DISTORSIONES TEMPORALES: CÓMO CREA EL CEREBRO LA CUARTA DIMENSIÓN?

DISTORSIONES TEMPORALES: CÓMO CREA EL CEREBRO LA CUARTA DIMENSIÓN?
CIENCIA, Neurología, Psicología
Fuente: New Scientist. Aportado por Eduardo J. Carletti

El hombre cuelga de un cable sujeto a una torre con una altura de ocho pisos. Suspendido con un arnés y de espaldas al suelo, él sólo ve el rostro del hombre que está arriba, que controla la grúa que lo está levantando hacia lo alto de la torre como su fuera una carga común. Y entonces sucede. El cable se suelta de repente y cae hacia el concreto que hay debajo

Surge el pánico, pero él ha aceptado una misión y entonces, luchando contra su miedo a la muerte, se queda mirando el instrumento atado a su muñeca antes de caer en el dulce abrazo de una red de seguridad. Luego, un equipo de científicos pasa semanas estudiando los resultados.
El experimento fue extremo, sin duda, pero el neurólogo encargado del estudio, David Eagleman del Colegio Baylor de Medicina en Houston, Texas, no es el Dr. Strangelove. Cuando recordamos situaciones de miedo, a menudo parece que se produjeron en cámara lenta. Eagleman quería saber si se acelera el reloj del cerebro, en realidad —haciendo que los sucesos externos parezcan en anormalmente lentos en comparación con el funcionamiento del cerebro—, o si este efecto de cámara lenta es sólo un articicio de nuestra memoria.
Este es uno de los muchos misterios acerca de cómo experimentamos el tiempo, que recién ahora están comenzando a quebrarse. “El tiempo”, dice Eagleman, “es mucho más raro de lo que pensamos”.
Comprendiendo los mecanismos de reloj de nuestro cerebro, Eagleman y otros esperan aprender la manera de restablecer temporalmente el tic-tac. Esto podría mejorar nuestra velocidad en los tiempos de reacción mental. Lo que es más, ya que el tiempo es crucial para nuestra percepción de la causalidad, un reloj interno defectuoso podría explicar también los engaños que sufren las personas con esquizofrenia.
Pero primero, lo básico. Quizás la cuestión fundamental que están investigando la mayoría de los neurocientíficos es si nuestra percepción del mundo es continua o una serie de instantáneas discretas, como los cuadros de una tira de película. Comprendamos esto, y tal vez podamos explicar cómo trabaja el cerebro sano sobre el orden cronológico de la miríada de hechos que bombardean nuestros sentidos, y cómo se puede distorsionar esto para alterar nuestra percepción del tiempo

Hacia atrás
Algunos de los primeros indicios de que podamos percibir el mundo a través de “cuadros” discretos llegó con los estudios de la conocida “ilusión de rueda de carro”, en la que las ruedas de un vehículo que avanza parecen ralentizarse, o incluso girar hacia atrás. La ilusión se observó por primera vez durante la reproducción de películas, y es debido al hecho de que la cámara toma una secuencia de fotos de la rueda mientras ésta gira. Si la velocidad de rotación es la adcuada, puede parecer como si cada rayo de la rueda ha girado una pequeña distancia hacia atrás en cada cuadro, si bien los rayos han avanzado, de hecho, hacia delante (véase diagrama).
Este efecto no se limita a las películas: hay quienes dicen que también lo han experimentado en la vida real. Si estas observaciones se pudiesen reproducir, esto sugeriría que el cerebro corta en “rodajas” nuestra percepción visual, en una sucesión de instantáneas.
El el 2006, Rufin VanRullen, un neurocientífico de la Universidad de Toulouse en Francia, decidió recrear la ilusión en su laboratorio. Efectivamente, cuando hacía girar una rueda a cierta velocidad, todos los sujetos informaron que la habían visto girar en el sentido “incorrecto”. “La continuidad de nuestra percepción es una ilusión”, fue la conclusión.
Además, el experimento pudo determinar la velocidad de nuestro ritmo de cuadros visuales, que es de alrededor de 13 fotogramas por segundo. ¿Pero qué es lo que define en nuestro cerebro este ritmo en particular? Cuando VanRullen midió las ondas de los cerebros de sus sujetos por medio de electrodos de electroencefalograma (EEG) en el cuero cabelludo, encontró un ritmo específico en el lóbulo parietal inferior derecho (RPL) —que normalmente se asocia con nuestra percepción visual de la ubicación— que subía y bajaba a más o menos la frecuencia adecuada. Parecía posible que con la variación de esta onda de 13 Hertz, la receptividad del RPL a la información visual también se desplace hacia arriba y abajo, dando lugar a algo parecido a cuadros visuales discretos.
Para probar esta hipótesis, VanRullen utilizó estimulación magnética transcraneal —una técnica no invasiva que puede interferir con la actividad en áreas específicas del cerebro— para interrumpir la ondas cerebrales regulares en el RPL de los sujetos. Esto inhibió la toma periódica de cuadros visuales que es crucial para la ilusión de la rueda de carro, reduciendo la probabilidad de ver la ilusión en un 30 por ciento (PLoS ONE, P, vol 3, e2911). Los sujetos aún podían ver el movimiento regular de las ruedas, sin embargo, probablemente debido a quese hicieron cargo otras regiones del cerebro —que no operan necesariamente a 13 Hertz— de una parte de la percepción del movimiento.
El caso de la percepción discreta está lejos de ser cerrado, sin embargo. Cuando Eagleman mostró a los sujetos un par de patrones superpuestos, ambos moviéndose a la misma velocidad, a menudo vieron que un patrón giraba al revés, de forma independiente con el otro. “Si usted está tomando cuadros del mundo, entonces todo tendría que invertirse al mismo tiempo”, dice Eagleman.
El cerebro procesa los diferentes objetos que hay dentro del campo visual de forma independiente el uno del otro, aun si están solapados en el espacio, sugiere. Así que el RPL bien puede tomar en instancias separadas la “instantáneas” de los dos patrones que se mueven —y, posiblemente, a un ritmo ligeramente diferente—, por lo que es plausible que las ilusiones se produzcan de forma independiente para cada objeto.
Esto implica que no hay un único “rollo de película” en el cerebro, sino muchas corrientes separadas, cada una grabando un fragmento separado de información. Es más, puede ser que esta forma de tratar la información recibida no no se aplique únicamente a la percepción del movimiento. Otros procesos cerebrales, como el reconocimiento de objetos o de sonidos, también podrían ser procesados como paquetes discretos.
Para investigar, VanRullen examinó otra función neural, llamada umbral de detección de luminancia. Expuso a sus sujetos a destellos de luz con un brillo apenas suficiente para verlos, y encontró que la probabilidad de que ellos perciban la luz depende de la fase de otra onda en la parte frontal del cerebro, que sube y baja alrededor de 7 veces por segundo. Resultó ser que los sujetos tenían más probabilidades de detectar el disparo de luz cuando la ola estaba cerca de su valle, y de perderlo cuando la ola estaba cerca de su pico. El trabajo fue publicado en The Journal of Neuroscience de principio de este año (vol 29, p 7869).
“Hay una sucesión de períodos de percepción “encendidos” y “apagados”, dice VanRullen. “La atención es recoger información a través de instantáneas.”
Así que, según parece, cada proceso neuronal separado que gobierna nuestra percepción podría ser registrado en su propio flujo de cuadros discretos. Pero, ¿cómo podrían todos estos flujos ensamblarse entre sí para darnos una imagen coherente del mundo? Ernst Pöppel, un neurocientífico de la Universidad Ludwig Maximilian de Munich, Alemania, sugiere que todas los cuadros separados de los sentidos pueden alimentar bloques de información en un flujo de procesamiento superior. Él los llama los “bloques de construcción de la conciencia” y reconoce que son la base de nuestra percepción del tiempo (Philosophical Transactions de la Royal Society B , vol 364, p 1887).
Es una idea atractiva, ya que unir una sucesión cronológica de acontecimientos que llegan a nuestros sentidos es toda una hazaña. El sonido puede ser procesado con mayor rapidez que las imágenes, de modo que, sin algún tipo de sistema de organización podríamos, por ejemplo, oír la rotura de un jarrón antes de que veamos qué eso sucede. Los bloques de construcción de conciencia de Pöppel perfectamente podrían resolver este problema: si dos eventos entran en el mismo bloque de construcción, se perciben como simultáneos; si caen en bloques consecutivos, aparecen como sucesivos. “La percepción no puede ser continua, debido a [los límites del] procesamiento neural”, dice Poppel. “Se necesita un lapso 30 a 50 milisegundos para reunir en una sola ventana temporal la actividad distribuida en el sistema nervioso.”

Piezas de tiempo
Hay algunas evidencias que sugieren que podría ser esto lo que sucede. En un experimento, Pöppel analizó el tiempo de reacción de sus voluntarios midiendo con qué rapidez se movían sus ojos al seguir un punto a través de una pantalla de computadora. Encontró que sus reacciones parecen seguir un ciclo de 30 milisegundos. Si el punto se traslada en un momento cualquiera dentro de este ciclo, había que esperar hasta el final del intervalo antes de que los voluntarios reaccionaran (Naturwissenschaften, Vol. 73, p 267). Se observa un ciclo similar cuando se les pide a los voluntarios discernir si una audición y un estímulo visual son simultáneos o consecutivos, sugiriendo que este ciclo puede ser la base de los bloques de construcción de conciencia de Pöppel.
El esfuerzo del cerebro para mantener su temporización normal tiene implicaciones en la comprensión de algunas enfermedades. La esquizofrenia, por ejemplo, podría derivarse de una incapacidad para coordinar la información que llega de diferentes partes del cerebro. Será más fácil comprender esto con un mejor conocimiento de la forma en que el cerebro integra los paquetes discretos de información.
La cuestión de la percepción discreta versus la percepción continua no es el único reto que se les presenta actualmente a los neurocientíficos. Muchos, incluyendo Eagleman, están interesados por la velocidad a la que parece pasar el tiempo en situaciones diferentes. ¿Por qué sentimos que algunas experiencias, por lo general las alarmantes, duran más que otras, aunque objetivamente se produjeron en el mismo número de segundos? Eagleman experimentó este enlentecimiento aparente del tiempo cuando era un niño de 8 años de edad, se cayó de un techo y se rompió la nariz.
Podría ser una faceta de la memoria, o podría ser que la velocidad de procesamiento de su cerebro se acelere bajo presión, haciendo que los acontecimientos exteriores parezcan enlentecerse, en comparación. Décadas más tarde, decidió repetir la experiencia bajo condiciones cuidadosamente controladas.
Después de llevar a media docena de miembros de su laboratorio a un parque de diversiones cercano y no encontrar a ninguno de los juegos lo suficientemente aterrador, Eagleman encontró la solución en un emocionante dispositivo conocido como SCAD (un dispositivo de caída libre controlada) que lanza a la gente de una torre de 30 metros sobre una red de seguridad abajo.
Para medir la velocidad de las percepciones de sus valientes voluntarios, Eagleman y su equipo diseñaron un dispositivo de pulsera al que ellos llaman un cronómetro de la percepción. Unas hileras de LED en la cara del dispositivo muestra un parpadeante número de un dígito alternándose con su iimagen inversa alrededor de 20 veces por segundo. Esto normalmente sería demasiado rápido para que un ser humano distinga entre las dos imágenes —sólo se percibe a todos los elementos de la matriz de LED brillando a la vez—, pero si los relojes de percepción de los aterrorizados sujetos se aceleraran un poco, razonaba Eagleman, el número sería visible.
Los resultados fueron decepcionantes. Como se esperaba, los voluntarios sobrestimaron el tiempo que les llevó caer en la red, pensando que la caída se había extendido por más de 3 segundos, aunque el tiempo real fue de 2,5 segundos. Pero no pudieron discernir la cifra que parpadeaba, lo que sugiere que sus percepciones en realidad no se habían acelerado.
Eagleman atribuye ahora el enlentecimiento aparente del tiempo a un truco de la memoria. Una experiencia intensa, con miedo fuerte o entusiasmo, fija nuestra atención y provoca el disparo de muchas neuronas en el cerebro, dice, haciendo que tomen más detalles sensoriales (Philosophical Transactions de la Royal Society B , vol 364, p 1841) . Los recuerdos parecen durar más tiempo, dice, porque se supone que necesitó más tiempo para registrar tantos detalles. “Su cerebro entra en llamas cuando usted está cayendo”, dice. “Usted establece una memoria más densa. Cuando se lee de nuevo, uno piensa: “Vaya, llevó mucho tiempo”.
Esto podría explicar muchas otras ilusiones temporales, también, como el “efecto bicho raro” (”oddball effect”). Cuando la gente ve la misma cosa una y otra vez (una imagen de un perro en una pantalla de computadora, por ejemplo) y de pronto ve algo diferente (Margaret Thatcher), lo nuevo parece durar más tiempo, incluso si a todas las fotos se las muestra, en realidad, durante el mismo lapso. La resonancia magnética funcional ha revelado que el cerebro muestra un aumento de actividad cuando se enfrenta con un estímulo sorprendente, lo que sugiere que la novedad hace que se establezca una memoria más rica, lo cual, según la teoría Eagleman , explica por qué la experiencia parece durar más.
La teoría de Eagleman parece explicar, en total, una docena de ilusiones similares. Sin embargo, no se puede descartar la posibilidad de que, en ciertas situaciones, un reloj interno del cerebro realmente pueda correr a un ritmo más rápido o más lento, cambiando en el proceso la velocidad percibida de los acontecimientos.
Tomemos el caso particular de un individuo conocido como BW. Cuando BW conducía su coche un día, los árboles y los edificios en el camino comenzaron a tomar velocidad, como si estuviera conduciendo a 300 kilómetros por hora. BW aflojó el acelerador, pero el paisaje urbano seguía pasando a todo tren.
Incapaz de lidiar con la velocidad del mundo que le rodeaba, BW detuvo su coche a un lado de la carretera.
Aunque BW percibió como si el mundo se hubiese acelerado, en realidad lo que sucedió fue que el propio BW se había ralentizado. Él caminaba y hablaba en cámara lenta. Cuando su médico le pidió contar 60 segundos en su cabeza, le tomó 280 segundos hacerlo. Resultó que tenía un tumor en la corteza frontal de su cerebro.
El caso no es único. Otras personas con daños en esa zona han reportado síntomas similares. A pesar de que es claro que la percepción drásticamente alterada puede ser una debilidad, en ocasiones puede ser ventajoso cambiar el reloj interno del cerebro. “Acelerar” el cerebro —todo lo contrario de la experiencia de BW— podría ayudar a un jugador de fútbol, por ejemplo, o a un soldado, a ver el mundo en cámara lenta cuando las cosas se ponen duras. La dificultad, sin embargo, está en encontrar una forma segura de inducir el fenómeno cuando es necesario.

Acelerar el cerebro
John Weardon, un psicólogo experimental de la Universidad de Keele en el Reino Unido, afirma haber encontrado una manera. Cuando Weardon expuso a sus sujetos a 10 segundos de rápidos clics (alrededor de 5 por segundo) y luego les pidió que estimaran la duración de un disparo de luz o sonido, creyeron que el segundo estímulo había durado alrededor de un 10 por ciento más que si hubieran estado en silencio, u oyendo ruido blanco, antes del disparo .
Pareció como si su marcapasos central se hubiese acelerado, pero, de nuevo, los resultados simplemente pueden haberse debido a una distorsión de la memoria.
Así que Lucas Jones, un ex-alumno de Weardon en la Universidad de Manchester, Reino Unido, decidió medir el ritmo de procesamiento mental de los sujetos durante la experiencia. Después de exponerlos a los clics, midió cuán rápido podían realizar tres tareas diferentes: aritmética básica, memorización de palabras o pulsar una tecla específica en un teclado de computadora.
Los resultados, que serán publicados en el Quarterly Journal of Experimental Psychology, mostró que los clics aceleraron el rendimiento de los sujetos en las tres tareas de un 10 a un 20 por ciento. Era como si el tambor de ritmo interior del cerebro hubiese acelerado, empujando a cada neurona a remar más rápido. El ruido blanco no tuvo efecto. “El procesamiento de la información en el cerebro se está ejecutando en un tiempo subjetivo”, dice Weardon.”Si aceleras el tiempo subjetivo de la gente, realmente parecen tener más tiempo para procesar las cosas.”
Un 10 por ciento de aumento podría hacer toda una diferencia en muchas situaciones del mundo real. Escuchando los trenes de clics en unos a auriculares, los bateadores de cricket o béisbol podrían mejorar sus tiempos de reacción y resultados. “Sería prohibido de inmediato por las autoridades deportivas”, reconoce Weardon, pero este tipo de mejora de los nervios sería bien recibida en otros ámbitos, permitiendo a los estudiantes realizar más trabajo en menos tiempo, por ejemplo.
“Es un resultado genial”, dice Eagleman, pero se pregunta si los trenes de clics simplemente “aceleran un poco a la persona, como con un poco de cafeína”, en lugar de tener algo que ver con el tiempo. Si ese es el caso, puede ser apenas más que un pariente cercano del “efecto Mozart”.
En 1993, los investigadores observaron que las actuaciones de los estudiantes mejoraban si escuchaban música clásica antes de tomar una prueba, pero los estudios posteriores mostraron que muchos sonidos, incluido el ruido del tráfico o del habla, pueden aportar el mismo beneficio. “Parece que cualquier estímulo auditivo externo produce esta excitación, o efecto incitante”, dice Edward Roth, quien enseña musicoterapia en la Western Michigan University en Kalamazoo y ha estudiado el efecto Mozart.
Weardon y Jones, sin embargo, duda de que sus observaciones se deriven de una simple excitación. Por un lado, el ruido blanco no tuvo ningún impacto en el desempeño de sus sujetos en las matemáticas o en las pruebas de memoria, ni en su percepción del tiempo. Tampoco los sujetos mostraron cambios en la frecuencia cardíaca, la conductancia de la piel o la tensión muscular, efectos asociados con la excitación. “No encontramos ningún aumento de la excitación autónoma”, dice Jones.
¿Entonces de qué otra manera podrían alterar los trenes de clics la percepción del tiempo y la velocidad de procesamiento de la información? Edward Large, un neurocientífico de la Florida Atlantic University en Boca Raton, ha descubierto que los sonidos rítmicos pueden entrenar las ondas cerebrales gamma, causando que el principio de cada sonido sea acompañado de un estallido de varios picos especialmente fuertes en la onda. El tren de clics puede influir a otros tipos de ondas cerebrales, tal vez las que corresponden a la toma de instantáneas discretas en nuestras percepciones.
VanRullen y Jones están de acuerdo en que ésta puede ser la respuesta. “Cuando tienes oscilaciones más rápidas, tienes más cuadros por segundo”, dice VanRullen. “Usted puede ser más eficiente en tareas cognitivas particularess, y dado que hay más cuadros tomados en un momento dado, puede parecer que dura más tiempo.”
Si esta teoría es correcta, el tren de clics está, literalmente, cambiando el ritmo de captura de cuadros del cerebro. Es una posibilidad intrigante. ¿Quién no ha deseado tener un poco más de tiempo de vez en cuando? Y no hace falta caer desde una torre de 8 pisos para conseguirlo. Al alterar el reloj del cerebro, se pueden reccrear algunos de los delirios de la esquizofrenia

Ideas delirantes a pedido
La esquizofrenia tiene muchos síntomas: Voces atormentadoras que emanan de las ventanas o paredes, ideas delirantes en las que los afectados pierden la sensación de controlar su propio cuerpo y pensamientos, y ocasional torpeza o marcha desigual. ¿Podrían derivar todos estos problemas de un reloj interno defectuoso?
Por cierto, la esquizofrenia parece afectar la percepción del tiempo de la gente. Si a alguien con esquizofrenia se le muestra un destello de luz y un sonido separados por 1/10 de un segundo, suelen tener problemas para discernir qué fue lo primero. Estas personas también calculan el paso del tiempo con menos precisión que la mayoría de los demás. Ahora una serie de estudios ha demostrado que si se afectan los relojes internos de las personas sanas, se pueden crear algunos de los síntomas y las ideas delirantes asociadas con la esquizofrenia.
En un experimento, los voluntarios sanos aprendieron a jugar con un videojuego en el que tenían que dirigir un avión esquivando obstáculos. Una vez que esta gente se fue acostumbrando a la partida, los investigadores la modificaron para insertar 0,2 segundos de retraso en la respuesta del avión a los movimientos del ratón de la computadora de los voluntarios. Después de la modificación, el rendimiento de los jugadores empeoró en un principio, pero en un tiempo sus cerebros compensron el retraso hasta que realmente percibieron el movimiento del ratón y el de la aeronave como si tuviesen lugar simultáneamente.
Pero la experiencia más extraña para los sujetos se produjo a continuación, los experimentadores eliminaron el retraso y restablecieron la temporización a la normalidad. De pronto, los jugadores estaban viendo que el avión se movía antes de que lo dirigieran conscientemente con el ratón (Psychological Science, vol 12, p 532). Esto es increíblemente similar a cómo describen las personas con esquizofrenia la sensación de que, de alguna manera, están siendo controlados por otro ser.
No es el único experimento que demuestra que estos misteriosos sentimientos pueden surgir de una mala comprensión de los tiempos de los acontecimientos.
Por ejemplo, normalmente no podemos hacernos cosquillas nosotros mismos: de alguna manera la intención de hacer el movimiento también suprime la respuesta. Pero cuando se les pidió a las personas que cepillaran la palma de su mano utilizando un brazo robótico que presentaba un retraso de 200 milisegundos entre los movimientos ordenados y los movimientos reales, sintieron la misma sensación que recibirían si alguien les hiciera cosquillas.
“Con esto se llega a una cuestión central en la esquizofrenia: la pregunta de si usted está en control de su propio cuerpo”, dice William Hetrick, que estudia la temporización normal del cerebro y la esquizofrenia en la Universidad de Indiana en Bloomington. “La capacidad de atribuir acciones propias frente a otros, de percibir los propios pensamientos ante los pensamientos generados por fuentes externas, tal vez requiere un estrecho acoplamiento en el tiempo [dentro del cerebro].”
La idea podría explicar muchas de las experiencias narradas por personas con esquizofrenia. Desacomodando el orden de los pensamientos y percepciones dentro del cerebro, por ejemplo, se podría mover la mano antes de ser consciente de la decisión, haciendo que uno se sienta como si alguien más controlara nuestros movimientos. Y cuando aparece un anuncio en la TV, el cerebro podría pensar en el producto antes de registrar conscientemente que lo está viendo en la pantalla, lo que crea la preocupante ilusión de que tus pensamientos están siendo enitidos en la televisión.
Si realmente muchas alucinaciones psicóticas se basan en un mal procesamiento del tiempo, se podría apuntar a un úncio culpable: el cerebelo. Durante décadas, se ha considerado al cerebelo como el centro de temporización del movimiento de los músculos, pero algunos neurocientíficos reconocen ahora que también podría coordinar los pensamientos y la transformación de las percepciones sensoriales.
Eso encaja con las pruebas neurológicas. “Durante una amplia gama de tareas mentales, las personas con esquizofrenia tienen menores tasas de flujo sanguíneo en el cerebelo que las personas sanas”, dice Nancy Andreasen, investigadora de la esquizofrenia en la Universidad de Iowa en la ciudad de Iowa.
La idea ha despertado mucho interés. David Eagleman, del Colegio Baylor de Medicina en Houston, Texas, ha estudiado las personas con esquizofrenia por medio de un juego de video similar al juego de las aeronaves, que le permite manipular los retrasos entre las acciones de los voluntarios y sus resultados.
Cuando se alteran los retrasos, las personas con esquizofrenia tienen más dificultades para compensar que los controladores sanos. “Los cerebros esquizofrénicos parecen ser inflexibles con el tiempo”, dice. “No se recalibran”. Eagleman espera que estos juegos resulten útiles en el futuro para medir la severidad de la esquizofrenia, o la respuesta de los pacientes al tratamiento y las drogas.

Fuente: New Scientist. Aportado por Eduardo J. Carletti