotros. Si eso es correcto, entonces no hay ninguna razón para creer que nuestra cognición fue moldeada por la acción gradual de la selección darwiniana en fenotipos conductuales pre-humanos. En particular, el (presunto) hecho de que nuestras mentes sean complejas y que conduzcan a la adaptabilidad no es razón para creer esto (Fodor 2000, p. 88).

En resumen, tal tipo de explicaciones tiende a asumir una relación lineal entre la alteración de algún parámetro fisiológico y la alteración en el nivel de adaptación de un organismo, junto con una especulación de qué pudo dar origen al rasgo que se estudia. Sin embargo, no sabemos casi nada de las condiciones locales y exigencias ambientales que pudieron haber llevado a que nuestros ancestros desarrollaran ciertas capacidades adaptativas; tampoco sabemos con certeza cómo era el cerebro de nuestros ancestros y, por si esto no fuera suficiente, no sabemos con precisión cómo y en qué medida la cognición depende de las estructuras cerebrales.[8]

Adicionalmente, no estamos justificados en ligar la historia selectiva de un rasgo humano con una teoría de la mente, dado que no tenemos evidencia sólida de que ambas sean mutuamente explicativas. Es razonable tener en cuenta que no podemos adoptar válidamente dicha relación como “el” principio metodológico o explicativo. La teoría de la mente necesita apoyarse en consideraciones seleccionistas[9], pero no como su único y principal recurso. Nótese que no estoy defendiendo que los supuestos evolucionistas sean falsos o innecesarios, sino más bien que son insuficientes para entender la cognición en sentido amplio. Es probable que algunos (pocos) módulos cognitivos bien puedan ser explicados como productos innatos, pero es muy poco probable que la mayoría de ellos se expliquen sólo apelando a este recurso. Cabe notar que la noción de innato aquí mencionada no es sinónimo de genético, pues como bien se sabe, un fenotipo (expresión del genotipo en un medio ambiente) es afectado tanto por la herencia como por el medio ambiente. Similarmente, en un medio ambiente intrauterino o de un huevo puede haber influencias que causen modificaciones epigenéticas innatas (anteriores al nacimiento) que no se deban a mutaciones génicas. Ocurre también que módulos (biológicos) que fueron seleccionados para una función pueden, en las condiciones de un medio local específico, ser utilizados para propósitos distintos (exaptación a nivel de módulos).

Multitud de críticas se han formulado en contra del (ab)uso del mecanismo de selección natural por parte de los defensores de la MM y la psicología evolucionista, las cuales no examinaremos aquí. Para los presentes propósitos baste con señalar lo riesgoso que es plantear hipótesis con base en sólo un tipo de causas para asuntos cognitivos.

La fuerza del medioambiente: las causas próximas en la cognición

Como bien lo formuló Lewontin (1991, p. 109): “así como no hay un organismo sin un medio ambiente, no hay un medio ambiente sin organismo”[10]. Veamos cómo esto es cierto también para el caso de la modularidad cognitiva. Tenemos que en algún momento del desarrollo filogenético y ontogenético de nuestro cerebro emerge una capacidad para especializarse funcionalmente o modularizarse, es la naturaleza de tal fenómeno lo que se quiere elucidar.

Sería raro encontrar a alguien que niegue que una parte importante de los sistemas que conforman nuestro cerebro son genéticamente transmitidos. El hecho de que tales sistemas proveen la arquitectura cerebral básica que poseemos no está en duda, lo que se critica es el abuso de las explicaciones innatistas, o con base en causas últimas, que se olvidan de las consideraciones medioambientales, lo cual siembra dudas respecto a la arquitectura cognitiva defendida por la MM y formulaciones similares.

La modularidad y la especialización cerebral pueden concebirse más bien como una respuesta adaptativa a un medio ambiente particular. Esto es compatible con el hecho de que la plasticidad[11] es la habilidad seleccionada por la evolución por favorecer la adaptación y la sobrevivencia. De modo que en la arquitectura cognitiva puede verse no sólo un ensamble de mecanismos cognitivos heredados, sino un ensamble de funciones cognitivas dependientes de un medio ambiente particular. Llamaré a esto la “hipótesis de plasticidad en la respuesta funcional al medio ambiente debida a la modularización estructural” que puede resumirse como “hipótesis modular de la plasticidad de respuesta al medio ambiente” (HMPRM).

Hay bastante evidencia neurocientífica compatible con las ideas de la HMPRM de acuerdo con la cual el módulo es una respuesta funcional al medio. Varios autores han defendido este tipo de modularización para funciones cognitivas y han mostrado cómo la experiencia lleva a cambios cualitativos y cuantitativos en la organización neuronal (Ptito & Desgent 2006). Polk & Hamilton (2006) han estudiado la especialización funcional y la localización de funciones cognitivas en procesos como la lectura, la escritura y la aritmética. Similarmente, Ptito & Desgent (2006), al igual que Röder (2003), han estudiado las respuestas del cerebro ante insumos medioambientales peculiares en casos de lesiones o privación sensorial.

Evidencia de plasticidad cerebral e innatismo genético en la explicación de la especialización cognitiva: el caso de la visión

La HMPRM conjunta la segregación de funciones o modularidad con el propósito de dar cuenta de las funciones cognitivas y de la especialización cerebral que actualmente tenemos, tomando en consideración tanto los supuestos innatistas como su continuo, la adaptación del cerebro a los desafíos medioambientales.

Cualquier defensor del seleccionismo, la MM o cualquier tipo de modularidad cognitiva debe enfocarse en el estudio de las características del cerebro que son heredables, tales como la organización cortical en humanos y otros mamíferos. Una parte de la organización cortical que está genéticamente constreñida por la evolución es la corteza visual: su distribución topográfica es casi invariable en los mamíferos; sus patrones de desarrollo parecen seguir un programa intrínseco, como el desarrollo de la dominancia ocular; tenemos dos ojos acoplados en una distribución similar; el sistema visual parece ser independiente de cualquier instrucción o aprendizaje; hay evidencia de acuerdo con la cual cierta actividad mínima, suficiente para la sobrevivencia, inicia la configuración básica de la corteza visual; también hay evidencia de que hay moléculas distintas y específicas para la región cerebral correspondiente al ojo izquierdo y para la región correspondiente al ojo derecho, cada una de las cuales juega un papel en la estructuración inicial de la corteza visual primaria; se especula también que el sistema visual es uno de los sentidos más antiguos en términos evolutivos y que compartimos con otros mamíferos (Ptito & Desgent 2006). Todos esos hechos parecen evidenciar la codificación genética del sistema visual. Pero a pesar de que el sistema visual está tan genéticamente arraigado, es bastante plástico en las primeras etapas del desarrollo. Hay evidencia que indica que sin la experiencia visual que estimule o altere las conexiones sinápticas, la expresión genética no es posible y las células visuales no se desarrollan normalmente. Expliquemos esto más detenidamente.

El sistema visual en la corteza cerebral humana es uno de los sentidos más estudiados, es un excelente caso de estudio para nuestros propósitos en la medida en que la visión es un sistema básico que participa en una gran cantidad de procesos cognitivos complejos así como en diversos procesos cerebrales, además de que tanto Fodor como los defensores de la MM consideran que dicho sistema es modular.

Diversos pensadores han estudiado cómo el desarrollo del cerebro depende de la interacción entre los componentes básicos del sistema nervioso (nature) y el medio ambiente que lo estimule (nurture). Los estudios de plasticidad en el sistema visual en animales y humanos muestran cómo la interacción entre el sistema visual y el medio ambiente produce no sólo modificaciones extensas y permanentes en la organización cortical sino también cambios en la función cognitiva.

Hippocampal_Neurons_-_ExerciseLos experimentos que muestran cómo reacciona el cerebro en condiciones de aislamiento o privación sensorial, expresión genética anormal, o lesiones, son célebres y frecuentemente citados. En tales condiciones ocurren reorganizaciones corticales, lo cual apunta a que los cambios morfológicos en la corteza visual son dirigidos por las demandas particulares de procesamiento cognitivo. Por ejemplo, se han reportado cambios en la corteza somatosensorial primaria, específicamente una organización topográfica más marcada, en ratas criadas en medios ambientes enriquecidos (Coq & Xerri 1998). Similarmente, en ratas criadas en espacios enriquecidos (con más túneles, escaleras y espacios de mayor amplitud) se ha reportado 25% más de espacio dendrítico para la sinapsis (Johansson & Belichenko 2002). En contraste, los resultados de experimentos en un medio ambiente visual pobre, son también conocidos, uno de ellos es el reporte sobre gatos expuestos visualmente a sólo rayas que van en una sola dirección, teniendo como consecuencia que las células visuales de esos gatos, pasado los periodos críticos de consolidación de la corteza visual, desarrollan una preferencia hacia el estímulo experimentado, es decir, rayas en una sola dirección, siendo prácticamente incapaces de reconocer rayas que van en la dirección opuesta (Blakemore & Cooper, 1970). Y este tipo de experimentos se basó en reportes de estudios ante completa privación visual de Wiesel & Hubel (1965a), quienes habían reportado algunos efectos que se dan en la corteza cerebral después de inducir ceguera unilateral y bilateral en gatos. La ceguera la produjeron durante los periodos críticos del desarrollo de gatos pequeños suturando el párpado de un ojo, encontrando que el ojo privado de estímulos mostraba una reducción en el número de células así como disminución de tamaño en la columna de dominancia ocular de la corteza visual primaria; mientras que en el ojo no privado se podía apreciar anatómicamente una dominancia en la corteza visual. De forma similar, estudios recientes de Berardi, Pizzorusso, Ratto & Maffei (2003) han confirmado que si un ojo es privado durante los periodos críticos de desarrollo ocurren cambios anatómicos importantes tales como: reducción irreversible de la agudeza visual, patrones atípicos de distribución neuronal a nivel de la corteza y dominancia ocular del ojo que no es alterado.

Estos experimentos muestran que en sujetos criados en medios ambientes pobres las conexiones de la corteza visual no se consolidan normalmente y la agudeza visual no se desarrolla apropiadamente. A partir de esto, se ha establecido que un medio ambiente rico o pobre produce cambios anatómicos significativos en la corteza sensorial.

He mencionado el caso del sistema visual, uno de los más genéticamente arraigados (y quizá más modularizados), con el propósito de ilustrar cómo las fuerzas medioambientales en forma de insumos específicos modifican las estructuras corticales, es decir, cómo los insumos ambientales específicos conllevan a la consolidación de la arquitectura cerebral y, por lo tanto, cómo productos cognitivos que dependen del sistema visual pueden fácilmente explicarse conjugando y enfatizando tanto causas próximas como causas últimas; posteriormente las estructuras cerebrales (sensoriales) consolidadas procesan funciones cognitivas para responder lo mejor posible a las demandas de procesamiento ambiental. Ahora bien, si estas modificaciones anatómico-ambientales le ocurren a uno de los sentidos más genéticamente determinados (y modularizados) que tenemos, ¿qué podemos esperar que les suceda a los procesos cognitivos más recientes en términos evolutivos?, aquellos que están menos arraigados (y menos modularizados). Si un mecanismo tan genéticamente cargado como la visión es maleable y susceptible de ser descrito tomando en cuenta las causas próximas de su consolidación, entonces se esperará que otros mecanismo cognitivos menos arraigados y evolutivamente mucho más recientes sean aún más maleables, y con ello que sean más propensos a explicarse apelando en primer lugar a causas próximas.

Esta segregación de funciones (modularidad) basada más en la especialización funcional como respuesta al ambiente, esto es, explicable por causas próximas, es consistente con la evidencia de funciones cognitivas adquiridas y la subsecuente especialización neuronal de la lectura, escritura y otros procesos cognitivos, tal como lo describen Polk & Hamilton (2006), quienes se enfocan en la modularidad neural dependiente de la experiencia en la lectura, escritura y la aritmética, apoyando la idea de que la experiencia puede llevar a la conformación de nuevos módulos funcionales y anatómicos en el cerebro humano.

De forma similar, Petersson & Reis (2006) proveen resultados cognitivos y neuroanatómicos de neuroimagen funcional que indican que la educación formal modulariza el cerebro, de tal modo que los adultos con educación formal desarrollan módulos neuronales (forzados por una instrucción explícita y sistemática en forma de demandas de procesamiento específico) dedicados a funciones cognitivas específicas, tales como la lectura y la escritura. Notoriamente, las neuroimágenes que estos autores proveen muestran que los sujetos no alfabetizados en edad temprana procesan las habilidades de lectura y escritura activan diferentes áreas cerebrales con respecto a los sujetos alfabetizados en edad escolar temprana. Sus estudios PET indicaron que en el grupo alfabetizado a edad temprana había una activación más prominente en la región parietal inferior del hemisferio izquierdo (área de Brodmann 40 <BA 40>), activación bilateral en la corteza insular anterior (BA 14/15), y en la corteza opercular frontal inferior derecha (BA 24/32), el ganglio basal izquierdo, la parte central anterior del tálamo e hipotálamo, y en la parte central del cerebelo; en contraste, en el grupo no alfabetizado en edad temprana había una activación significativa únicamente en la región frontal del hemisferio derecho (BA 10).[12]

Conclusión

Acabamos de ver que el sistema visual es uno de los sentidos más genéticamente enraizados que tenemos, es también un candidato ideal para estudiar la modularidad cerebral y cognitiva, en tanto que la visión es fundamental para una amplia gama de procesos cognitivos. Hemos examinado también que la evidencia empírica del sistema visual indica que, además de su amplia determinación genética, este sistema es fuertemente consolidado con base en las demandas de procesamiento ambiental. Por lo que podemos esperar que esto último sea aún más cierto para los productos cognitivos complejos y evolutivamente recientes.

cerebroeduardo 300Vimos también que los módulos deben entenderse en su sentido más amplio, donde interactúan genotipo, fenotipo y medio ambiente.[13]Así, se argumentó que la cognición –y la evolución en general– se basa más en la experiencia que en su pasado evolutivo. Estas aseveraciones se fortalecieron con la evidencia de segregación de funciones dependiente del ambiente en procesos como la lectura y la escritura.

Retomemos la caracterización inicial de Mayr según la cual los biólogos funcionalistas estarían preocupados por el estudio de las causas próximas mientras que los biólogos evolucionistas estarían preocupados por el análisis de las causas últimas; esto es, las causas próximas explican la función adaptativa de los caracteres biológicos y preguntas respecto al cómo, mientras que las causas últimas implican la formulación de hipótesis acerca de sus posibles orígenes evolutivos y preguntas del tipo por qué o para qué. La sugerencia es que para comprender la cognición actual es necesario estudiar en primer lugar las causas próximas sin que ello implique obligatoriamente un acoplamiento de éstas con sus causas últimas, si bien el estudio de las causas últimas podría venir aparejado. Es así que tenemos una aproximación más bien funcionalista al estudio de la cognición, en el sentido de que las respuestas a un medio local determinado se da en un contexto funcional –y no en un contexto seleccionista clásico–.

La necesidad del estudio de las causas próximas es aún mas evidente si consideramos que la mayoría de los estudios de la cognición se basan en los patrones de disfunción o desórdenes cognitivos, donde la única posibilidad de comprender la disfunción proviene de estudiar cuidadosamente las causas próximas, como son los factores ambientales del neurodesarrollo del sujeto, las fallas en la comunicación sináptica, las disfunciones residuales, etc.; estudios que tendrían problemas aún mayores si se comenzara estudiando las causas últimas.

Tomar en serio la evidencia de especialización funcional e influencia medioambiental, es decir, estudiar con detalle las causas próximas, es de gran ayuda para entender cómo se forman las habilidades cognitivas o módulos que tenemos. En conclusión, para dar cuenta de la mayor parte de los módulos o capacidades cognitivas que poseemos actualmente es más sensato y efectivo estudiar en primer lugar sus características y causas próximas, para quizá posteriormente preguntarnos cuál es el papel que pudieron tener esas capacidades cognitivas (si es que existían) en el pasado evolutivo de nuestros ancestros.

Notas al pie:

[1] La disociación de funciones cognitivas es un método empírico basado en el estudio de pacientes con déficits cognitivos, ya sean aquellos que son resultado de un problema del neurodesarrollo, o de alguna lesión cerebral. Una disociación simple ocurre cuando después de un daño en la región cerebral ‘Rx’, se observa que el paciente S1 presenta un deterioro cognitivo en el desempeño de la tarea ‘tA’, pero no presenta fallas considerables al desempeñar la tarea ‘tB’ o las demás tareas, a partir de lo cual se infiere que la ‘tA’ se encuentra dañada selectivamente y disociada de las demás tareas. Una disociación doble o cruzada ocurre cuando adicionalmente hay otro paciente S2 con un daño cerebral en la región ‘Ry’ que manifiesta un deterioro cognitivo en el desempeño de la tarea ‘tB’, pero no presenta fallas considerables al ejecutar la tarea ‘tA’. A partir de ello se infiere que la ‘tA’ y la ‘tB’ están disociadas. La doble disociación es un método muy útil en la neuropsicología para estudiar o descartar la existencia de interacciones cruzadas entre tareas cognitivas; aunque más específicamente la doble disociación busca probar la existencia de funciones cognitivas independientes o procesos cognitivos separados. Frecuentemente se ha señalado que la doble disociación no es una prueba de la existencia de funciones cognitivas separadas e independientes, sino un supuesto que se debe evaluar con base en evidencia de diversas disciplinas.

[2] El antecedente de la distinción entre causas próximas y causas últimas podría remontarse hasta Aristóteles. En el libro II de los “Analíticos Segundos” de sus Tratados de Lógica (El Organon), Aristóteles postuló la existencia de cuatro principios explicativos, causas, o tipos de cambio, a partir de como se nos presenta una cosa o fenómeno: si la cosa es tal cosa (sus atributos); por qué es tal cosa; si existe (si hay o no un medio para ella); y lo que es la cosa. Similarmente, en el capítulo 2 del libro V de la Metafísica, afirmó que son cuatro las causas responsables del orden que observamos: 1) la causa material de que esta hecha la cosa, por ejemplo, la madera o bronce de una escultura; o la madera, cristal, cemento y otros materiales de que está hecha una casa; 2) la causa eficiente que es aquella por la cual la cosa adquiere existencia, es decir, el sujeto que la causa, por ejemplo, el artista que esculpe o los trabajadores que construyen una casa; 3) la causa formal que explica el fenómeno en términos de su forma, plan, diseño o arreglo de los materiales, es decir, la organización interna de sus elementos constitutivos, por ejemplo, el diseño arquitectónico y los planos serían la causa formal de una casa, y; 4) la causa final que es el fin o propósito de la cosa, por ejemplo, el fin de una escultura es representar a un sujeto particular y el fin de una casa es albergar personas. Suelen agruparse las causas en material y formal, y eficiente y final, dado que estas últimas dependen de un sujeto, mientras que las dos primeras son intrínsecas al objeto.

[3] Según algunos expertos (Beatty 1994; Thierry 2005), Mayr tomó la formulación en biología de causas próximas/últimas de Baker, J. R. (1938), quien a su vez debió haberla tomado de dos teóricos, Huxley, J. S. (1916) que oponía explícitamente causas inmediatas y últimas; y de D’Arcy Thompson (1917) quien distinguía entre mecanismo y teleología como las dos partes que se unen para dar la totalidad de la naturaleza.

[4] Aunque solía aceptarse que las causas próximas completan las causas últimas, tal como creía Mayr, hoy en día hay debate a este respecto, entre otras razones porque tal esquema dual no parece encajar con las escalas de tiempo de la evolución, ni con las procesos epigenéticos, ni con las extinciones masivas donde el éxito depende más de adaptarse a un medio ambiente cambiante que de la promoción de los caracteres. Asimismo, tal dicotomía implica un pan-seleccionismo y es ciega a mecanismos distintos a la selección natural, como la deriva genética o la herencia ambiental. Por ello adoptarla es contraproducente, pues pone el énfasis en la separación y no permite integrar mecanismos, desarrollo, adaptación y contingencia histórica (Thierry 2005).

[5] Otros autores han ubicado el “módulo deductivo” en otras regiones del cerebro; o bien han negado la existencia de un módulo del razonamiento, argumentando que el razonamiento humano requiere varios y diversos componentes y procesos que se configuran dinámicamente dependiendo del tipo de tarea y medio ambiente específico con el que se enfrenta el sujeto (Grafman & Goel 2003, p. 879; Goel 2007, p. 440). Esta falta de consenso en la localización de funciones cerebrales usualmente se adjudica a diversas situaciones que se presentan en las propias investigaciones, como pueden ser: errores en las técnicas de medición, fallas en la respuesta hemodinámica de la fMRI, diseños experimentales pobres, análisis estadísticos defectuosos, etc. Similarmente, ha sido subrayado que aun cuando las activaciones de los estudios experimentales traten de replicarse, sus resultados nunca pueden ser idénticos (Goel 2007, p. 437 y ss.), esto es, que generalmente los distintos estudios reportan diferentes activaciones frente a la misma tarea de razonamiento (por ejemplo, ante un modus ponens).

[6] La cuestión es que difícilmente se puede extrapolar las condiciones de una primera escala de tiempo a una posterior. Enfatizando el hecho de que los procesos operan en distintas escalas, Gould (1985) propuso separar más bien tres estratos de tiempo: momentos ecológicos, tiempo geológico normal (en millones de años) y extinciones masivas periódicas; cada uno de estos tiene sus propias reglas y principios, especialmente el tercero, pues éste podría deshacer lo que se haya acumulado en el primer y/o segundo estrato. De modo que para Gould (1985) no se puede esperar que haya una misma fuente de causalidad operando en todas las escalas, ni continuidad en la naturaleza o en el tiempo, pues los sistemas suelen ir en direcciones opuestas que no apuntan siempre hacia el equilibrio o el progreso.

[7] Una formulación muy difundida y sencilla de este asunto se encuentra en David J. Buller (2008), donde dicho autor señala algunas falacias de la psicología evolucionista popular, posiblemente fundada en un evolucionismo popular. La primera falacia que señala es que el análisis de los problemas adaptativos del pleistoceno pueda darnos las claves acerca del diseño de la mente, puesto que tal análisis no arroja información interesante para la cognición. Buller defiende que tales descripciones son puramente especulativas porque tenemos poca evidencia de las condiciones bajo las cuales ocurrió la evolución humana temprana. De acuerdo con él, sería necesario, en primer lugar, conocer los rasgos psicológicos de nuestros ancestros. Para una formulación más profunda véase Buller (2005).

[8] Samir Okasha (2003) ha puesto en duda y ofrecido buenos argumentos en contra de las críticas de Fodor a la psicología evolucionista, y más aún en contra de Cosmides & Tooby, concluyendo que Fodor no logra mostrar que un enfoque fuertemente darwiniano para la cognición sea “intelectualmente indefendible”.

[9] Como Sperber (2002) lo expone: “no hay nada obvio acerca de la organización de la mente/cerebro, por ello cualquier tipo de evidencia es bienvenida, como es el caso de la perspectiva evolucionista. Esta perspectiva nos permite también tener una descripción de la modularidad más amplia y comprensiva”.

[10] Lewontin (1991, p. 107-108) adjudica a Darwin la distinción entre nature y nurture –si bien fueron más precisamente los neodarwinistas quienes la acuñaron–, y con ello la idea de que lo que está adentro y lo que está afuera obedece a distintas leyes. Antes de Darwin, con Lamarck, se creía que lo que estaba afuera y lo que estaba adentro se influían mutuamente o, lo que es similar, que cambios en el medio ambiente causaban cambios en el cuerpo o comportamiento del individuo y que tales cambios podían pasar a la siguiente generación. Sin embargo, en las historias oficiales del darwinismo suele dejarse de lado su lamarckismo.

[11] La plasticidad cerebral puede definirse mínimamente como un fenómeno adaptativo en el cual ocurren cambios estructurales en el cerebro debido a las presiones ambientales que enfrenta el sujeto particular. A pesar de que la plasticidad cerebral disminuye con la edad, la corteza cerebral humana está siempre luchando por adaptarse a las circunstancias ambientales.

[12] El mencionado estudio comparó con PET la repetición verbal inmediata de palabras y pseudopalabras en ambos grupos, encontrando que no había una correlación entre el patrón de activaciones cerebrales de uno y otro grupo (Petersson & Reis, 2006, pp. 295-296).

[13] Aunque en estricto sentido esta aproximación sería más bien compatible con la visión de Ho & Saunders (1979), según la cual el sistema epigenético pertenece al fenotipo más que al genotipo, pues el sistema epigenético interactúa con el medio ambiente, que a su vez genera variaciones sobre las cuales puede actuar la selección natural.

Referencias:

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