Las señales cerebrales pueden revelar qué tan despierto está el cerebro de una mosca

Una foto de una persona jugando al tenis. Mohamed Nuzrath de Pixabay

Los niveles de conciencia son notoriamente difíciles de medir. El estándar de oro es estudiar imágenes de resonancia magnética funcional del cerebro a medida que un individuo recibe diversos estímulos, como instrucciones para pensar en jugar al tenis. Esto cambia los patrones de actividad en el cerebro de una manera medible.

Pero las máquinas de resonancia magnética funcional son voluminosas y costosas, y las pruebas son difíciles de realizar, particularmente para pacientes en coma o en un estado de conciencia mínima. Otra opción es medir la actividad eléctrica del cerebro usando escaneos EEG. Esto es más fácil, pero los neurocientíficos tienen que ponerse de acuerdo sobre un marcador claro de conciencia en estas señales.

Por lo tanto, se necesita desesperadamente una mejor manera de medir lo que se conoce como 'excitación consciente'.

Ingrese Roberto Muñoz en la Universidad de Monash en Australia y varios colegas. Estas personas han encontrado una manera de medir el nivel de activación consciente en las moscas de la fruta utilizando la complejidad de las señales producidas por el cerebro. Su técnica les permite distinguir entre moscas que han sido anestesiadas y las que no, simplemente mirando las señales.

El nuevo trabajo ofrece una forma objetiva de medir la activación consciente, basada en ideas bien establecidas de la teoría de la complejidad. Es potencialmente aplicable a los humanos. Y refleja un interés creciente en las nuevas teorías de la conciencia que son comprobables experimentalmente.

Primero, algunos antecedentes. Uno de los avances más importantes en el estudio de la conciencia de los últimos años. es una idea conocida como teoría de la información integrada . Desarrollada por el neurocientífico Giulio Tonini, la idea es que un sistema consciente debe tener dos rasgos específicos.

La primera es que debe procesar grandes cantidades de información. La segunda es que esta información debe integrarse en un todo que no se puede descomponer en partes independientes. Esto refleja la experiencia de que cada momento de conciencia es un todo unificado. Entonces la conciencia es un fenómeno de información con propiedades específicas.

Una de las grandes ventajas de esta teoría es que se presta al análisis matemático. De hecho, físicos como Max Tegmark del MIT han desarrollado modelos matemáticos de la teoría de la información integrada que hacen predicciones comprobables y pueden modificarse para dar cuenta de los datos de observación.

Por ejemplo, la teoría predice que la información asociada con la activación consciente debe tener un cierto nivel de complejidad. Y por lo tanto, la complejidad de la información que produce es una medida de activación consciente.

Sin embargo, hay un problema. La información asociada con la activación consciente está claramente vinculada a muchas partes diferentes del cerebro. Medir esta información integrada es una tarea difícil.

Pero hay un enfoque más simple. Esto es para observar el flujo de información desde ubicaciones específicas en el cerebro y medir la complejidad de la serie temporal que produce. Dado que esta serie de tiempo está correlacionada con los mecanismos que integran la información en el cerebro, debería ofrecer una idea del nivel de conciencia detrás de ella.

Al menos, esa es la teoría. Para averiguar su valor práctico, Muñoz y compañía estudian las señales cerebrales producidas por 13 moscas de la fruta tanto cuando están despiertas como cuando están anestesiadas. Luego estudian las señales para ver qué tan complejas son.

Los resultados hacen una lectura interesante. Encontramos que la complejidad estadística es mayor en promedio cuando una mosca está despierta que cuando la misma mosca está anestesiada, dicen.

Eso es importante porque sugiere una forma confiable de determinar el nivel de excitación consciente utilizando datos de un solo canal, en lugar de muchas fuentes de datos diferentes. También sugiere que existe un marcador claro de activación consciente que no depende de estímulos externos específicos.

Es un trabajo interesante que plantea la posibilidad de estudios más detallados. Por ejemplo, los datos de canales individuales podrían ofrecer más información sobre la naturaleza de la conciencia. Es probable que la aplicación de un análisis similar a otros conjuntos de datos, en particular, datos de EEG humanos, conduzca a nuevos descubrimientos sobre la relación entre la conciencia y la complejidad, dicen Muñoz y compañía.

No hace mucho tiempo que la conciencia era un tema tabú para los investigadores debido a la incapacidad percibida para abordarla científicamente. Pero el nuevo trabajo refleja un nuevo interés y entusiasmo por explorar la conciencia con hipótesis comprobables y observaciones reproducibles. Es evidente que se avecinan tiempos emocionantes.

Ref: arxiv.org/abs/1905.13173 : Distinción de los estados de excitación consciente mediante la complejidad estadística

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