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Ciencia

Los tesoros ocultos de la neurociencia

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Busque artículos relacionados con el cerebro en Google Scholar y se verá abrumado por cerca de cinco millones de entradas. Solo en 2018 aparecieron aproximadamente 70 000 publicaciones sobre investigaciones relacionadas con el cerebro en revistas científicas. Solo algunos tuvieron gran audiencia y, los que la tuvieron, generalmente fue porque hablaban de nuevas partes del cerebro anteriormente ignoradas –el titular “descubren una región del cerebro desconocida” es de lo más popular–.


Nos encontramos en un momento tremendamente excitante en la investigación sobre el cerebro, el equivalente neuronal al desarrollo cartográfico y al descubrimiento de recursos útiles en regiones vírgenes del mundo que tuvieron lugar en los siglos XVII y XVIII. Se han hecho muchos hallazgos, pero está claro que aún queda mucho más por descubrir si profundizamos en los detalles escondidos bajo la superficie.

Resulta sorprendente, sin embargo, que a pesar de la novedad de los descubrimientos, la utilidad de estos suele pasarse por alto.

Como un explorador que atraviesa una extensa tierra virgen, plantando banderas y siguiendo hacia adelante, sin darse cuenta de que justo debajo de la bandera se encuentran enormes reservas de petróleo sin explotar. O, como Ken Olsen, fundador del antiguo gigante empresarial Digital Equipment Corporation (DEC), señaló en 1977: “No hay ningún motivo por el que alguien pueda querer un ordenador en su casa”. No importa cuán obvios lleguen a ser algunos hallazgos o avances, a veces resulta difícil para la mayoría predecir las implicaciones que su investigación actual puede tener a largo plazo.

La procrastinación


He aquí un ejemplo específico de la neurociencia. Uno de los mayores retos para la productividad humana en todo el mundo se concreta en un simple problema: la procrastinación.

No solo lo dice la amplísima literatura en investigaciones psicológicas. Resulta que soy profesora, junto a Terrence Sejnowski, profesor universitario del Centro Francis Crick en el Salk Institute, de uno de los cursos online más grandes: “Aprender a Aprender” (Learning How to Learn) de la Universidad Coursera de California, de la Universidad de San Diego y de la Universidad McMaster. El tema más popular del curso alude a la productividad, especialmente en lo que se refiere a herramientas para gestionarla. Efectivamente, la procrastinación.

Laura Pérez / Telos

Pomodoro contra la procrastinación


Las investigaciones neuronales sobre procrastinación suelen centrarse en las diferencias entre procrastinadores crónicos y otros tipos de personas más productivas que tienden a acabar el trabajo sin posponerlo.

No resulta sorprendente comprobar que existen diferencias en la forma en la que el cerebro de los procrastinadores está estructurado: las regiones neuronales relativas al autocontrol y a la regulación emocional no parecen funcionar de forma normal.

Por supuesto, el reto de cambiar el funcionamiento de estas regiones (algo que sabemos que es posible) está en el hecho de que se necesita cierto grado de autocontrol para empezar con estos cambios. Es un problema del tipo “lograr salir adelante con tu propio esfuerzo”.

Otras investigaciones sobre la procrastinación señalan la “concentración en la reparación del estado de ánimo a corto plazo y la disyunción temporal entre los yo presente y futuro” del procrastinador.

Es una forma sofisticada de decir que la procrastinación nos hace sentir mejor de forma temporal, incluso aunque no sea beneficiosa para nosotros a largo plazo.

La técnica pomodoro. Telos

Pero supongamos que por alguna razón —quizás porque estás procrastinando— te pones a husmear en la literatura de investigación sobre neuroimagen que se refiere a la ansiedad por las matemáticas —sí, a algunos les gustan este tipo de cosas—.

Resulta que cuando los matematicofóbicos piensan en hacer operaciones matemáticas —realmente no tienen que hacerlas—, esta anticipación de un tema desagradable activa una parte de su cerebro, el córtex insular, que produce dolor.

Este descubrimiento sobre “dolor en el cerebro” no solo es interesante, también es importante. ¿Es posible que este brote de dolor en el cerebro sea un factor decisivo en la procrastinación? ¿Es posible que la gente procrastine a veces simplemente porque es tan tentadoramente agradable cambiar su pensamiento a algo –cualquier cosa– que no les cause dolor en el cerebro cuando piensan sobre ello?

Es una hipótesis tan razonable como cualquier otra y es, sin duda, una hipótesis sencilla de la que extraer acciones viables, especialmente cuando se combina este conocimiento con el derivado de la técnica Pomodoro.

En el curso en línea masivo y abierto (MOOC, por sus siglas en inglés) “Aprender a aprender”, hemos descubierto que enseñar sobre la técnica Pomodoro como forma de escabullirse de sentimientos previos de dolor en el cerebro es una forma muy efectiva de motivar a los estudiantes para que se hagan cargo de su tendencia a la procrastinación.

Se les da una herramienta cognitiva directa con la que poder identificar de forma concreta cuándo y por qué están procrastinando. A la gente le encanta este enfoque, es de las materias más populares entre los estudiantes del curso.

Redes neuronales contra el bloqueo


Hay muchos más diamantes ocultos en la literatura de investigación.

Los neurocientíficos han descubierto algo así como un conjunto de conexiones subterráneas en el cerebro llamado “red neuronal por defecto”. Esta red se activa cuando la mente divaga, y también cuando se está atascado intentando resolver un problema. Fue descubierta por accidente en 2001 cuando unos investigadores se dieron cuenta de que los sujetos que se encontraban descansando entre actividades no estaban simplemente apagando su cerebro.

A lo largo del día, se alterna entre estados de concentración y estados de divagación –se estima que entre un 30 por ciento y un 50 por ciento de las horas en las que estamos despiertos las pasamos con pensamientos que no tienen relación con la tarea que estamos realizando–.

La duración de cada estado puede variar. Incluso parpadear puede conducirnos momentáneamente al modo por defecto. Soñar despiertos, por otro lado, puede llevarnos al modo por defecto durante períodos más largos –a veces más largos de lo que nos gustaría–.

¿Qué tiene todo esto de útil? Bueno, bastante. Especialmente si estamos intentando resolver un problema difícil en un examen o entender un concepto nuevo y complicado.

Resulta que cuando nos encontramos sobrecargados por intentar averiguar algo que se nos atraviesa, lo peor que podemos hacer es seguir concentrándonos en ello. Mientras estemos concentrados en el problema, estaremos bloqueando la red neuronal que necesitamos para buscar y descubrir la solución al problema.

Los dos modos de pensamiento cotidiano incluyen el “modo concentrado” y un modo más abierto y difuso (conocido por los neurocientíficos como “red neuronal por defecto”).

Son como tableros de pinball en nuestro cerebro, uno tiene los resortes más juntos (izquierda) y el otro más separados (derecha).

Los modos concentrado y difuso. Telos

Normalmente, cuando estamos resolviendo un problema, nuestros pensamientos se mueven a través de rutas neuronales que ya están marcadas porque ya hemos resuelto problemas como ese antes (Las rutas neuronales previamente marcadas se representan con las líneas difuminadas de la izquierda). Pero si nos atascamos, es decir, si no podemos usar las rutas normales de resolución de problemas, necesitamos alejarnos del foco del problema para permitir que el modo difuso comience a trabajar (derecha). Mientras tanto, aún podemos concentrarnos en otra cosa.

El descanso es el secreto


Puede que esto no le sorprenda. Siempre nos han recomendado tomar un descanso cuando estamos atascados con algo. La neurociencia no nos está contando nada nuevo. Pero demostraré que la neurociencia sí nos está contando algo nuevo y muy útil con esto. Después de todo, nos suelen decir que ser persistentes es la verdadera clave para el éxito. Por eso a veces nosotros –y nuestros hijos– trabajamos durante horas en un problema, intentando sin éxito un enfoque tras otro. Solo después de darnos por vencidos, alejarnos y apartar verdaderamente nuestra mente del problema, nuestro cerebro comienza esa búsqueda inconsciente en nuestros antecedentes que necesitamos para encontrar la solución.

La neurociencia, en otras palabras, nos da permiso para darnos un descanso cuando nos encontramos verdaderamente atascados, y es el descanso el que nos ayuda a obtener la solución.

¿Parece trivial? Pues no lo es. Por ejemplo, muchos niños que no saben cómo funciona su cerebro piensan que no son capaces de aprender matemáticas porque se encuentran con obstáculos en su aprendizaje que son totalmente normales. Pueden llegar a abandonar las matemáticas porque no saben que está bien alejarse durante un momento cuando no son capaces de encontrar la solución. Por eso Terry y yo enseñamos estos conceptos en nuestro nuevo curso para niños, “Aprender a aprender para los más jóvenes”, que estará disponible en breve con estrellas españolas del ESIC.

Estas son ideas simples, pero hay miles de ideas más en la literatura neurocientífica esperando a ser descubiertas y usadas en nuestra vida diaria. ¡Será excitante ver qué nos depara el futuro!


La versión original de este artículo fue publicada en la Revista Telos, de Fundación Telefónica.The Conversation


Barbara Oakley, profesora de Ingeniería, Oakland University

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.

Ciencia

Los niños pequeños aprenden palabras igual que los perros ¿Podrían hacerlo las máquinas?

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MaxPixel, CC BY

Los algoritmos y procesos de inteligencia artificial (IA) han recibido un impulso muy grande en los últimos años. A ello han contribuido las grandes bases de datos, la potencia de los nuevos microprocesadores y la mayor comprensión del funcionamiento matemático.

Sin embargo, las técnicas que están más de moda, como el famoso deep-learning, ya están dando muestras de agotamiento. Además, cada vez más científicos defienden que hay que desarrollar nuevas herramientas. En palabras de Pedro Domingos, “llevamos empleando los mismos principios desde 1950”.

En los últimos años, la inspiración que ha hecho avanzar a la IA proviene de la neurociencia y la psicología. Hoy parece mentira, pero en su origen estas dos disciplinas iban de la mano. Sin embargo, según se fueron desarrollando y especializando, cada vez se separaron más y más.

Hoy es el día en que la combinación de ellas puede arrojar luz sobre nuevos algoritmos de IA. En el presente artículo, quiero demostrar un caso particular, entre muchos, de alianza entre disciplinas.

¿Cómo aprenden palabras nuevas los perros?


Estos animales emplean una técnica muy curiosa. Pensemos que en un experimento disponemos de tres objetos: los nombres de dos de ellos son conocidos por los canes (por ejemplo, pelota y peluche), y el del restante, no (zapatilla).

Si pedimos al perro que nos dé la zapatilla, ¿cómo distinguirá el objeto correcto? A modo de descarte, elegirá el cuerpo cuyo nombre desconoce. Si nuestra respuesta es positiva, en adelante él aprenderá que zapatilla es ese objeto de tela de colores y goma.

No es la única manera en la que los perros aprenden palabras nuevas. Los investigadores afirman que, en esta manera de aprender, los canes lo hacen impulsados por una confusión mental. Los psicólogos llaman a este fenómeno el principio de mutua exclusividad.

Nuestras mascotas no son las únicas que pueden manejar este principio. Se ha demostrado que los chimpancés y los niños pequeños también la emplean. En definitiva, se conoce desde hace mucho tiempo.

La opinión mayoritaria de los científicos es que, debido a la complejidad del cerebro humano, la mutua exclusividad no es el único mecanismo que interviene en el aprendizaje de palabras. Pero no hay ninguna duda sobre su existencia. Basta con ver a un niño para entender que no existe aún ninguna máquina parecida a la mente de esa criatura.

Ahora bien, ¿cómo trasladamos esta habilidad a los algoritmos de IA tradicionales? Las redes neuronales actualmente carecen de mutua exclusividad, y de muchas más características del aprendizaje humano.

Por ejemplo, estas herramientas funcionan muy mal para aprender ideas nuevas sin borrar las antiguas. Tampoco para elaborar generalizaciones (si sabes conducir un modelo de coche, sabrás conducir el resto de modelos).

Por esta razón, se está tendiendo a integrar las aportaciones provenientes de la neurociencia y psicología. No tenemos ninguna certeza de que lleguemos a imitar perfectamente todo el aprendizaje humano. Pero ese es el tipo de respuestas que persigue cualquier labor de investigación.The Conversation

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.

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Ciencia

¿Contribuyen las dietas veganas a la malnutrición en los países desarrollados?

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El hambre oculta afecta a más de dos mil millones de personas en todo el mundo. La causa es la falta crónica de micronutrientes esenciales en la dieta, como las vitaminas y los minerales. Puede que los efectos de estas deficiencias nutricionales no se aprecien de manera inmediata, pero cabe la posibilidad de que deriven en consecuencias realmente graves, entre las que se podrían encontrar una resistencia menor a las enfermedades, trastornos mentales e incluso la muerte.

Aunque la mayoría de los casos de hambre oculta se dan en países en vías de desarrollo, este fenómeno está comenzando a generar preocupación en la salud pública de los países más desarrollados. Por ejemplo, la falta de yodo es la causa más común de trastorno mental prevenible, y Reino Unido se sitúa séptimo en la lista de los diez países con mayor deficiencia de yodo. Por otra parte, los datos que llegan desde Estados Unidos revelan que más de un cuarto de los niños padecen falta de calcio, magnesio o vitamina A, y más de la mitad sufren una carencia de vitaminas D y E.

Confluyen varias causas que ocasionan el hambre oculta en países desarrollados. Una de las principales se halla en el consumo (generalmente por aquellas personas con menos recursos económicos) de alimentos baratos, hipercalóricos, bajos en nutrientes y altamente procesados. Incluso aunque se consuman alimentos frescos, estos contienen un menor número de micronutrientes que antaño debido a la pobre calidad del suelo, que ha empeorado por culpa del cambio climático y por una gestión agrícola deficiente.

La creciente tendencia del veganismo


La creciente tendencia del veganismo podría llegar a convertirse en otra de las causas del hambre oculta en el mundo desarrollado. Según datos de la Vegan Society (Sociedad Vegana), el número de personas que han adoptado una dieta vegana en Reino Unido se ha multiplicado por más de cuatro en la última década. Un estudio encargado por el Vegetarian Resource Group (Grupo de Investigación Vegetariana) reveló que cerca del 5% de la población de Estados Unidos es vegetariana, y alrededor de la mitad de ese número practica el veganismo. (Nota del editor: Según la consultora Lantern, el 7’8 % de los adultos residentes en España es veggie).

Consumir una dieta basada en vegetales puede reducir el riesgo de sufrir enfermedades de carácter crónico y es beneficioso para el medio ambiente, pero las dietas veganas confeccionadas de manera defectuosa, es decir, aquellas que no reemplazan los nutrientes esenciales que se encuentran en la carne, pueden producir importantes carencias de micronutrientes.

La salud de los huesos supone una preocupación para los veganos. Suelen ingerir menores cantidades de calcio y vitamina D, lo que se traduce en una menor densidad mineral ósea y un menor nivel de vitamina D en sangre, datos que son comunes en los veganos de todo el mundo. A esto se añade que el índice de fracturas de huesos es un tercio mayor en los veganos comparado con el resto de la población.

Los niveles de omega-3 y de yodo son también más bajos comparados con los de los consumidores de carne, así como los niveles de vitamina B12, la cual se obtiene principalmente mediante alimentos procedentes de animales. En los veganos se han descubierto índices más altos de falta de vitamina B12 comparados con los hallados en los vegetarianos y en los consumidores de carne. Los síntomas pueden llegar a ser importantes, desde cansancio y debilidad extremos hasta mala digestión, pasando por retrasos en el desarrollo en los niños. Si no se trata, la deficiencia de vitamina B12 puede originar un daño nervioso irreversible.

La obtención de una menor cantidad de vitamina B12 de lo recomendado es normal en mujeres embarazadas y en los países menos desarrollados. Sin embargo, la frecuencia de deficiencia entre los vegetarianos y los veganos de países más desarrollados varían de manera llamativa según los diferentes grupos de edad. Aunque no sean considerados deficientes, los bajos niveles de vitamina B12 pueden resultar perjudiciales para la salud, llegando a incrementar el riesgo de sufrir una enfermedad cardiaca.

La falta de vitamina B12 es normal durante el embarazo. Anna Om/Shutterstock

Posibles soluciones


Los veganos pueden prevenir la deficiencia de micronutrientes mediante el consumo de alimentos enriquecidos (alimentos a los que se han añadido vitaminas y minerales) y de suplementos. Sin embargo, las personas que siguen una dieta basada en plantas a menudo no toleran los suplementos, ya que estos interfieren en la absorción de otros nutrientes importantes.

Además, los suplementos veganos derivados de las plantas suelen tener una actividad biológica baja en los humanos. Hay estudios que demuestran que los suplementos veganos de vitamina D2 resultan menos efectivos que los suplementos de vitamina D3 (utilizados habitualmente) a la hora de aumentar los niveles de vitamina D en sangre. Otros suplementos, como los de vitamina B12, casi con total seguridad no producirán efecto alguno en el organismo.

El hambre oculta es ampliamente reconocida y está siendo abordada en países en vías de desarrollo con la puesta en marcha de programas organizados de biofortificación a gran escala. Quizá se deba llevar a cabo alguna acción similar para afrontar este problema en el resto del mundo.The Conversation

 

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.

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Ciencia

El ejército de Estados Unidos contamina más que 140 países: se impone reducir esta maquinaria de guerra

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Las fuerzas militares de los Estados Unidos dejan una huella de carbono inmensa. Al igual que las cadenas de suministro empresariales, utilizan una amplia red mundial de buques portacontenedores, camiones y aviones de carga para abastecer sus operaciones de todo lo necesario, desde bombas hasta ayuda humanitaria e hidrocarburos. Nuestro nuevo estudio calculó la contribución de esta descomunal infraestructura al cambio climático.

Para contabilizar las emisiones de gases de efecto invernadero, normalmente se tiene en cuenta la cantidad de energía y combustible que consume la población civil. Pero, según han mostrado trabajos recientes, entre ellos el nuestro, las fuerzas militares de los Estados Unidos son uno de los mayores contaminantes de la historia, ya que consumen más combustibles líquidos y emiten más gases de efecto invernadero que la mayoría de los países de tamaño medio. Si fueran un país, solo su consumo de combustible las situaría en el puesto 47 de los principales emisores de gases de efecto invernadero del mundo, entre Perú y Portugal.

En 2017 las fuerzas militares norteamericanas compraron unos 269.230 barriles de petróleo al día y emitieron más de 25.000 kilotoneladas de dióxido de carbono con la quema de esos combustibles. Las Fuerzas Aéreas de los Estados Unidos adquirieron combustible por valor de 4.900 millones de dólares, la Armada, 2.800 millones, seguida por el Ejército, con 947 millones, y los Marines, con 36 millones.

Buque de guerra perteneciente a la Armada de los Estados Unidos repostando frente a la costa de California. Jason Orender/Shutterstock

No es ninguna casualidad que las emisiones ocasionadas por las fuerzas militares de los Estados Unidos se suelan pasar por alto en los estudios sobre el cambio climático. Resulta muy difícil obtener datos coherentes del Pentágono y los departamentos gubernamentales estadounidenses. De hecho, los Estados Unidos insistieron en que se los eximiera de notificar las emisiones militares en el Protocolo de Kyoto de 1997. Ese vacío jurídico se subsanó en el Acuerdo de París, pero con la administración Trump, tras la retirada del acuerdo en 2020, volverá a producirse.

Nuestro estudio se basa en datos extraídos de numerosas solicitudes presentadas, de conformidad con la Ley sobre Libertad de Información, ante el Organismo de Defensa Logística de los Estados Unidos, el gran organismo burocrático encargado de gestionar las cadenas de suministro de las fuerzas militares estadounidenses, incluidas sus adquisiciones y su distribución de hidrocarburos.

Las fuerzas militares de los Estados Unidos han comprendido hace ya tiempo que no están a salvo de las posibles consecuencias del cambio climático, y reconocen que este fenómeno constituye un “multiplicador de amenazas” que puede agravar otros riesgos. Muchas bases militares, aunque no todas, se han estado preparando para las consecuencias del cambio climático, como, por ejemplo, la subida del nivel del mar. Tampoco han ignorado las fuerzas militares su propia contribución al problema. Como ya hemos mostrado en anteriores ocasiones, las fuerzas militares han invertido en el desarrollo de fuentes de energía alternativas como los biocombustibles, pero estos abarcan una parte insignificante del gasto en combustibles.

La política sobre el clima adoptada por las fuerzas militares norteamericanas presenta contradicciones. Se han hecho intentos de “ecologizar” algunos aspectos de sus operaciones, por ejemplo incrementando la generación de electricidad renovable en las bases, pero las fuerzas militares de los Estados Unidos siguen siendo, por sí solas, el consumidor institucional de hidrocarburos más grande del mundo. Además, en los próximos años no tendrán más remedio que utilizar sistemas de armas basadas en hidrocarburos, al depender de las aeronaves y los buques de guerra existentes para sus operaciones.

Los defensores del medio ambiente deben luchar para que se tomen medidas más exigentes que no se limiten a ‘ecologizar’ la infraestructura militar.EPA/Mohammed Messara

No se trata de “ecologizar”, sino de reducir las fuerzas militares


El cambio climático se ha convertido en un tema candente en el período de campaña para las elecciones presidenciales de 2020. Destacados candidatos demócratas, como la senadora Elizabeth Warren, y miembros del Congreso, como Alexandria Ocasio-Cortez, están pidiendo que se lleven a cabo iniciativas de envergadura en relación con el clima, como el Nuevo Pacto Verde. Para que cualquiera de esas medidas resulte eficaz, es preciso que las políticas internas y los tratados internacionales sobre el clima afronten el problema de la huella de carbono que dejan las fuerzas militares de los Estados Unidos.

Nuestro estudio muestra que la labor de lucha contra el cambio climático exige que se abandonen enormes secciones de la maquinaria militar. Hay pocas actividades en el mundo tan desastrosas desde el punto de vista ambiental como librar una guerra. Si se recortara de forma significativa el presupuesto del Pentágono y se redujera su capacidad para librar guerras, disminuiría enormemente la demanda del mayor consumidor de combustibles líquidos del mundo.

De nada sirve hacer pequeños ajustes en el impacto ambiental de la maquinaria de guerra. El dinero gastado en adquirir y distribuir combustible a lo largo y ancho del imperio estadounidense podría invertirse, en cambio, como dividendo de paz, ayudando a financiar un Nuevo Pacto Verde, sea cual sea la forma que adopte. No son pocas las prioridades políticas que podrían aprovechar este empujón financiero. Cualquiera de estas posibilidades sería mejor que abastecer de combustible a una de las fuerzas militares más grandes de la historia.

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.

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