lunes, 4 de julio de 2011

Las correlaciones neuronales de los límites de la capacidad cognitiva.



Se sabe desde hace más de cien años, aunque poca gente tenga conocimiento de ello, que sólo podemos tener cuatro (4, literalmente) cosas en nuestra mente consciente a la vez. Esta limitación de capacidad de nuestra memoria de trabajo (la RAM para los amigos del mito del ordenador) varía algo de persona a persona, y cuanto más puedas tener en mente a la vez, más complejos son tus pensamientos y mayor tiende a ser tu cociente intelectual. Pero, si bien esta limitación es una característica fundamental de la cognición (y la inteligencia), poco se sabía de su base neurológica. Ahora, un estudio publicado en los Proceedings of the National Academy of Sciences por un equipo de investigadores encabezado por Timothy Buschman, del MIT (Estados Unidos), pone de manifiesto que la memoria de trabajo está repartida entre los hemisferios cerebrales, es decir, no se tienen cuatro cosas en mente, sino dos más dos. Las implicaciones del estudio sobre las terapias cognitivas son inmediatas. 

Los investigadores realizaron su estudio en monos Rhesus (Macaca mulatta) que tienen la misma capacidad de memoria de trabajo que los humanos. Para ello sometieron a los monos al mismo ensayo que se usa en humanos para explorar la memoria de trabajo: se muestran de dos a cinco cuadrados coloreados durante un tiempo del orden del segundo, una pantalla en negro también durante más o menos un segundo, y la misma disposición de cuadrados pero con uno de ellos cambiado de color. Los monos tienen que detectar el cambio y mirar al cuadrado que ha cambiado.

Mientras los monos realizaban esta tarea unos electrodos implantados en sus cerebros medían la actividad de las neuronas localizadas en el córtex parietal, que se encarga de codificar las percepciones visuales, y en el córtex prefrontal, que tiene como misión mantenerlas en mente.

Tal y como era de esperar, conforme aumentaba el número de cuadrados mostrados, a los monos se les daba peor encontrar el cuadrado que había cambiado de color. Pero los científicos se dieron cuenta de que había un matiz importante en esta limitación cognitiva: añadir un cuadrado extra al lado izquierdo de la pantalla no afectaba a la capacidad del mono para recordar los cuadrados del lado derecho y viceversa. Los dos hemisferios cerebrales estaban operando independientemente.

Cada uno de los lados del cerebro gestiona la información visual que viene del lado opuesto. Dado que los monos podían seguir dos objetos a cada lado de la pantalla, esto significa que el mágico número de cuatro es en realidad una suma: dos objetos seguidos por el hemisferio izquierdo y otros dos por el derecho.

En otras palabras, los monos, y por extensión los humanos, no tenemos una capacidad para cuatro objetos, sino de dos más dos. Si el objeto a recordar aparece en el lado derecho del campo visual, no importa el número de objetos que haya en el izquierdo. El izquierdo puede que tenga cinco pero, en tanto en cuanto el derecho tenga dos, el mono (y nosotros) recordaremos esos dos. Por contra, si el lado derecho contiene tres objetos y el izquierdo sólo uno, la capacidad para recordar el objeto clave de la derecha se ve excedida y será más fácil que se olvide.

Se abren entonces dos grandes interrogantes. ¿Funciona la memoria de trabajo como si estuviese constituida por casilleros o, por el contrario, es un cubo cuya capacidad tenemos que repartir entre los objetos que queramos meter en él? Es decir, ¿una vez que los casilleros están llenos cada uno con la información de un objeto ya no admite más información de otros objetos o cuantos más objetos queramos meter en el cubo menos información de cada objeto hay en el cubo? Y, ¿depende el límite de esta capacidad de lo que somos capaces de percibir o propiamente de la memoria? 

Este trabajo muestra que tanto la idea de casilleros como la de cubo son correctas hasta cierto punto. Los dos hemisferios del cerebro visual funcionan como casilleros, pero cada casillero funciona como un cubo. También pone de manifiesto que el cuello de botella está en la percepción, no en la memoria: cuando la capacidad de cada casillero se ve excedida la información excedente no se codifica adecuadamente. Los registros neuronales mostraban que la información acerca de los objetos se perdía incluso cuando los monos las estaban viendo, no posteriormente cuando estaban recordando lo que habían visto.

Este efecto en la memoria visual de trabajo puede que no aplique a otras formas de memoria, pero la percepción visual es una de las formas primarias de obtención de información sobre el mundo que empleamos los humanos, por lo que las implicaciones de este trabajo son importantísimas tanto a la hora de comprender nuestro cerebro y la consciencia humana como desde el punto de vista puramente práctico.

El hecho de que tengamos diferentes capacidades en cada hemisferio implica que deberíamos organizar la información de tal manera que no se sobrecargue la capacidad de uno o se envíe demasiada poca al otro. Así, la información que aparece en los paneles de control de equipos de monitorización continua, en los esquemas de un estudiante o en el display de un piloto, debería estar distribuida homogéneamente a ambos lados del campo visual, favoreciendo una organización vertical más que la horizontal, para maximizar la cantidad de información que puede “absorber” el cerebro. Análogamente, las terapias cognitivas para mejorar la memoria de trabajo (y los videojuegos diseñados para esto mismo) deberían presentar la información de tal manera que entrene cada hemisferio independientemente.

La siguiente gran pregunta a responder es ¿por qué existe un cuello de botella perceptivo? La respuesta nos dará una mejor comprensión de cómo el cerebro representa la información y nos permitirá adentrarnos neurológicamente en el mundo de la consciencia.

Referencia:

Buschman TJ, Siegel M, Roy JE, & Miller EK (2011). Neural substrates of cognitive capacity limitations. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America PMID: 21690375

2 comentarios:

Orlando dijo...

Seguramente esto tiene algo que ver con el concepto de "subitización"

http://en.wikipedia.org/wiki/Subitizing

César dijo...

Si bien las áreas cerebrales que se ven implicadas son diferentes, la tentación de relacionar ambos resultados es evidente. Este estudio:

Vetter P, Butterworth B, Bahrami B (2008) Modulating Attentional Load Affects Numerosity Estimation: Evidence against a Pre-Attentive Subitizing
Mechanism. PLoS ONE 3(9): e3269. doi:10.1371/journal.pone.0003269

puede enfriar un poco el entusiasmo. En cualquier caso, sería interesante investigar la relación entre subitación y la disposición espacial de los elementos a enumerar. ¿Alguien necesita tema para una tesina?

Muchas gracias, Orlando. Muy interesante.