Introducción

Para comenzar se pueden establecer tres categorías principales de las que se referirá en un futuro: la realidad física, el cerebro y la mente. Los cuales estarán estudiados por tres diferentes métodos científicos: física, neurociencia y ciencia cognitiva, respectivamente. La relación entre los primeros dos es obvia mientras que la relación de la mente con estas dos, queda en cuestión.

El problema

Lo que se intenta resolver es la correspondencia entre procesos mentales o cognitivos con la corteza cerebral. También se quiere encontrar un orden espacial y temporal que equivalga a al orden cognitivo y que algún cambio en cualquiera significará un cambio igual en el otro. La experimentación que se tiene para crear modelos es poca, entonces se usará evidencia neurocientífica para hacer un modelo de la corteza cerebral y evidencia psicológica para crear un modelo cognitivo. Esto, para poder introducir redes cognitivas en mapas corticales.

Redes cognitivas: teoría

Sobre los modelos corticales ha habido dos principales corrientes: la locacionista y la holística. La primera se basa en la idea de que las funciones cognitivas se encuentran en una región cortical específica. La corteza, por lo tanto, está dividida en diferentes áreas que están interconectadas. Algunos representantes de ésta son Broca y Gall, quienes hicieron avances al localizar el habla. Por otro lado, los holísticos sustentan la teoría de que las funciones cognitivas están distribuidas en sistemas corticales de neuronas interconectadas. Estas funciones van más allá de áreas anatómicas. Ésta solía ser considerada más débil que la locacionista, ya que no tienen suficiente sustento científico para evidenciar su teoría. Los holísticos aceptan también que existen diferentes secciones pero éstas tienen funciones menos específicas y están menos interaccionadas. Algunos exponentes de esta teoría son Monakow y Jackson, quienes se apoyaron en el lado psicológico de la Gestalt que se centra en la percepción y propone que el todo es mayor que la suma de sus partes. Ésta contribuyó en la neurociencia cognitiva, al proponer que la percepción emerge de la relación entre elementos sensoriales.

Gracias a la experimentación y descubrimiento de Lashley, la perspectiva holística ha sido más aceptada en los años recientes. Él se percató de que las neuronas podían llegar a tener más de una función y que lesiones discretas en áreas específicas no tenían consecuencias en la memoria ni en la discriminación. Con esto concluyó que la representación cortical no es tan estricta ya que la substrato neuronal sirve para diferentes funciones cognoscitivas.

Existieron varios teóricos que aportaron en la representación del concepto de redes corticales:

a) Hebb propuso que la memoria a corto plazo era resultado de la excitación continua de redes corticales con conjuntos de células. También estableció las bases de la formación de la memoria en principios de plasticidad sináptica. Cuando una neurona recibe dos impulsos al mismo tiempo, ésta sobrellevará cambios sinápticos que conducirán a la formación de redes que representen estímulos repetidos.

b) Friedrich Hayek fue el primero en proponer la representación cortical de funciones cognitivas a grandes escalas. “El orden sensorial” fue una contribución significante para entender la base cerebral de la memoria y percepción. Es una suposición que fue más tarde comprobada y propuso que lo más importante es la creación de mapas corticales según la experiencia de un organismo. También habla de la percepción como un acto de clasificación regido por sistemas de redes de conexiones y propone que no hay un núcleo básico de la sensación elementaria. Cada sensación está afectada por la experiencia y por otras sensaciones que ocurren al mismo tiempo. Entonces, es en la corteza cerebral donde la asociación se convierte la esencia de la sensación, percepción y memoria.

c) Edelman y Mountcastle usaron una estructura cortical con redes para explicar la distribución de funciones en la corteza. Propusieron que el aprendizaje, la memoria y la percepción están distribuidas en módulos cerebrales interconectados. Más Edelman desarrolló la teoría de selección de grupo (group selection), la cual establece que grupos de neuronas corticales son seleccionadas por un repertorio innato al estar en contacto con el ambiente. Así se va organizando para lograr diferentes funciones. Los grupos no utilizados desaparecen. Edelman habla de dos principios:

· Reentry refiriéndose al principio de selección de la conexión neural.

· Degeneracy: variedad de formas de ensamblaje de grupos neurales para reconocer un objeto y reacción hacia él.

Al mismo tiempo hubo un progreso en la investigación sobre la cognición a través de avances tecnológicas de inteligencia artificial. Estos podían imitar procesamiento y representación de información de un cerebro humano. Algunos de éstos fueron:

a) Pitts and McCulloch: construyeron modelos de redes de los circuitos neurales para alcanzar funciones conceptuales y abstractas. Ellos lograron simular las operaciones cognitivas tanto artificialmente como computacionalmente. La retroalimentación fue un mecanismo esencial en sus investigaciones pues ayudaba a las máquinas a imitar el comportamiento humano.

b) Kohonen: Uso como base la teoría del Conexionismo, que surgió gracias a la inteligencia artificial. Él propuso la idea de redes de memoria asociativa en la neocorteza que se organizaba por ella misma. La memoria era constituida por ensamblajes celulares creados por la experiencia sensorial, donde un centro superior no se encargaba de esta organización (unsupervised learning). Entonces, la memoria era adquirida gracias a la apertura de nuevas vías neurales que era causada por la misma experiencia. La percepción y el reconocimiento, según esta teoría, serían procesos de completación por asociación.

Se considera que la adquisición y recobro de la memoria y la percepción son procesos paralelos que suceden fuera de la conciencia. De esta idea surgió el procesamiento distribuido paralelo (parallel distributed processing PDP) que es la base del conexionismo moderno, que es una manera útil para explicar cómo las redes neurales pueden surgir y trabajar como parte de la función cognitiva. Sin embargo, el conexionismo hasta ahora no ha resuelto muchos problemas sobre las redes neurales.

Redes cognitivas: neurociencia

Existen tres campos dentro de la neurociencia que contribuyen notablemente en cuanto a lo que sabemos de la estructura y las funciones de las redes corticales y por lo tanto colaboran también a la relación con la neurociencias cognitiva. Estos serán descritos a continuación:

1. La conexión cortical de axones: Las conexiones entre la corteza y estructuras subcorticales (más con el tálamo) es conocida durante bastante tiempo ya. Aunque se cree que el tálamo es quien desempeña un papel importante en las funciones corticales es la corteza de asociación la que se encarga del intercambio entre las funciones cognitivas. Las conexiones entre regiones corticales asociativas son lo más importante en cualquier modelo de la cognición de redes corticales y en la fisiología de estas redes dentro de la cognición. Este estudio de conexiones entre áreas corticales empezó con la degeneración de axones y los métodos neurográficos años atrás pero no fue sino hasta más tarde con los avances en que ésta comenzó realmente. Recibió más importancia con el uso extenso de los métodos de transporte de axones, los cuales fueron complementados con métodos inmunológicos y moleculares y han contribuido en transmisores sinápticos corticales y moduladores.

2. La electrofisiología: Los potenciales del campo cortical han sido utilizados en cuanto a la evaluación de correlaciones entre la actividad de neuronas corticales y estados cognitivos o sus funciones desde que Berger descubrió el electroencefalograma. Este examen de la corteza cerebral es un método que se utiliza para determinar condiciones globales de la consciencia como la intensidad de atención. Sin embargo, existe el método even-related potencials (ERP’s), útil en humanos y personas, que se enfoca en las operaciones de las redes cognitivas. Cambios en éste se reflejan en operaciones cognitivas en algunas regiones de la corteza. Asimismo el método a través de micro electrodos a contribuido dentro del estudio de las redes cognitivas ya que nos ayudan a entender las funciones de las redes corticales que se interconectan con un montón de células. Los historiales de micro electrodos proveen la única herramienta disponible para explorar los mecanismos de la función cognitiva en redes corticales. Éstos nos permiten explorar algoritmos de la cognición y nos ayudan a desarrollar modelos realísticos de la misma.

3. Neuroimaging: Si fuera posible visualizar la actividad continua neuronal en la corteza se podría entender hasta donde las redes de ésta se extienden y cómo funcionan en la cognición. En esto consiste la “neuroimagen”. Este método presenta una variedad de problemas, como el espacio limitado, la resolución espacial y las relaciones biofísicas entre el fluido de sangre cerebral, el metabolismo y la actividad neuronal, los cuales no se han podido resolver. Éste último es considerado como el más difícil en resolver ya que la imagen producida es resultado de un cambio neuronal causado al flujo sanguíneo y el metabolismo.

Para estudiar las relaciones entre las estructuras, los eventos y procesos en el orden neuronal y cognitivo es necesario realizar un tipo de escalamiento el cual consistirá en avanzar a través de diferentes niveles, ya sea de forma continua o interrumpida. Resoluciones de medidas razonadas son necesarias en medidas corticales y cognitivas. También los tiempos entre los procesos corticales y cognitivos deben de tener escalas, resoluciones apropiadas y deben ser conmensurados entre ellos mismos.

El modelo de redes corticales de la cognición necesita que ambas escalas de medida, tanto espacial como temporal estén extendidas, más allá de lo que están relacionadas lo sensitivo o motor.

Algunos de los modelos de redes de la cognición disponibles muestran una estructura adecuada para unir una red cortical y por lo tanto pueden evaluar las relaciones entre los procesos neutrales y cognitivos. La estructura funcional de estos permite que se puede ordenar, como requisito de las funciones preceptúales y de la memoria, el conocimiento en diferentes clasificaciones de atributos físicos y simbólicos. Algunos de estas configuraciones pueden desempeñar diferentes operaciones pero la mayoría carecen de requerimientos espaciales y temporales que los harían aceptables en cuento a funciones neuronales y cognitivas.

Cognición

Cognición es el término genético para cualquier representación del conocimiento en la corteza cerebral. La cognición es el sustrato estructural de todas las operaciones cognoscitivas. No es una premisa de argumento, es el carácter innato del conocimiento. En el desarrollo cognoscitivo, el organismo fragmenta la cognición en categorías cognitivas. El aprendizaje toma lugar mediante la formación de nueva cognición de una vieja, por la composición y descomposición de cognición pre-existente. Mientras más compleja sea la cognición y mientras más componentes tenga, la red cognoscitiva crece. Las funciones cognitivas consisten en transacciones de información entre cogniciones. Cualquier cognición puede ser objeto de cualquier operación cognitiva. La misma red cortical puede ser utilizada en la percepción, atención, memoria, y lenguaje. Las cogniciones diferentes tienen una distribución específica diferente. Es la cognición y sus canales los que tienen una localización topográfica específica, no las funciones que los utilizan.