ciencia realSandra Cárdenas
La escena ocurre en un futuro distópico, en un mundo oscuro en el que la inteligencia artificial domina a los seres humanos. Un grupo de rebeldes, liderados por el misterioso Morfeo, logra rescatar de la esclavitud de las máquinas al joven Neo. Se trata de la película Matrix, un filme de ciencia ficción que en 1999 impactó a los cinéfilos de todo el planeta.
En una de las escenas más icónicas del filme, Neo (Keanu Reeves) es conectado por sus salvadores a una máquina que interviene su cerebro. Cuando termina el procedimiento, el joven abre los ojos y dice: “Yo sé kung fu”. Morfeo le responde: “Demuéstramelo”. Acto seguido, ambos se enfrentan en un combate de este arte marcial digno de campeones mundiales, dando volteretas por los aires y lanzando patadas sobrehumanas. Antes de ese momento, Neo nunca había practicado kung fu. Todo su conocimiento vino de la estimulación cerebral que se le practicó minutos antes.
Una y otra vez, los avances de la ciencia nos han acercado a situaciones que años atrás solo podían estar en la mente de los artistas y los creadores. En efecto, un experimento demostró hace poco que era posible adquirir un conocimiento sin necesidad de haber pasado por un proceso de aprendizaje.
Hasta ahora, la experiencia ha sido un componente clave en la adquisición de nuevos conocimientos. El aprendizaje se entiende como un proceso mediante el cual, a través de las vivencias, se adquiere información que produce cambios en el comportamiento. Sin embargo, investigadores de Estados Unidos y Canadá lograron generar, de modo artificial, “memorias” que provocaron cambios en la conducta en roedores de laboratorio.
Para ello, partieron de dos supuestos. El primero es que la memoria solo ocurre en el cerebro, de modo que la estimulación directa sobre este puede generar un recuerdo artificial. Y, segundo, que el comportamiento que origina esa memoria artificial es semejante al que habría producido el recuerdo de una experiencia real.
Los investigadores se centraron en el llamado “aprendizaje asociativo”, que se basa en correlacionar estímulos sensoriales para luego servir de guía en la conducta. Por ejemplo, cuando un animal encuentra una fuente de alimento en una cueva, asocia los datos de ese lugar a la comida, lo que le genera una “memoria” que le permite regresar a esa caverna cuando sienta la necesidad de alimentarse.
Para poder generar memorias de modo artificial es necesario saber dónde y cómo se origina esta información en el cerebro; algo similar a insertar datos en el disco duro de una computadora. Esto parece una tarea muy difícil, si se tiene en cuenta la complejidad del funcionamiento cerebral, pero ya se conocen ciertas zonas que se activan a partir de determinados estímulos y que pueden producir una memoria que lleve a determinados comportamientos.
Los investigadores realizaron este experimento a través de la estimulación cerebral directa con pulsos de luz para activar las neuronas. Esta técnica se conoce como optogenética y se logra al modificar genéticamente ciertas células para que se activen al iluminarlas. Las zonas del cerebro involucradas en este trabajo son las que se relacionan con la “recompensa” y la “aversión”, y la que procesa los olores, llamada bulbo olfatorio.
¿Quién no ha recordado de modo fulminante algún momento de la infancia al sentir un determinado olor? El perfume de la madre, el aroma del guiso de la abuela o el olor de los útiles escolares el primer día de clases. Con la mente en ese fenómeno, los científicos decidieron entrenar a dos grupos de ratones para lograr en ellos el aprendizaje de asociar dos estímulos reales. Un grupo aprendió a asociar el olor de la acetona con una recompensa (comida); y el otro, a relacionar ese mismo aroma con un castigo (un pequeño golpe eléctrico).
Después del período de entrenamiento, los roedores fueron puestos a prueba. Los dos grupos se introdujeron en un lugar dividido en dos partes: una que olía a acetona y la otra, no. Su comportamiento tuvo directa relación con lo que habían aprendido. Los que habían recibido comida se fueron de inmediato al rincón que olía a acetona; y los que habían sufrido el shock eléctrico se alejaron de ese lugar. El desafío siguiente fue el más difícil: generar esas mismas memorias, pero no producto del entrenamiento sino de la estimulación cerebral.
Los científicos escogieron para este experimento el sistema olfatorio por su particular estructura. Cada neurona del órgano olfatorio (la nariz) expresa un único tipo de sensor de aroma (receptor), y las neuronas que comparten el mismo receptor se juntan en uno o dos glomérulos en el bulbo olfatorio en el cerebro. Entonces, al conocer qué receptor se estimula con un determinado aroma, se puede estimular en forma directa el glomérulo correspondiente a través de la luz y, con ello, simular la acción del receptor, aunque no haya sido así.
Luego vino la parte de asociar el olor a las respuestas de recompensa o de castigo. Los investigadores se basaron en estudios previos que proponían que ciertas partes del cerebro mostraban mayor actividad cuando se exponían a estímulos que generaban respuestas placenteras o de tipo aversivo.
Sobre la base de estos conocimientos, ratones de laboratorio fueron sometidos a un proceso de estimulación artificial a través de optogenética; es decir, aplicando puntos de luz dirigidos a las neuronas que participan de las respuestas tanto olfativas para la acetona como de recompensa o de aversión, según el grupo al que perteneciera el animal, con la intención de lograr un aprendizaje asociativo artificial.
En una jornada posterior, los ratones fueron llevados al lugar del experimento inicial, que tenía un rincón con olor a acetona y otro sin ese aroma. Y su comportamiento fue el mismo que el de los roedores que sí habían tenido la experiencia real: hubo un grupo que evitó el rincón de la acetona y otro que lo prefirió, coincidiendo con la estimulación cerebral que habían experimentado.
Esto demostró que es posible generar una memoria sin haberse sometido a una experiencia sensorial previa y a un proceso asociativo de aprendizaje. Aún falta un largo camino por recorrer antes de llegar a situaciones como las que vimos en Matrix, pero este experimento abre un mundo de posibilidades: la memoria y el aprendizaje son posibles gracias a la estimulación cerebral. Para lograrlo, es necesario conocer un detallado mapa de las zonas cerebrales involucradas en la adquisición de recuerdos y conocimientos. El resultado podría llegar a tener similitud con lo aprendido en años de experiencia. Una vez más, constatamos que la ciencia ficción puede llegar a ser ciencia real.
GLOSARIO:
Optogenética: es un método de estimulación cerebral que se realiza modificando genéticamente algunas neuronas para hacerlas sensibles a la luz con el fin de poder activarlas mediante destellos luminosos.
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