La ciencia plantea rutinariamente teorías y luego las bombardea con datos hasta que sólo queda una en pie. En la incipiente ciencia de la conciencia aún no ha surgido una teoría dominante. Más de 20 todavía se toman en serio.

No es por falta de datos. Desde que Francis Crick, el codescubridor de la doble hélice del ADN, legitimó la conciencia como tema de estudio hace más de tres décadas, los investigadores han utilizado una variedad de tecnologías avanzadas para sondear los cerebros de los sujetos de prueba, rastreando las firmas de la actividad neuronal que podría reflejar la conciencia. La avalancha de datos resultante ya debería haber aplanado al menos las teorías más endebles.

Hace cinco años, la Templeton World Charity Foundation inició una serie de “colaboraciones adversas” para lograr que comenzara la atrasada limpieza. En junio pasado se vieron los resultados de la primera de estas colaboraciones, que enfrentó dos teorías de alto perfil: la teoría del espacio de trabajo neuronal global (GNWT) y la teoría de la información integrada (IIT). Ninguno de los dos resultó ganador absoluto.

Los resultados, anunciados como el resultado de un evento deportivo en la 26ª reunión de la Asociación para el Estudio Científico de la Conciencia (ASSC) en la ciudad de Nueva York, también sirvieron para resolver una apuesta de 25 años entre el viejo colaborador de Crick, el neurocientífico cristobal koch del Instituto Allen de Ciencias del Cerebro y el filósofo David Chalmers de la Universidad de Nueva York, quien acuñó el término “el problema difícil” para desafiar la presunción de que podemos explicar el sentimiento subjetivo de la conciencia analizando los circuitos del cerebro.

En el escenario del Skirball Center de la Universidad de Nueva York, tras interludios de música rock, una actuación de rap sobre la conciencia y la presentación de los resultados, el neurocientífico aceptó la apuesta del filósofo: los correlatos neuronales de la conciencia aún no estaban definidos.

Sin embargo, Koch proclamó: "Es una victoria para la ciencia".

¿Pero lo fue? El evento ha recibido críticas mixtas. Algunos investigadores señalan que no se han podido probar de manera significativa las diferencias entre las dos teorías. Otros destacan el éxito del proyecto a la hora de impulsar la ciencia de la conciencia, tanto al ofrecer conjuntos de datos grandes, novedosos y hábilmente ejecutados como al inspirar a otros concursantes a participar en sus propias colaboraciones adversas.

Los correlatos de la conciencia

Cuando Crick y Koch publicaron su artículo emblemático En “Hacia una teoría neurobiológica de la conciencia”, de 1990, su objetivo era colocar la conciencia (durante 2,000 años el terreno de juego de los filósofos) sobre una base científica. Sostuvieron que la conciencia en su totalidad era un concepto demasiado amplio y controvertido para servir como punto de partida.

En cambio, se centraron en un aspecto científicamente tratable: la percepción visual, que implica volverse consciente de ver, por ejemplo, el color rojo. El objetivo científico era encontrar los circuitos que se correlacionaban con esa experiencia o, como ellos decían, los "correlatos neuronales de la conciencia".

Descifrar las primeras etapas de la percepción visual ya había demostrado ser un terreno fértil para la ciencia. Los patrones de luz que inciden sobre la retina envían señales a la corteza visual en la parte posterior del cerebro. Allí, más de 12 módulos neuronales distintos procesan las señales correspondientes a los bordes, el color y el movimiento de las imágenes. Sus resultados se combinan para construir una imagen dinámica final de lo que vemos conscientemente.

Lo que confirmó la utilidad de la percepción visual para Crick y Koch fue que el último eslabón de esa cadena (la conciencia) podía separarse del resto. Desde la década de 1970, los neurocientíficos conocen personas con “visión ciega” que no tienen experiencia visual debido a un daño cerebral, pero que pueden navegar por una habitación sin chocar con obstáculos. Si bien conservan la capacidad de procesar una imagen, les falta la capacidad de ser conscientes de ella.

Todos nosotros podemos experimentar una forma de esta desconexión. Consideremos la conocida ilusión óptica que puede percibirse como un jarrón o dos caras de perfil. En cualquier momento podemos verlo sólo como uno o el otro. Algo en la forma en que nuestro cerebro procesa las percepciones nos impide ser conscientes de ambas simultáneamente.

Los psicólogos experimentales pueden aprovechar esa peculiaridad mediante el fenómeno de la rivalidad binocular. Nuestro cerebro normalmente no tiene problemas para combinar las imágenes superpuestas y ligeramente diferentes que recibe del ojo izquierdo y derecho. Pero si las imágenes son muy diferentes, en lugar de fusionarse, se convierten en rivales: primero una imagen domina nuestra percepción, luego la otra. Cuando el neurocientífico Nikos Logotetis del Instituto Max Planck de Cibernética Biológica describió la rivalidad binocular en 1996, Crick estaba tan emocionado que proclamó que los correlatos neuronales de la conciencia se encontrarían a finales del siglo XX. (Un entusiasmo similar llevó a Koch a apostar por Chalmers).

Durante las últimas dos décadas, escáneres cerebrales cada vez más sofisticados han monitoreado a los sujetos de prueba mientras sus percepciones eran manipuladas durante los estudios de la conciencia. Los goteos de datos se han convertido en cascadas, pero en lugar de desaparecer, las teorías de la conciencia se han multiplicado.

Una amplia división entre estas muchas teorías es que algunas de ellas, como GNWT, requieren la participación de las partes del cerebro que permiten la cognición, donde “pensamos”, mientras que la IIT y otras afirman que los correlatos neuronales dependen de áreas del cerebro involucradas en percepción, donde “sentimos”. Las ideas a menudo se describen casualmente como teorías “de la parte frontal del cerebro” versus teorías “de la parte posterior del cerebro” (aunque la distinción anatómica real es menos tajante que eso). Esta intrigante bifurcación hace eco de viejos desacuerdos filosóficos sobre si la conciencia se trata de pensar, como en “Pienso, luego existo” de Descartes, o de “no pensar”, como en el estado que experimenta un yogui en meditación.

Al neurocientífico Stanislas Dehaene del Collège de France, el principal arquitecto de GNWT, el pensamiento es una parte central del estado consciente. Refiriéndose al IIT, me dijo: “Hay una gran diferencia entre nuestras teorías. No creo en la conciencia purificada”.

GNWT sostiene que un pequeño subconjunto de la información que procesamos constantemente de manera inconsciente se selecciona para pasar a través de un cuello de botella hacia un “espacio de trabajo” consciente. Allí, la información se integra y se transmite a otras áreas del cerebro para que esté disponible globalmente para la toma de decisiones y el aprendizaje. "El 'espacio de trabajo' está ahí para una función", dijo Dehaene. Dado que la toma de decisiones y el aprendizaje son responsabilidades de la corteza prefrontal, la parte frontal del cerebro se considera crucial para la conciencia.

El germen de la idea fue propuesto originalmente en 1988 por el psicólogo bernardo baars, ahora en la Sociedad de Ciencias del Cerebro y la Mente, quien vio una analogía con la "pizarra" de las primeras arquitecturas de sistemas de inteligencia artificial donde programas independientes compartían información. Luego, Dehaene relacionó esa plantilla conceptual con los hallazgos de la neurociencia de vanguardia y utilizó modelos computacionales para desarrollar GNWT.

IIT no hace analogías con la arquitectura de IA. Julio Tononi, neurocientífico y psiquiatra de la Universidad de Wisconsin, Madison, desarrolló la teoría partiendo de cinco axiomas sobre la conciencia: es intrínseca a la entidad que la tiene; su composición es estructurada; es rico en información; está integrado en lugar de ser reducible a componentes; y es excluyente de otras experiencias. Luego desarrolló descripciones matemáticas que se ajustaran a esos axiomas. Para Tononi y otros teóricos del IIT, la estructura neuronal más consistente con esos descriptores matemáticos es una arquitectura en forma de cuadrícula asociada con regiones sensoriales, a la que han denominado "zona caliente".

Pero GNWT e IIT son sólo dos de las teorías que ubican elementos clave de la conciencia en polos opuestos del cerebro. Hay otros conceptos cognitivos que se encuentran en la parte frontal del cerebro, incluidas varias teorías de orden superior (HOT) y la teoría de la inferencia activa, y una variedad de conceptos sensoriales que se encuentran en la parte posterior del cerebro, como las teorías de primer orden estrechamente relacionadas. y teorías localistas.

Eliminar algunos de ellos probando sus predicciones con datos de cerebros vivos puede parecer una simplicidad en sí misma. Lamentablemente, eso no ha resultado ser cierto.

Encontrar lo que buscan

Durante años, los investigadores idearon experimentos inteligentes en los que los sujetos de prueba informaban cuando tomaban conciencia de un objeto mientras se utilizaban trucos psicológicos o ilusiones para distraerlos. Esos resultados a menudo mostraron que el momento de la percepción consciente se correlacionaba con la actividad en la corteza prefrontal, favoreciendo algo así como un GNWT u otra explicación frontal del cerebro. Pero los filósofos y experimentadores comenzaron a quejarse de que esos estudios podrían estar midiendo la actividad neuronal asociada con la tarea de informar en lugar de la conciencia misma.

Por lo tanto, se desarrollaron paradigmas de “no informe” como solución alternativa. Uno popular involucraba rivalidad binocular. Si se muestra una cara que se mueve hacia la izquierda al ojo izquierdo de un sujeto de prueba y una casa que se mueve hacia la derecha a su ojo derecho, su percepción consciente cambiará entre las dos imágenes. Los investigadores pueden identificar la imagen percibida sin un informe siguiendo la dirección en la que se mueven los ojos. Los datos de la época sugerían que en estos paradigmas de no informe, la señal de la percepción consciente se localizaba en la parte posterior del cerebro.

Sin embargo, los teóricos rara vez se dejaron convencer por ninguno de los experimentos y datos. En una revisión de 2016, el grupo del IIT descartó los experimentos basados ​​en informes por considerarlos metodológicamente defectuosos. El debate continuó en 2017 con artículos contradictorios en el Journal of Neuroscience. En uno de ellos, Hakwan Lau, ahora en el Centro Riken de Ciencias del Cerebro en Japón, y sus colegas ofrecieron la respuesta de que los paradigmas de no informe estaban plagados de variables de confusión.

Una complicación adicional fue que los resultados experimentales dependían del tipo de técnica de registro cerebral utilizada. Esto no es sorprendente, ya que cada tecnología proporciona una lente diferente al cerebro. La resonancia magnética funcional (fMRI), por ejemplo, rastrea el flujo sanguíneo y ofrece una buena resolución espacial, pero es demasiado lenta para seguir el ritmo del parloteo entre las neuronas. La magnetoencefalografía (MEG), por otro lado, rastrea el parloteo cerebral pero tiene una resolución espacial más pobre. También marca la diferencia si los investigadores miden la intensidad de la señal en ubicaciones específicas del cerebro o analizan patrones en áreas más amplias.

El resultado fue que, a pesar de la gran cantidad de datos experimentales reunidos para estudiar los correlatos de la conciencia, las incertidumbres dieron a los teóricos espacio para afirmar que los datos apoyaban sus explicaciones preferidas.

Liad Mudrik, neurocientífico de la Universidad de Tel Aviv, cree que parte del problema radica en la forma en que se diseñaron (y a menudo se siguen diseñando) los estudios. Una encuesta reciente realizada por su estudiante de doctorado. Itay Yaron examinó más de 400 experimentos de conciencia publicados y descubrió que era en gran medida posible predecir qué teoría sería respaldada únicamente sobre la base del diseño del experimento, sin saber nada sobre los resultados.

Colaboración adversaria

Hace cinco años, David Potgieter, jefe de la sección de programas especiales de la Templeton World Charity Foundation, se sorprendió al descubrir que todavía había tantas teorías viables sobre la conciencia. Sintió que había llegado el momento de hacer algo al respecto.

Koch sugirió una competencia cara a cara, que a veces se había utilizado para resolver controversias en física. También hubo precedentes en psicología. En la década de 1980, el investigador en psicología Daniel Kahneman de la Universidad de Princeton acuñó el término “colaboración adversa” para describir ejercicios en los que científicos con puntos de vista opuestos desarrollaban experimentos en conjunto. Al trabajar juntos, podrían suavizar los desacuerdos sobre objetivos y metodología que podrían socavar las conclusiones del trabajo. (Kahneman dio con este enfoque mientras resolvía una disputa teórica que estaba teniendo con su colega psicóloga y esposa, Ana Treisman.)

Potgieter tenía muchas ganas de intentarlo. En marzo de 2018, él y Koch organizaron un taller de fin de semana en el Instituto Allen en Seattle para 14 participantes. Incluía a tres teóricos (Dehaene, Tononi y Lau, que defiende los HOT), así como a Chalmers y otros dos filósofos, cuatro psicólogos, dos neurocientíficos, un neurólogo y Potgieter como representante de la Fundación Templeton. Su tarea era diseñar en colaboración nuevos experimentos para limar todas las arrugas del pasado y discriminar claramente entre las teorías.

Tres de los psicólogos: Mudrik, Lucia Meloni del Instituto Max Planck y michael pits del Reed College en Portland, ya tenía un historial de cuestionar las teorías de la conciencia. “En algún momento, creo que Giulio sugirió: '¿Por qué ustedes tres no lideran el proyecto?'”, recordó Pitts. “No teníamos idea de lo que nos esperaba. Ha consumido nuestras vidas”.

Durante los siguientes nueve meses, las discusiones continuaron. Los teóricos profundizaron en sus teorías y ofrecieron nuevas predicciones, una de las contribuciones novedosas de la colaboración. Mudrik quedó impresionado por la disposición de los adversarios a negociar. “Se necesita mucho coraje; estás arriesgando tu cuello”, dijo.

El equipo ideó dos diseños experimentales para desentrañar las predicciones de IIT y GNWT. Nunca se les ocurrieron predicciones que fueran lo suficientemente diferentes como para separar GNWT y HOT, por lo que los HOT se dejaron para una colaboración adversa diferente que involucró a Lau y el filósofo de la Universidad de Nueva York. Bloque Ned, quien defiende las teorías de primer orden.

Tononi estuvo particularmente interesado en el diseño del primer experimento GNWT versus IIT. Dado que las tareas habían creado tales problemas en experimentos anteriores, se solucionarían variando las tareas para ver cómo afectaba eso a la percepción consciente.

A los sujetos de prueba se les presentaría una serie de imágenes variadas, como caras, relojes y letras del alfabeto en diferentes fuentes. Verían cada imagen durante 0.5 a 1.5 segundos. Al comienzo de cada serie, se definían dos imágenes específicas como objetivos (por ejemplo, la cara de una mujer y un reloj antiguo), y a los participantes se les asignaba la tarea de informar de presionar un botón si veían alguno de ellos. Por lo tanto, otras caras y objetos en las imágenes serían relevantes para la tarea (porque caían en las mismas categorías que los objetivos), pero no se requería ningún informe. Otros tipos de imágenes de la serie, como las letras del alfabeto y los símbolos sin significado, serían irrelevantes para la tarea. La prueba se realizó repetidamente con diferentes objetivos en la serie para que cada conjunto de estímulos pudiera evaluarse como relevante o irrelevante para la tarea. Los decodificadores de señales cerebrales de última generación correlacionarían los patrones de activación neuronal con lo que veían los sujetos.

GNWT predijo que los patrones cerebrales correspondientes a las percepciones conscientes de los objetos serían similares tanto si se trataba de una tarea como si no. Los decodificadores cerebrales deberían poder identificar una señal distintiva asociada con una imagen objetivo, independientemente de la tarea. Además, debería ser posible detectar la “señal de encendido” de una nueva percepción consciente que entra en el espacio de trabajo del cerebro, así como una “señal de apagado” que lo limpia.

El IIT, por otro lado, predijo que los patrones cerebrales de conciencia variarían con las tareas, porque llevar a cabo una tarea involucraría la corteza prefrontal y la percepción despojada de una tarea no. Esta forma "pura" de conciencia sólo requeriría la zona sensorial caliente en la parte posterior del cerebro. La conectividad y duración de las señales para la conciencia de una imagen coincidirían con la duración del estímulo visual.

Dehaene se mostró partidario del segundo experimento, que también implicó la decodificación integral de patrones cerebrales. Los sujetos de prueba serían expuestos aleatoriamente a rostros y objetos que aparecían en una pantalla mientras jugaban un videojuego tipo Tetris que les distraía. Poco después de que se mostrara una imagen, el juego se detendría y se preguntaría al sujeto si la vio. Dehaene prefirió este diseño porque ofrecía un contraste más claro entre los estados mentales conscientes e inconscientes, que consideraba esencial para obtener datos inequívocos sobre los correlatos de la conciencia.

Como Kahneman estaba tan familiarizado con las colaboraciones adversas, fue mentor de los tres líderes del proyecto. Pero también les advirtió que, según su experiencia, los adversarios no cambian de opinión después de ver los resultados de sus colaboraciones. En cambio, cuando se enfrentan a un resultado inconveniente, “su coeficiente intelectual salta 15 puntos” a medida que inventan formas de adaptarse a los datos nuevos y contradictorios, dijo.

Resultados mixtos, sin perdedores

Los investigadores se pusieron manos a la obra realizando los experimentos sugeridos por el equipo del taller. El experimento GNWT versus IIT que más le gustó a Tononi, que se probó con diferentes niveles de tareas, terminó primero. Se llevó a cabo en dos laboratorios diferentes utilizando fMRI, MEG y electroencefalografía intracraneal. En total participaron seis laboratorios teóricos neutrales y 250 sujetos de prueba.

En la tarde del 23 de junio, una audiencia emocionada se reunió en la Universidad de Nueva York para conocer el resultado de ese experimento. Los resultados, escritos en grande en una pantalla gigante, se mostraron en un gráfico marcado con luces rojas y verdes, como si los investigadores estuvieran informando sobre una carrera de obstáculos con tres tipos de obstáculos.

El primer obstáculo comprobó qué tan bien cada teoría decodificaba las categorías de los objetos que los sujetos veían en las imágenes presentadas. Ambas teorías funcionaron bien aquí, pero el IIT fue mejor para identificar la orientación de los objetos.

El segundo obstáculo puso a prueba la sincronización de las señales. IIT predijo disparos sostenidos y sincrónicos en la zona caliente durante la duración del estado consciente. Si bien la señal se mantuvo, no permaneció sincrónica. GNWT predijo un "encendido" del espacio de trabajo seguido de un segundo pico cuando el estímulo desapareció. Sólo se detectó el pico inicial. En la puntuación en pantalla para la audiencia de la Universidad de Nueva York, el IIT tomó la delantera.

El tercer obstáculo tenía que ver con la conectividad general en todo el cerebro. GNWT obtuvo mejores resultados que IIT aquí, en gran parte porque algunos análisis de los resultados respaldaron las predicciones de GNWT mientras que las señales en la zona caliente no eran sincrónicas.

Ambas teorías fueron cuestionadas por los resultados. Pero en el recuento final en pantalla del evento, el IIT obtuvo más puntos destacados verdes que el GNWT, y el público respondió como si se hubiera coronado a un vencedor. melanie boly de la Universidad de Wisconsin, Madison, partidario del IIT, se sintió lo suficientemente animado por el resultado como para declarar en el escenario: “Los resultados corroboran la afirmación general del IIT de que las áreas corticales posteriores son suficientes para la conciencia, y ni la participación de [la corteza prefrontal] ni La radiodifusión global es necesaria”.

Cuando Dehaene subió al escenario, tampoco admitió la derrota. "He decidido seguir el consejo de Dan Kahneman", bromeó. Profesó estar feliz porque "la parte más interesante de este experimento fueron los estímulos irrelevantes para la tarea". La cuestión era si indicarían la activación de una percepción consciente en el cerebro frontal. "¡La respuesta es sí!" él dijo.

Más tarde, Dehaene me sugirió que los obstáculos para el IIT eran más bajos que los de su teoría. "No hubo una prueba real del complejo núcleo matemático del [IIT]", dijo. Y como Block señaló en sus comentarios esa noche, el hallazgo de que había apoyo para las teorías de la parte posterior del cerebro no respalda específicamente la TII.

A pesar del número ligeramente mayor de notas verdes obtenidas por el IIT, los propios líderes del proyecto insisten en que no hubo ningún ganador. "Estos resultados confirman algunas predicciones del IIT y el GNWT, al tiempo que desafían sustancialmente ambas teorías". ellos escribieron en un artículo que describe los resultados publicados en el servidor de preimpresión biorxiv.org.

Tal como predijo Kahneman, los adversarios justificaron las discrepancias. Boly argumentó que el hecho de no detectar una sincronía sostenida en la zona caliente "puede deberse a limitaciones de muestreo". Dehaene sospechó que no se detectó ninguna señal de “apagado” porque los sujetos permitieron que sus mentes divagaran. "Mi afirmación es que la conciencia se desacopló del estímulo", dijo.

Boly y Dehaene ahora esperan los resultados del segundo experimento, que involucra el juego de distracción similar al Tetris. Esos resultados no estarán disponibles hasta el próximo año.

El ritmo del progreso

Entonces, ¿ha avanzado la ciencia? No todo el mundo piensa eso.

Algunos investigadores, como olivia carter, psicólogo de la Universidad de Melbourne y ex presidente de la ASSC, cree que las dos teorías estaban demasiado alejadas para que sus predicciones pudieran compararse de manera significativa. "Mi sensación personal es que están probando cosas totalmente diferentes", dijo. "IIT se centra en contenido fenomenal y GNWT está mucho más interesado en la memoria de trabajo y la atención".

Esa evaluación parece acertada. Sin embargo, también es frustrante, dado que, en primer lugar, una comparación dispositiva fue el propósito declarado de la colaboración contradictoria. Si se trata de una victoria para la ciencia, parece una victoria cualificada.

El filósofo de la Universidad de Monash Jacob Hohwy, que forma parte de otra colaboración contradictoria financiada por Templeton, lo ve de otra manera. "Esto se refiere a la filosofía de la ciencia", dijo. Señala que el campo todavía está dividido sobre aspectos fundamentales como la definición de conciencia, si está más cerca del pensamiento o del sentimiento, e incluso si los resultados autoinformados realmente confunden los datos. Para Hohwy, este tipo de esfuerzo colaborativo es la forma de avanzar. “Lo descubriremos a medida que avancemos en exactamente este tipo de colaboración conflictiva”, dijo.

Otros, como el neurocientífico computacional megan peters de la Universidad de California, Irvine, se enfureció ante la cobertura de los medios que informaron los resultados como una carrera de dos caballos entre GNWT y IIT en lugar de un campo con múltiples contendientes. En lugar de centrarse en los ganadores y los perdedores, dijo Peters, es importante ver que la ciencia avanza aprendiendo de cada obstáculo experimental. (Sin embargo, habiendo asistido a los procedimientos esa noche, puedo dar fe de que el evento fue organizado para parecerse a un evento deportivo).

Aun así, Peters sigue siendo un fanático de las colaboraciones conflictivas. Durante el encierro por Covid-19, el proceso de Templeton la inspiró para ayudar a organizar una serie de talleres organizado por la conferencia de Neurociencia Computacional Cognitiva. En estas “colaboraciones generativas adversas”, los investigadores entablaron un intenso debate. "Ver a los equipos analizar cosas fue instructivo", dijo.

Es posible que la primera colaboración contradictoria sobre la conciencia no haya logrado eliminar ninguna teoría del campo. Pero obligó a los teóricos a hacer predicciones más tangibles e hizo que los experimentales desarrollaran nuevas técnicas. "Los hallazgos de la colaboración siguen siendo extremadamente valiosos", escribió el neurocientífico de la Universidad de Sussex. anil seth in un comentario después del evento de junio. "Impulsarán el desarrollo tanto del IIT como del [GNWT] -y también de otras teorías de la conciencia- proporcionando nuevas limitaciones y nuevos objetivos explicativos".

Para Melloni, el hecho de que los adversarios no hayan cambiado de opinión no resta valor al proceso. "Como dice Kahneman, la gente no cambia de opinión, pero la forma en que reaccionan ante los desafíos hace que su teoría progrese o degenere", afirmó. "Si es esto último, [entonces] con el tiempo la teoría 'muere' y los científicos la abandonan".

Correcciones agregadas el 24 de agosto de 2023:
Se restauró un párrafo que faltaba que describe las colaboraciones adversas que surgieron del taller, incluido uno para probar los HOT y las teorías de primer orden. Además, se aclararon algunos detalles de las descripciones de los experimentos que la colaboración adversarial desarrolló para probar GNWT contra IIT.