CREANDO EL MUNDO. El fascinante viaje desde los sentidos hasta el cerebro

NEUROCIENUA & P$COLOGIA

CREANDO

EL

MU NDO fascinante viaie desde los sentid'os hasta el cerebro El

José Viosca

CREANDO EL MUNDO EI fascinante viaje desde Creando el mundo O José Viosca, 20] B @ de esta edición, EMSE EDAPB S. L,, 201 B Realización editorial: Bonalletra Alcompas, S. L. Diseño e ilustración de cubierta: Pau Taverna Diseño y maquetación: Kira Riera O llustraciones: Jordi Dacs. La ilustración de la página 40 está basada en B. Goldstein, Sensation and Perception,2O13, pá9. 46: está basada en el homúnculo del Dr. Wilder Penfield, 63 en The Brain from Top to Bottom (http:,/,/thebrain.mcgill.ca), 106: en la de Bettina Malnic et al, "Combina-

torial Receptor Codes for Odors'l Cel/, 96(5), pp. 713-723, 1999 (DOl: http:,/./dx,doi.org /10.1016/ s0092-8674(00)8058 1 -4». @ Fotografías: Todas las imágenes de este volumen son de dominio público excepto las de las páginas: 10 (Barsukov Vladimir/Shutterstock.com), 23 (llustración basada en la de Blausen.com staff (2014). "lVedical gallery of Blausen Medical 20 14'i WikiJournal of Medicine 1 (2).DOl:l0.15347/ wjn/2014.010. ISSN 2002-4436.(Trabajo propio) ICC BY 3.0]AVikimedia Commons), 30 (Tomas NeveselylShutterstock,com), 36 (Pytylshutterstock.com), 43 (Blamb/Shutterstock.com), 49 (bradthegeek,/imgur,com/gallery/B7Yi3nZ),54 (vexworldwide/Shutterstock,com),57 (Por Designua/ Shutterstock.com), 59 (Ron Boardman/Getty lmages, Creative n.": 8C2876-001, Alila Medical Media/Shutterstock.com), 66 (Omark,zShutterstock.com), 69 (abajo: CLIPAREA I Custom media,/ Shutterstock.com),72 (lan Stannard (CC BY-SA 2.0)/flickr),75 (Kryuchka Yaroslav/Shutterstock. com, Kevin Winkler Photography/Shutterstock,com y Yuriy Vlasenko/Shutterstock.com), 86 (Alila Medical Media/Shutterstock.com), 109 (Four Oaks/Shutterstock.com, Wendy Kaveney PhotographylSh utterstock.com).

Depósito legal: M-963-201 B ISBN: 978-84-1 7 177-54-6 lmpreso en España Reseryados todos los derechos, Oueda rigurosamente prohibida la reproducción total o parcial de esta obra por

cualquier medio o procedimiento y su distribución mediante alquiler o prestamo públicos,

los sentidos hasta el cerebro

JOSÉ VIOSCA

-rl

CONTENIDO

Introducción El cerebro **rrróriul

tl

EI cerebro en uh vistazo

2i,1,

EI cóügo sensorial

24

Tocar

33

¿De qué está hechq el tacto?

37

Los mecanorreceptores

39

EI homriLnculo; un mapa del cuerpo en el cerebro

42 45

Tacto en una mano artificial

Tocar para creer

47

Ver

51

¿Qué es la luz?

56

El ojo

57 60

El punto ciego del ojo

El cerebro yisual Una imagen, trozo atrozo Ver con el cerebro (esquemas y superposición)

68

Oldo, gusto y olfato

77

¿Qué es el sonido?

De ondas de presión a impr"rlsos nerviosos

81

Reconocer y localizar sonidos Lenguaje y aprendizaje El gusto y el olfato

70 7g

85 89 93 98

¿De qué están hechoe log sabores y oloree?

101

Detecclón

105

Oler y raborear con el c€r€bro

x10

___Il

Reconocer olore§, con y sirr mapa quirniotrópico Olqres que saben y el poder de la expectativa

113 11.5

No solo cinco sentidos

tlg

§entir elpico4 la temperatwa y eI dolor Interocepción: hambre y sed

123

§entidos mezclados

125 126 L29

Epflogo: un elogio dela duda

135

El senüdo del flrerpo

INTRODUCCION [avida?'tÍna ílusióth una sombra, una ficción, y el mayor bien es pequefio: qae toda la vida es sueño,

«¿Qué es

Bibliografía consultada B

ibliografía recomendada

143

L44

y las ouaños, suefios son,» P¡ono C¿r,urnóN pp r.¡ B.¡nce, T,auida es sueño

ntender la percepción es una manera de comprendernos a nosotros mismos, y de descubrir en qué consiste y en qué es peculiar la perspectiva humana del mundo. ¿Es este tal como lo pensamos? Obsérvese por un momento la figura 1, en la página siguiente. l,¿rs ilusiones sensoriales nos resultan fascinantes porque rom¡rcn totalmente nuestros esquemas. Cuando vemos figuras imposiblcs, o moümientos en una imagen estática, o líneas rectas que st. cloblan absurdamente como en el caso de la figura indicada, ¡rotlría concluirse que la percepción es un mecanismo sumamenf c tlcl'ectuoso. Sin embargo, los neurocientíficos que estudian la ¡rcrt:cpción no lo interpretan del mismo modo. Para ellos, esos li,rrrirnenos desvelan algo fundamental sobre cómo es y cómtr I'rurciona la percepción. En realidad, esas imágenes imposibles rrcsl.ran cómo se define lo posible o lo esperable sensorialmente. livirlt'rrcian las reglas que intervienen en el proceso de percepción

rr

¡

aplicarse en condiciones inusuales, producen resultadtls r,rrilir'«rs. I)ara un neurocientífico, una ilusión sensorial represotrIrr nrucllo rnás que un divertido truco, es una herramienta parat r,r ¡rlorirr cl ccrcbro y la men[e. l,¡rs ilusit¡ncs scllsorialcs ponen de manifiesto lo que cs cap'nn rlr, lrircu't'l ccrcltro t:on la pcrcc¡tcitit-t cn sit.uacitlncs cxtremas. lil ulr¡r'lo rlc t'sl.t' lillro cs, ¡rrttt:isittt"tttttl,tt, ctltrt¡rrctrtltlr la ¡rcrt:cpt:ititt v (ln(', irl

t,lno lnl l)r(X'('So cxlf¡tt¡rtlitt¿triitttlt'lll,t' t:rt'¿tl,iv«l t'll tll t¡llc t'Sl.t' nrll¡ur() Iicnt' ulr ¡rlolit¡4lrristtto t'it¡lil,itl. lis t:rt'¡tl,iv(t ('tl ('l stlltl.itltl I

)

Figura 2: Los cinco sentidos. Alegoría de los cinco sentidos, Gérard de Lairesse (

1

668).

osan

junto a un altar dos mujeres, una niña y dos

querubines, en una escena cargada de matices c¡rr0 saltan del cuadro y casi pueden palparse, escuch¿rrse, olerse, de modo que evocan en el espectador ulr¿r experiencia multisensorial. En el óleo de Lairessc, r':rrla figura hace algo en relación con el sentido que represcnt.a: lir visiri¡r ers el querubín que sostienc un espejo doblado ap«ryackr ctt cl suckr; ol.ro querubín, parecido a Cupido, sosl,ienc un l.riángrrkr y r'(,1)rcs(¡r.rl.¿r cl <lírlo: r'l ollitl«r cs lir ¡-tiñit (:on llr rillno <lc fk¡rcst cl s¡¡l¡or. lir rnrrit'r r¡lrt'sosl,icl)('ln¡¡r I'rul.¿t, y t'l l.irt'l,o t's lit rtttticr (llr('

)

Creando el mundo

cabeza estuüera dibujado un mapa de nuestro cuerpo. A ese mapa se lo denomina «homúnculo», del latín'pequeño hombre'.

En realidad, esto es conocido desde hace mucho tiempo. En la década de 1950, el neurocirujano canadiense Wilder Penfield (189L-I976) descubrió el mapa corporal en la corteza somatosensorial mientras operaba a pacientes a los que debía extirpar un foco epiléptico del cerebro. Para reducir los efectos secundarios, Penfield estimulaba distintos puntos del cerebro a fin de observar las consecuencias de la estimulación y evitar dañar regiones cruciales. Para hacerlo, a menudo preguntaba a sus pacientes, a los que operaba con anestesia local y despiertos.

Una de las observaciones más importantes de Penfield se produjo cuando estimuló eléctricamente varios puntos diferentes

dentro de la corteza somatosensorial primaria (abreüada como S1). Inmediatamente, los pacientes manifestaban experimentar sensaciones como hormigueos o tacto en diferentes partes del cuerpo. Una a una, Penfield cartografló las respuestas en las diferentes partes de 51, y encontró que la parte ventral de 51 (más abajo en el lóbulo parietal) producía sensaciones en los labios y la cara,y que estimulando más arulba en 51 causaba sensaciones en las manos ylos dedos y en Ia parte dorsal, en las piernas ypies.

Como puede apreciarse en la imagen (véase la figura 8, en la pág.46), el homúnculo no contiene una imagen exacta del cuerpo. Es decir es un mapa corporal deformado, en el sentido de que las zonas de mayor sensibilidad táctil están representadas con una mayor proporción dentro de la corteza somatosensorial. Por ejemplo, nótese Ia gran cantidad de superficie dedicada a la mano y la cara,lo que resulta en una flgura bastante simpática. Curiosamente, se ha encontrado un mapa equivalente al homúnculo también en el cerebro de otros organismos, y ct"¡ l,oclos los casos csl,¿i¡r dcfilrmad«¡s. I)cr<l cn ot.ros anittralt's, ltts rt'¡lioltt's st¡brcdi-

46

Tacto en una mano

artificial

El largo viaje que recorren las señales del tacto desde la piel al cerebro ni si. quiera es necesario para la percepción, porque se puede inducir una sensación similar estimulando eléctricamente el lugar de la corteza cerebral donde llegan

las señales táctiles. Lo demuestra Ia historia de Nathan Copeland, quien en el año 201 6 pudo sentir sus dedos después de 1 0 años de paraplejia por un accidente que le dejó invátido y sin sentir su cuerpo de cuello para abajo. El sorprendente avance fue realizado por médioos e investigadores de la universidad de Pittsburgh (EE. uu.) que llevaban años desarrollando una tecnologla, llamada ninterfaz cerebro-orden¿do¡», Goñ la que restaurar las capacidades mo. toras y sensoriales de personas parapléjicas como Nathan. La idea, todavla en

desarrollo, consiste en acoplar un brazo robótico al cerebro, de forma que el eujeto pueda mover a voluntad y sentir el tacto en el miembro artificial -algo que ya se ha logrado por separado. Oueda pendiente para el futuro combinar ambas capacidades y aumentar los grados de libertad del movimiento y el de. talle sensorial (todavía bastante limitado).

En el caso de Nathan, la estimulación eléctrica fue aplicada sobre la corte. za somatosensorial, el primer lugar de la corteza cerebral donde llega la eeñal del tacto. Allf, las neuronas se organizan formando un mapa del cuerpo llamado "homúnculo,. Más tarde, la señal viaja a otras zonas de la corteza cerebral.

rrrcr¡sir¡nadas se corresponden con aquellas que tienen mayor nlilirlacl en su contexto ecológico.

A ¡rartir delhallazgo de Penfield, numerosos estudios han proIrrrrrlizaclo después en la corteza somatosensorial y encontraclo rh'r¡rrí'lirrma el homúnculo explica aspectos concretos de la scrr-

lllrilirlirtl l,áctil. La mayor proporción de superficie en

c.l córl,cx

¡'r.rr.lrr¡rl rledicada a la cara y la mano significa que esas parl.es dcl

|ilr,i l,o «lisponcn de un número mayor de receptores en la picl, ltr rllr', ('olno se vio cn cl capíl,ulo «lllcerebr«r sensorial», imtrtlica r¡rrt' h rl lrurr¡los rcr:c¡rt,ivos dc las n(!lrronas r:<lrl.ir:alcs ¡rarrt csl,as zonas norr lrr¡is ¡lt't¡trciros. ltlr clk¡ nrisl¡tr¡. t'¡t csl,¿¡s rcgiortcs (lt'l cut,rpo.

)

procesamiento táctil siguen adentrándose en la corteza cerebral más allá de la cortezaparietal, se embeben en zonas implicadas en procesos cognitivos, los cuales son moldeados y alavez moldean la percepción. A través de esas zonas, donde convergen las üas de los distintos sentidos, unos pueden influir en Ia percepción de los otros. El tacto tampoco se libra de los cruces sensoriales, como lo demuestra una conocida ilusión sensorial llamada «ilusión del tamaño-peso» donde interactúan tacto y üsión (es muy sencilla: si evaluamos el peso de dos objetos de igual peso, pero distinto tamaño, tenemos la sensación errónea pero consistente de que el objeto más grande es más pesado). Como en todos los demás sentidos, el tacto es un proceso flexible que transmite un mensaje u otro en función de múltiples variables, incluyendo también el contexto externo y los esquemas internos o las expectativas. No hay mejor demostración que el tacto erótico, donde un mismo roce puede producir la mayor indiferencia o un respingo acalorado, según dónde, cuándo, cómo y quién lo realice. El tacto, quizá más que ningún otro sentido, adquiere su repertorio completo de significados y funciones con la experiencia. Algo que, de una u otra forma, sucede también en otras modalidades sensoriales que se verán en

VER «-¡?ablo!

dando un saLto-. ?ablo, ¿dónde estamos? en mi teatro mágico.»

-Estamos -sonrióH¡p.uauN }J.sssr-, El lobo estepario

-grité

«Este palacio esftíbrica de los dioses, pensé primeramente.

Exploré Los inhabitados recintos y corregí: Los dioses que lo edifi,caron han muerto. !{oté sus peculiaridades y dije: T'os dioses que lo edificaron estaban locos.»

Joncl Luts Boncps, «Él inmortal»», El Aleph

los capítulos siguientes.

En definitiva, el tacto tiene múltiples connotaciones. En él se conectan percepción, acción y cognición: tocamos para percibir y explora4 para sentir y actuar,y también para aprender y comprobar directamente las propiedades del mundo que nos rodea. Es

a

similar a Io que hacemos al explorar visualmente. De ahí que, al igual que en la üsión, no comprendamos (o creamos) realmente algo hasta que no lo tocamos.

eo oa^ )

1.

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as figuras imposibles fueron la especialidad del

artista neerlandés Maurits Cornelis Escher (I8gB-lgZZ). Artista conceptual que retorcía la realidad escaleras -con que empiezany terminan en un plano, techos que son alavez suelo, y otros trucos similares-, Escher mosLró al mundo, sutil aunque poderosamente, algo fundamental de la percepción: cuando vemos,lo que esperamos ver es casi tan importante o más que lo que está frente a nuestros ojos. sus imágenes resultan extrañas porque rompen las leyes de la lógica, es decir, n«r cumplen las expectativas que todo observador tiene sobre el muntlo tal y como lo conoce (véase la figura 10, en lapág.54). por es«r nos sorprenden.

Naturalmente, esas expectativas están en nuestro cerebro. La visión está configurada desde dentro; miramos como miramos scgún nuestra historia personal. Desde pequeños aprendemos a interpretar el mundo üsual (a reconocer que, en una imagen ¡rlana -como la que se forma en la retina-, aquello que aparece rrrás grande probablemente está más cerca,o que lo que está más ¡rrriba tiene una mayor altura, por poner dos ejemplos obvios). y lambién, al mirar revelamos nuestro interior no en vano existen r.xpresiones como que «los ojos son el espejo del alma». La üsión (,s seguramente el sentido que más afecta a nuestra mente y del t¡rrc más nos fiamos a la hora de explorar elmundo. Gran parte de r¡ucsl.ro pcnsamicnt«r cs visual -dc hech«1, más del 50 %o delac<>rl,r'z¿r ccrebral lrr¡rn¡uru csl,ri rlr.rlic¡rda ¿r la visi«'rn-, kr r¡rrc l,¿rmbión

)

ver

Creando el mundo

|

!3

de Ia imagen. Pero puede dar la sensación de que todos esos procesos son aislados, y no es el caso. El cerebro no los procesa de una forma totalmente separada: algunos procesos ocurren en la

misma región del cerebro, como, por ejemplo, profundidad y orientaciones se detectan en Vl. Pero, además, algunos de los distintos atributos son interdependientes. Por ejemplo, la percepción del volumen y el tamaño dependen el uno del otro, ypor eso, cuando perdemos las claves que permiten identificar la profundidad, la percepción del tamaño se distorsiona, como sucede en la habil.ación de Ames (véase la figura 20). En esta habitación, dos personas que realmente miden lo mismo parecen ser de alturas muy dift'rentes. En realidad, es la habitación la que tiene unas dimensioncs

distintas en diferentes puntos.

Figura 20: Habitación de Ames. La leve inclinación en el techo y suelo hace que dos puntos a diferente profundidad muestren una notable diferencia de altura.

Ver con el cerebro (esquemas y superposición)

parte del cerebro había neuronas que se activaban cuando el líneas- y que, además, había neuronas gato veía barras -es decir, que respondían alíneas con determinada orientación (horizontales, verticales, ytodos los ángulos intermedios). El descubrimiento era importante porque ofrecía la base de Ia detección de formas geométricas, y por ello recibieron el Premio Nobel en 1981. Efectivamente, estudios posteriores han encontrado que, a partir de esas neuronas selectivas a orientaciones, otras neuronas detectan formas geométricas completas, como triángulos, cuadrados e incluso círculos.

Por todo lo üsto se sabe ya que el cerebro dispone de un conjunto de operaciones dif'erenciadas que contribuycn cada una a un tkll,crminado subprot:uso visual cn la ct,it¡tir irrit:i¡rl tlc l,rot:cad«r

El último gran problema que resuelve el cerebro es el reco¡locimiento de Ia imagen. Al final,la percepción produce una imagctl completa, cuyo significado puede comprenderse o no de f«lrtrl¿t explícita. Podemos ver un árbol, una mar'zana o un cuadro a[lstracto que (sabemos si) comprendemos o no. El proceso de ctlt'¡lprensión conceptual y perceptual no son exactamente Io mismt¡, pero están muy relacionados en un aspecto: la ambigüedad. lil arte en general, y las figuras imposibles en particular, a menudtr juegan deliberadamerlte con la ambigüedad, la cual represent,it un problema central en Ia percepción.

Perceptualmente, ver un objeto siempre implica resolvc'r u¡ra ambigüedad inherente, ya que en realidad la proyección que sc firrma en la rct.in¿t ¡rttctlc ¡lroceder de un número infinito de obicl.tls clif'crcnt,cs cn cl cxl,t,rior (¡r«rr cjcmpkr, ttn «rlrjcl.«r ¡rct¡ttcño ccr(:¿lllo

esa

)

98

| Creando el mundo

de mostrarse amor mediante un lenguaje articulado». Así pues, quizála música, después de todo, también esté presente en nuestros orígenes más remotos y baya contribuido a nuestra evolución como especie.

El gusto y el olfato prusiano «Lo bello no huele» es una frase, atribuida al Immanuel Kant (L724-1804), que expresa con precisión algo que diferencia al olfato (y su sentido hermano, el gusto) de los otros sentidos. Contemplar un cuadro de Picasso o gozar de una melodía de Mozartson experiencias estéticas muy agradables, pero un delicioso helado de chocolate no produce el mismo tipo de experiencia interna. La forma especial con que lo hacen estos sentidos es asociando el estímulo con una respuesta de tipo hedónico, ya sea placer o repugnancia.

Para saber cómo sucede esto en el cerebro, acompañemos un momento a Fran G (nombre ficticio), sujeto experimental de un peculiar experimento. Fran yace en una camilla situada en el medio de una especie de tubo incrustado en un gran aparato de color magnética funcional-, blanco -un escáner cerebral de resonancia tumbado a la espera de que comience el ensayo. En un momento dado, un asistente entra en la sala con una botella de üno, rellena pajita en la tapa- y se lo acerca a Fran. un vaso -que tiene una Este escucha las instrucciones y absorbe para degustar el trago, a lavezque el escáner registra la actiüdad en las diferentes partes de su cerebro. Los investigadores están interesados en explorar de qué forma el sabor de una bebida o alimento provoca en el cerebro una y de qué respuesta hedónica -es decir, más o menos agradableforma esta rcspucsl,a dcpendc dc l¿rctorcs subjcl.ivtts clcl inclivicltl«¡.

Oído, gusto y olfato

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99

Ciertamente,lo que más diferencia a los sabores ylos olores es quc evocan sensaciones con un fuerte componente hedónico,lo que ntl es otra cosa que el mecanismo cerebral que utilizan estos sentidos para llevar a cabo con éxito sus funciones al serücio de la superüvencia del organismo.

Olfato y gusto se encargan esencialmente de la detección de determinados recursos o amenazas en el entorno. La principal función de ambos es detectar alimentos, y más exactamente, analizar elestadoyvalor nutricional de los mismos. El olfato también tiene en el reino animal otra función importante en la comunicación entre individuos mediante las feromonas, unas sustancias biológicas que se utilizan en múltiples contextos, tanto dentro cler una misma especie para encontrar parqa reproductiva, o entrc especies distintas para localizar depredadores y presas. En untr y otro caso, los estímulos son etiquetados con un valor hedónictr que termina iniciando una respuesta dirigida a acercatnos o alcjarnos de la fuente del estímulo (dependiendo de si es un recurso

alimentario o reproductor, o un peligro).

En qué medida lo que saboreamos y olemos resulta agradablc o desagradable proporciona al cerebro una señal sobre la caliclad del recurso. En general, y como resultado del largo proceso evtllutivo, percibimos como agradables al gusto y al olfato los alimenttls con alto valor nutricional, mientras que el olor o sabor desagradable (por ejemplo, a podrido) son una señal de que se trala dtr un alimento en mal estado que conüene eütar. Aunque como §(l verá esta regla tiene muchísimas excepciones, en general estos dos sentidos, el gusto y el olfato, actian como los guardianes químic«rs del cuerpo, atrayéndonos hacia los recursos de superüvencia (p«rr ejemplo, aliment,os nubricionalmente potentes) y alertándonos sobre las amcnilz¿rs t¡ttítni«:its (alimentos en mal estado y t.ambién vtlncnos y sttsl,itttcitts ltixit:lts o ittfilt:t:iosas). Así, ctl csL«rs cl«rs scnl,itlos

)

EPILOGO: UN ELOGIO DE LA DUDA «Tácilmente aceptamos la realldad acaso porque

intuimos que nad,a es real,» Joncr Lus BoncBs, El Aleph

n rayo deluz desciende sobre un bosque frondoso,

sorteando incontables troncos y ramas, para posarse sobre un objeto que cuelga de una rama. Es un fruto colorido, que, iluminado por la cálidaluz solar del mediodía, emite un despliegue de destellos resplandecientes en un claro e irresistible mensaje de reclamo. Desde unarama cercana, se acerca ágil una especie de primate pequeño, que alarga elbrazo para agarrar la fruta, palpar su textura suave y consistencia carnosa pero blanda -indicadores de su madurez y dulzor-, y, en un gesto rápido y nervioso, echársela ala boca. Esta escena, en la que entran en acción varias características fundamentales de la percepción sensorial, podrla parecer irrelevante si no fuera porque ha sido crucial para que hoy estemos aquí, usted leyendo este libro y yo tiempo antes- escribiéndolo. Hace unos ocho millones de-un años, el ancestro común que daría lugar a la especie humana y a los demás primates sabía distinguir los colores de la fruta porque de esa forma ganaba tiempo a la hora de obtener alimento. Asl no tenía que perderlo palpando fruta verde todavía poco dulce y pobre en calorías. Ese fue el inicio de una largaodisea evolutiva que acabaría produciendo la especie humana. ocho millones de años después, con nuestro cerebro sofisticado, nos detenemos mirando un libro para ver cómo funciona el proceso por el cual podemos leer sus letras. A estas alturas, quizá el lector tenga una sensación extraña, como la intuición de