Creación cerebral de la mente

¿Cómo emerge la mente de la actividad del cerebro? Es la pregunta por antonomasia que tratan de contestar los científicos que se dedican a las neurociencias. Para algunos podría no haber respuesta, para otros ningún problema debe resistirse si se dispone de la teoría y técnica adecuadas. El estudio presenta dificultades ingentes porque, mientras el cerebro es una entidad exterior, la mente es subjetiva; sin embargo, el abismo que media entre los estados mentales y los fenómenos físicos podrá salvarse probablemente –creemos-, cuando la neurología nos proporcione tantos conocimientos como la psicología. No todos los científicos sostienen esta opinión, algunos continúan convencidos de que la conciencia no puede ser estudiada; entre unos y otros, por lo menos, hay un acuerdo común: la mente guarda relación con el cerebro y no con el corazón, como creía Aristóteles. ¡Menos mal!

El punto más enigmático consiste en la explicación de la conciencia; conciencia que puede adaptar múltiples formas, desde la experiencia del dolor hasta la percepción de uno mismo; hasta hace poco se consideraba un tema tabú, porque los científicos presumían que era demasiado esquivo para someterlo a la investigación experimental; y aunque algunos todavía sostienen la distinción entre alma y cuerpo, la mayoría cree que todas las propiedades de la mente, incluso su atributo más misterioso, la conciencia, depende del modo como funcionan grandes conjuntos neuronales. Así lo afirma Francis Crick: “nuestros gozos y nuestras penas, nuestros recuerdos y nuestras ambiciones, nuestro sentido de identidad personal y de libre albedrío, no son en realidad sino la conducta de vastos ensamblajes de neuronas”.

Otro investigador, Antonio Damasio, propone una hipótesis sugerente para explicar el yo; el propio cerebro contiene un medio físico para representar la estructura y el estado del conjunto del organismo: genera una película, como metáfora del conjunto de las diversas imágenes sensoriales. La conciencia –argumenta el profesor Damasio- sería parte de la película, y no algo ajeno a ella; y residiría, no sobra decirlo, en unos conjuntos concretos de neuronas. La mente, entonces, podría ser una propiedad emergente, similar a la luz láser o la superconductividad: el yo está en la película o no está, sin términos medios. 

Cuando comprendamos la mente humana, la concebiremos como el más complejo de los fenómenos biológicos de la naturaleza, y no como un misterio. Nuestros descendientes lo harán… espero.

Preguntas cosmológicas fundamentales

     Cualquier astrónomo aficionado sabe que muchos aspectos esenciales de la cosmología permanecen ignorados. ¿Cuáles pueden resolverse mediante los instrumentos astronómicos actuales? Los científicos de la Agencia Espacial Europea y del Observatorio Europeo Austral acordaron crear un grupo con la misión de evaluar este problema; en el 2006 el equipo seleccionado publicó un informe en el que planteaba cinco preguntas cosmológicas fundamentales, susceptibles de ser resueltas por vía experimental.

     Al comienzo del universo había tantas partículas como antipartículas, no sucede lo mismo hoy; hay varios miles de millones de fotones de radiación por cada partícula de materia (electrón y protón) y casi no hay antielectrones ni antiprotones. Primera pregunta: ¿Cómo surgió la asimetría entre la materia y la antimateria?

     Conocemos la densidad de la materia oscura, e ignoramos sus componentes, aunque disponemos de argumentos para descartar los neutrinos y también los objetos compactos e invisibles, como las enanas blancas, las estrellas de neutrones y los agujeros negros. Segunda pregunta: ¿De qué se compone, pues, la materia oscura?

     El hallazgo de que el vacío tiene una densidad de energía es el resultado experimental más difícil de entender en la cosmología; un físico puede calcular la densidad de energía del vacío y un cosmólogo medirla; el problema consiste en que el valor calculado es un diez seguido de ciento veinte ceros superior al valor medido: la peor estimación de la historia de la física. Tercera pregunta: ¿Qué es, entonces, la energía oscura?

     Los físicos suponen que un instante después del Big-Bang, el cosmos se dilató un factor gigantesco antes de comenzar su expansión normal; esta idea explica numerosas características del universo, pero falta una prueba que la confirme y, por si fuera poco, existen varios modelos explicativos. Cuarta pregunta: ¿Comenzó nuestro universo con una inflación?

     Y por último, ignoramos si las leyes físicas son idénticas en cualquier lugar del universo e inmutables durante todo el tiempo. Quinta pregunta: ¿Las constantes fundamentales de la naturaleza permanecen invariables?

     Ahora, en el siglo XXI, escudriñan el cielo telescopios que, además de luz visible, captan ondas de radio, microondas, infrarrojos, ultravioleta, rayos X y rayos gamma; no me olvido de los detectores de rayos cósmicos, ni de los detectores de neutrinos y de ondas gravitatorias que se están construyendo, tampoco que los instrumentos astronómicos unas veces se colocan en la superficie terrestre y otras en satélites. ¿Cuándo nos proporcionarán las respuestas?

Hermosos colores del cielo

El escritor, tendido en un prado de montaña o tirado sobre las arenas de una playa, ha admirado el bello azul del cielo. ¿Alguna vez el lector curioso se ha preguntado por qué ese color? Nuestros ojos reciben la luz solar por una vía indirecta: las moléculas de la atmósfera captan la luz y a continuación la difunden; como la intensidad de la luz difundida es inversamente proporcional al tamaño de su longitud de onda, los colores azules, añil y violeta (de longitud de onda corta) se difundirán mucho y los colores rojo, naranja, amarillo y verde (tienen longitud de onda larga) poco. En resumen: el cielo nos parece azul porque las moléculas de la atmósfera difunden preferentemente el color azul.

¿Y los hermosísimos colores del alba o del ocaso? En ausencia de atmósfera, la luz del Sol sería blanca; pero como la luz se difunde al atravesar la atmósfera, en los amaneceres y crepúsculos, como el espesor de la atmósfera que atraviesa la luz solar es doce veces mayor que al mediodía, se difundirán mucho (y se perderán) los azules, añiles y violetas, y permanecerán los naranjas y rojos.

No tan espectaculares, pero igualmente interesantes resultan los colores de las nubes; presentan una completa escala de grises entre el blanco y el negro; no hay otros colores porque las gotitas de agua que las constituyen difunden sin diferencia todos los colores de la luz del Sol. Igual que el cristal de una ventana deja pasar menos luz cuanto más grueso es; cuanto mayor sea una nube y más cargada de agua esté, más gotas contendrá; como cada una absorbe un poquito de luz, la atravesará menos luz y más oscura parecerá. Nada tiene de extraño, entonces, que las nubes oscuras -pueden absorber hasta un noventa y cinco por ciento de la luz- anuncien lluvia, y la nubes blancas no traigan tan indeseado, -para los veraneantes-, meteoro.

Quizá sorprenda al curioso lector saber que, para algunos pueblos, identificar los colores de las nubes sea fundamental para su supervivencia; porque las nubes también pueden adquirir otras tonalidades, cuando la luz que difunden no proviene directamente del Sol, sino del reflejo del mar o de la tierra. Los esquimales se fijan en la ligera coloración verdosa de las nubes -resultado del reflejo del océano- para identificar el agua libre donde navegar; hacían lo mismo los antiguos navegantes polinesios para orientarse en alta mar, observaban la tonalidad de las nubes, para encontrar tierra firme.

¿Animal o vegetal?

Todos creemos distinguir entre los animales y las plantas; no hay más que pensar en un atún y una rosa, en un cuervo y un roble o en un lobo y un helecho. ¿En qué aspectos fundamentales difieren los miembros de ambos reinos? Quizá lo más prodigioso de los vegetales sea su aptitud para convertir el dióxido de carbono atmosférico, el agua y los minerales disueltos en sabrosos azúcares, suculentas grasas y alimenticias proteínas, con la ayuda de la energía que obtienen de la luz del Sol. Si alguien nos asegurase que un animal poseía esa capacidad, cualquier científico sensato se mofaría de la incultura de su interlocutor. Esto justifica la fascinación, o mejor, la incredulidad, de la comunidad científica cuando se enteró de las facultades de la Elysia chlorotica, un molusco de color verde y cuatro centímetros y medio de longitud que fue descrito por vez primera en el año 1870. Este caracol –o babosa- marino que vive en la costa atlántica de EEUU, en las dos primeras semanas de su ciclo vital se alimenta de pequeñas algas: hasta ahora todo parece normal, aparentemente, salta la sorpresa cuando comprobamos que este asombroso animal separa los cloroplastos (que efectúan la fotosíntesis) de las algas, y los retiene intactos en las células cercanas a su aparato digestivo; no sólo eso, una vez ha almacenado suficientes, esta inverosímil babosa no necesita comer nunca más; sobrevive durante meses, hasta completar el año de vida, recolectando energía solar y aire disuelto en el agua, como si fuera una planta. ¡Insólito!

En el año 2010 el científico Sydney Pierce anunció un nuevo descubrimiento: en el genoma de este inaudito caracol había genes de las células del alga; ello significaba que el animal se las había ingeniado para transferir ADN del alga a sus células, por un mecanismo todavía ignorado. La transferencia de genes, habitual entre las bacterias, resulta muy rara entre animales y vegetales; debo recordar, sin embargo, que, en los albores de la vida, las células antecesoras de las plantas se tragaron unas bacterias que, afortunadamente, no ingirieron, al contrario, se asociaron con ellas y ahora son los cloroplastos que les permiten vivir de la luz. ¡Viva la solidaridad!

Reconozcámoslo, el verde caracolillo no había recibido un trato justo: se habían menospreciado sus increíbles y extravagantes habilidades.

Verdades ambiguas

El ingenioso lector que se entretiene leyendo estas páginas sabe que la luz se propaga en línea recta. Si le preguntase de qué argumentos dispone para sustentar su opinión, probablemente recordaría que podemos ver los rayos de luz rectilíneos, bien en los ambientes polvorientos bien en el aire saturado de humedad; o quizá, aludiría a que, si interponemos un cuerpo opaco en el camino de la luz, obtendríamos su sombra en una pantalla, o acaso mencionaría los eclipses. La teoría de que la luz viaja en línea recta explica éstas y otras observaciones. Sin embargo, los físicos han comprobado que la luz no siempre se comporta así; cuando atraviesa un obstáculo puntiagudo o una abertura estrecha, el rayo se curva ligeramente. El fenómeno -técnicamente llamado difracción- es responsable de que, al mirar a través de un agujero muy pequeño, todo el panorama se vea distorsionado; también de que, cuando la luz atraviese una pequeña abertura circular, no se produzca un punto brillante como imagen, sino un disco difuso rodeado por anillos concéntricos. Estos hechos nos indican que la teoría de la propagación en línea recta no puede aceptarse como totalmente cierta: la luz se inclina ligeramente cuando bordea los obstáculos, aunque la curvatura sea tan minúscula que podamos despreciarla en muchos casos. La primera teoría es, entonces, una aproximación, que mejoraremos sólo cuando los fenómenos que estudiemos nos lo exijan. ¿Mienten los científicos cuando afirman que el camino de la luz es recto? No, numerosas veces los físicos, ante la alternativa de usar diversas teorías para explicar un fenómeno, siempre que pueden, escogen la más sencilla.

La difracción no sólo es útil para disertar sobre lo mentirosos que pueden ser los físicos; debemos recordar que muchos instrumentos ópticos, nuestros ojos incluidos, tienen aberturas circulares y que, por tanto, el fenómeno limita el aumento de los telescopios y microscopios. La difracción de la luz por pequeñas gotas de agua, o por los cristalitos de hielo presentes en las nubes, también explica la corona, el brillante anillo de luz que a veces se ve alrededor de la Luna. Y aún hay más, este ubicuo fenómeno proporciona una poderosa herramienta para el estudio de la geometría de los objetos minúsculos e invisibles: concretamente, la estructura del ADN, la famosa molécula que contiene los genes, se reveló mediante el estudio de la difracción de los rayos X que lo atraviesan.