LA ESCALERA

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LA ESCALERA HACIA LA MENTE
Enrique Vázquez Semadeni Centro de
Radioastronomía y Astrofísica, UNAM Basada en el
libro de Alwyn Scott
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QUE ES LA MENTE HUMANA?

• Religión (el alma)
• Filosofía

Respuestas desde

• Ciencia (últimos 100 años)
• Muy diversas posturas y escenarios

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EN QUÉ CONSISTE LA MENTE?
-Sensaciones (calor, frío, dolor, color,
sabor,...) -Sentimientos (amor, alegría,
tristeza...) -Conciencia de uno mismo (Pienso,
luego existo) Otros animales la
tienen? -Modelos del mundo (abstracción
Física, matemáticas,...) -Apreciación (estética)
-Valores (ética)
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EN DÓNDE RESIDE LA MENTE?
En el cerebro, pero dónde dentro de él?
CÓMO FUNCIONA? (Cómo surge?)
FENÓMENOS EMERGENTES Aquéllos que surgen
ESTA PLÁTICA La mente como fenómeno emergente.
a raíz de la interacción (generalmente altamente
compleja) entre un enorme número de elementos de
un nivel jerárquico inferior. (concepto nuevo aún
entre los científicos).
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EJEMPLO LA VIDA
Enlaces químicos
Proteínas, ácidos
Frontera
nucleicos
(102106 átomos)
Replicación,
fabricación de
Analogía Qué es una flama? Cosa? no! Proceso!
proteínas
Organelos
(membrana, ribosomas, etc.)
Metabolismo
Vivo
Etc.
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Análogamente, LA MENTE

Inerte
Átomos
Moléculas
Neuronas
Reactivo al ambiente
Fibras nerviosas
Cerebro humano
Cultura Social
Consciente
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• De dónde surgen la vida y la mente?
• De la complejidad interacciones entre un enorme
  número de individuos de un sistema, en donde el
  futuro de cada uno depende del de los demás.
• Cada peldaño de la escalera es un nuevo nivel
  de complejidad.

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LA BARRERA COMBINATORIA

-Cada escalón de la escalera de la complejidad
tiene sus propias leyes y dinámica.
-Las nuevas leyes de cada nivel son consistentes
con las del nivel
anterior, pero no se pueden deducir de ellas.
Por qué???
I ) Los elementos de cada nivel resultan de
combinaciones de los del nivel anterior.
-El número de combinaciones posibles de aún
relativamente pocos
elementos es enorme.
Por ejemplo el número de posibles moléculas de
60 átomos
(suponiendo que existen 100 átomos diferentes)
1 2 3 4 5
59 60
0 0 0 0 0 ----------------- 0 0
10060 10120
100 x 100 x 100 x 100 x 100 x.....................
. x 100 x 100
-Es conveniente definir el número inmenso (sin
medida)
I 10110
I masa del universo expresada x edad del
universo expresada
en átomos de hidrógeno en picosegundos
(10-12 seg.)
1080 x 1030
9
Así, si el número de miembros de un conjunto es gt
I,
no hay suficiente tiempo en la historia del
Universo para generar una lista de los elementos
del conjunto, ni aún usando todos los átomos del
Universo cada picosegundo, y cada átomo
representando a un miembro del conjunto.
Algunos conjuntos con un número de elementos gt I
1) El número de posibles moléculas de más de 60
átomos
2) El número de posibles proteínas de más de 85
aminoácidos
(existen 20 aminoácidos diferentes)
3) El número de posibles cerebros de 1010
neuronas, cada una
conectada a 10 000 otras.
(en realidad, este número es I10,000,000,000,000,
000!)
10
Es imposible predecir todas las
posibilidades existentes en
todos estos casos, a partir del nivel inmediato
anterior (átomos, aminoácidos, neuronas), ni
cuáles de ellas se darán en la práctica. (No se
puede predecir la casa sólo a partir de conocer
los ladrillos)
Es necesario mirar desde arriba, y estudiar
las posibilidades que ya están
dadas en la Naturaleza.
11
II ) La dinámica (comportamiento y sus causas)
en cada nivel
(peldaño) de la jerarquía depende al
menos tanto de las
interacciones entre los miembros del nivel
inferior como de
sus propiedades individuales.
Nueva dinámica en cada nivel.
Ejemplo 1 Las propiedades de una molécula
SURGEN de
las interacciones entre sus átomos.
Configuración electrónica del O
Asimetría de la molécula H2O
H H
Agua
O
Dipolo neto del H2O
H2 O
Tensión superficial, existencia de agua
líquida
vida.
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Ejemplo 2 La estructura tridimensional (3D) de
las proteínas no
se ha podido predecir de su composición de
aminoácidos.
Myoglobina C738 H1166 Fe N203 O208 S2
13
Estas son propiedades emergentes (No
existen en el nivel inferior)
Típicamente, estas propiedades las podemos
explicar
cuando las vemos, pero pocas veces se predicen.
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LOS PELDAÑOS DE LA ESCALERA
Componentes Leyes
Átomos Física cuántica
(ecuación de Schrödinger)
Moléculas Ecuaciones de velocidad de reacción
Axón neuronal Ecuaciones
de Hodgkin Huxley
(variación de potenciales
electroquímicos y propagación del
impulso nervioso)
Neuronas Neurona de Mc Culloch Pitts
(combinación de impulsos de entrada
determinan impulso de salida)
Neurona multiplexora
Ensambles de ? (Hebb
subensambles
neuronas e hiperensambles)
Cerebro ?
Sociedad ? (Antropología y
ciencias sociales)
15
(No Transcript)
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LOS PELDAÑOS DE LA ESCALERA
Componentes Leyes
Átomos Física cuántica
(ecuación de Schrödinger)
Moléculas Ecuaciones de velocidad de reacción
Axón neuronal Ecuaciones
de Hodgkin Huxley
(variación de potenciales
electroquímicos y propagación del
impulso nervioso)
Neuronas Neurona de Mc Culloch Pitts
(combinación de impulsos de entrada
determinan impulso de salida)
Neurona multiplexora
Ensambles de ? (Hebb
subensambles
neuronas e hiperensambles)
Cerebro ?
Sociedad ? (Antropología y
ciencias sociales)
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NEURONA DE Mc CULLOCH PITTS
0 ó 1
I1
I2
0 ó 1
Si
0 ó 1
O
dispara (O 1),
0 ó 1
si no, O 0
0 ó 1
In
0 ó 1
Las neuronas de verdad son mucho más complejas.
Sin embargo, las neuronas de M- P son la base de
muchas redes neuronales, que permiten cálculos
complejos, y son capaces de aprender.
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(No Transcript)
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LOS PELDAÑOS DE LA ESCALERA
Componentes Leyes
Átomos Física cuántica
(ecuación de Schrödinger)
Moléculas Ecuaciones de velocidad de reacción
Axón neuronal Ecuaciones
de Hodgkin Huxley
(variación de potenciales
electroquímicos y propagación del
impulso nervioso)
Neuronas Neurona de Mc Culloch Pitts
(combinación de impulsos de entrada
determinan impulso de salida)
Neurona multiplexora
Ensambles de ? (Hebb
subensambles
neuronas e hiperensambles)
Cerebro ?
Sociedad ? (Antropología y
ciencias sociales)
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EL (PROBABLE) FUNCIONAMIENTO DEL CEREBRO
El problema del ligamiento Conocer una cosa
implica mucho
21
Cómo logra el cerebro unificar todos estos
conceptos?
Teoría de los ensambles de neuronas (Hebb 1949)
Hecho Aprendizaje
Establecimiento de interconexiones
neuronales
El Telar Encantado
Concepto
Disparo simultáneo de un ensamble de neuronas
Asociación
Disparo de un ensamble por otro
Secuencia de disparos
Pensamiento
Además
Conceptos complejos
Ensamble de ensambles
(hiperensamble)
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Cerebro
Color
Ojo
Oído
Forma de la nariz
Color de ojos
Personalidad

Físico

Afecto

Abuelita

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Pensamiento Secuencia de encendidos de los
ensambles.
(como series de navidad que compartiesen foquitos)
Evidencia a favor de la teoría de ensambles
Transición espontánea de
Alternativas en ensamble
una interpretación a otra
activo.

1. Imágenes ambiguas Vistas por arriba o por abajo?

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2. Estimulación cortical
en puntos específicos del cerebro
produce sensaciones
vívidas de la experiencia personal.
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3. Disfunciones por lesiones
El hombre que confundió a su
mujer con un sombrero (Oliver Sacks)
Pérdida de la capacidad del cerebro para integrar
la información y poder identificar un todo
Debida a presencia de un tumor.
26
Implicaciones
Las leyes de la física no restringen el libre
albedrío
El pensamiento es un típico ejemplo de sistema no
lineal.
Impredecible en la práctica (como el clima o la
bolsa)... ... y depende de la interacción con
los estímulos externos (como los videojuegos o el
ajedrez) hay un conjunto de reglas bien
definidas, pero esto no limita las posibilidades
del juego, que será distinto cada vez.
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Analogía con las computadoras
Cerebro
Hardware
Mente
Software
Pez, o medusa
Calculadora
Humano
Supercomputadora
Inteligencia artificial?
Casi seguramente sí, pero diferente de la nuestra.
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PREGUNTAS PENDIENTES

Cómo se definen las neuronas que forman parte de
un ensamble? Somos programables?
Qué distingue un pensamiento correcto de uno
erróneo? (pensamiento lógico vs. sueños
diferentes neurotransmisores). Inteligencia
Cociente de neuronas sensoriales a asociativas
El problema duro Qué es la subjetividad? Es
decir cómo surgen las experiencias subjetivas
como
Dolor Tristeza Color Alegría Sabor
del funcionamiento cerebral?
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RESUMEN

La mente puede ser un fenómeno emergente de una
larga jerarquía de entes e interacciones entre
ellos   Cada nivel de la jerarquía tiene sus
propias leyes, que surgen del enorme número de
posibles interacciones entre los miembros del
nivel anterior (número inmensos)   Las leyes de
un nivel no permiten predecir las del siguiente,
pero son consistentes con las del anterior.
el pensamiento no se puede predecir a partir de
las leyes de la física, sin dejar de ser un
fenómeno natural
30
La mente puede ser la secuencia de encendidos
de ensambles e hiperensambles de neuronas. Un
proceso altamente no lineal e impredecible.   El
problema duro cómo se traduce esta secuencia
de disparos de neuronas en experiencias
subjetivas, como el color amarillo, la
sensación de dolor, el sentimiento de amor,
etc.?
4) 5)
31
FIN
32
(No Transcript)