INTRODUCCIÓN
Durante las dos semanas anteriores se ha descrito la manera como las Ciencias Cognitivas enfocan el tema de la percepción. Se ha presentado los orígenes del estudio moderno en este campo desde el trabajo de la Gestalt pasando por los avances en neurociencia e Inteligencia Artificial.
En esta clase se detallará el estado de la cuestión respecto de cada uno de los seis sentidos.
PERCEPCIÓN VISUAL
La percepción visual es con mucho el tipo de percepción que más ha sido estudiada y sobre la que se tiene un mejor conocimiento global acerca de su funcionamiento. Esquemáticamente se inicia su procesamiento con la recepción por parte de la retina de los fotones que llegan al ojo desde el medio y que producen reacciones en los bastones y conos. Estas células envían la información al SNC hasta llegar al tálamo que deriva las señales hacia las regiones especializadas en procesamiento de imágenes ubicadas en el lóbulo occipital (regiones 17, 18 y 19 de Brodmann). El viaje sin embargo no termina allí. Se discute en la actualidad si la representación interna de las imágenes (visuales y de los otros tipos) es una “foto” del exterior o no (Damasio, 1994). Uno de los problemas básicos acerca de la visión es poder explicar cómo a partir de las imágenes de los dos ojos (que no son exactamente iguales sino que están ligeramente desviadas), el cerebro/mente genera una imagen tridimensional. Es lo que se conoce como el problema de la estereoscopía.
El problema de la estereoscopía abre el campo a una serie de otros problemas que revelan que la visión no es un proceso único ni sencillo. En 1982 David Marr reseñó estos problemas en su famoso libro Vision. La conclusión de sus estudios enseña que los procesamientos cognitivos tienen varias subetapas que pueden ser procesadas de diferente manera (por ejemplo, la percepción del color, de la forma, del movimiento, de la tridimensionalidad) y con una serie de pasos internos intermedios. Habría una percepción de nivel básico, otra de nivel medio y una tercera de nivel alto, y cada una de ellas puede apoyar a las demás. El ejemplo que Marr usa para explicar esto es el siguiente dibujo
La imagen carece de la suficiente información de nivel bajo como para comprenderla, pero, una vez que se indica cuál es el tema de inmediato se puede comprender/percibir con total claridad el dibujo. Esto muestra que una representación de nivel alto puede eventualmente apoyar a los niveles inferiores de representación. (Pista: si después de mirarla no detectas la forma, guarda la foto, y fijate en el nombre del archivo)
Color
El color es otro de los temas clásicos en el estudio de la percepción, hasta hace unos 35 años se pensaba que esta era una de las áreas que mayor influjo recibía desde la cultura y el lenguaje. Se citaba continuamente el hecho de que algunas lenguas celtas carecían de palabras que distinguieran el azul del verde, y se concluía que quienes hablaban esas lenguas eran incapaces de “ver” esos colores. Berlin & Kay (1969) hicieron estudios completos sobre las palabras que designan colores en varios idiomas y llegaron al siguiente esquema:
Todas las lenguas del mundo toman los colores en este orden. Si una lengua tiene ocho colores sus colores serán: blanco, negro, rojo, amarillo, verde, azul y café. Este modelo es equivalente al modelo fisiológico de la visión, el ojo distingue por sus células especializadas el blanco y el negro y luego los colores básicos (verde/amarillo y azul) y luego combinaciones de ellos. De este modo se ha demostrado que más que depender del lenguaje las palabras para los colores dependen del procesamiento cognitivo de la visión.
PERCEPCIÓN HÁPTICA (tacto)
Aunque dista mucho de conocerse tanto como la percepción visual la percepción háptica ha sido considerada extremadamente importante desde hace un par de siglos. Jorge Luis Borges cita en su Libro de los Seres Imaginarios de 1968 la Estatua Sensible de Condillac (filósofo francés del siglo XVIII), un ser que llega a la percepción de sí mismo como un ser en el mundo a través del sentido del tacto: “este último sentido le revelará que existe el espacio y que en el espacio él está en un cuerpo”.
Klatzky (1999) describe el funcionamiento de este sentido de la siguiente manera: “La modalidad sensorial háptica está basada en receptores cutáneos ubicados debajo de la superficie de la piel y receptores cinéticosque se encuentran en músculos, tendones y coyunturas. Esta modalidad provee información primaria acerca de objetos y superficies en contacto con el receptor además del calor y vibraciones de fuentes más lejanas. Es una rica fuente de información acerca del entorno próximo y es fundamental como guía del proceso de manipulación de objetos”.
Si bien las células receptoras se distribuyen por toda la piel es en las manos y el rostro donde se encuentran en mayores niveles de concentración, así lo demuestra el dibujo de Kandel & Schwartz (1985):
Las regiones a que hace referencia el dibujo de la izquierda se ubican en las zonas 1, 2 y 3 del lóbulo parietal según Brodmann. Nótese además que la zona 4 es la encargada del movimiento motor.
El sentido del tacto es de entre todos los sentidos el más retroalimentativo, es junto con la visión y en menor medida el oído, el que entrega la mayor parte de la información que permite la navegación a través del mundo físico, por eso su fuerte vinculación con el procesamiento de salida del movimiento. Ni siquiera con la visión se produce un nexo tan fuerte entre input y output.
PERCEPCIÓN AUDITIVA
Tradicionalmente se considera que la percepción auditiva es el segundo tipo más desarrollado en los seres humanos tras la visión. Las células transductoras (ver 04) en este caso se encuentran al final de un delicado proceso mecánico en que intervienen varios sistemas fisiológicos que incluyen la arquitectura del conduto auditivo y una serie de pequeños huesos que se encargan de convertir las ondas sonoras que ingresan al oído en estímulos mecánicos. Es esta mecanicidad del sonido en el interior del oído permite recibir como entrada vibraciones del propio cráneo además de sonidos externos (Richards & Kidd, 1999), como ocurre al oírse la propia voz, lo que explica porqué cuando se escucha la propia voz en una grabación se encuentra diferente de la que se escucha cuando se está hablando (en el caso de hablar hay dos entradas de información al oído, la de las ondas sonoras del habla y la de las vibraciones de la cabeza al mover el aparato fonatorio; en el caso de escuchar lo que se ha hablado en una grabación estos estímulos se reducen a uno sólo, el de las ondas sonoras).
El lugar donde ocurre la transducción es la cóclea, en ella hay unas células llamadas células ciliadas (unas 15000 en total) que son sensibles a ciertos tipos de frecuencias (entre unas decenas de Hertz y 20 kiloHertz, que se representan en el movimiento físico de la cóclea). Desde allí las señales realizan su viaje hasta llegar al módulo de procesamiento auditivo que se encuentra en la parte superior del lóbulo temporal inmediatamente debajo de la cisura de Rolando (áreas 41 y 42 de Brodmann)
Mientras que la capacidad discriminativa del oído humano permite distinguir sonidos con diferencias de frecuencias de hasta un 0,2% y de intensidad de hasta un decibel; respecto de las diferencias en las entradas a cada uno de los oídos es posible diferenciar hasta diferencias de unos pocos milisegundos. Esto último permite que el cerebro pueda con mucha precisión definir la posición de origen de la fuente emisora, así como su movimiento e incluso distancia. De este modo el oído no solo es un traductor de sonidos sino que también un sonar que permite localizar objetos en el espacio. Apoyando al sistema visual y principalmente al denavegación.
PERCEPCIÓN GUSTATIVA
Ya los griegos poseían un detallado conocimiento del funcionamiento del sistema gustativo. Habían distinguido cuatro sabores básicos (dulce y salado, amargo y ácido) y pensaban que la percepción de estos sabores se hallaba en zonas específicas de la lengua. Hasta el día de hoy, se suele representar la “posición” de estos sabores en la lengua de este modo (a pesar de que existen serias dudas sobre la validez de este modelo)
Pero, el sentido del gusto no contempla solamente la percepción del sabor sino que incluye la mecanorecepción (que permite distinguir la textura de lo ingerido) y la termorecepción (que permite distinguir su temperatura). En conjunto con el sistema olfativo y otros menos conocidos producen el sistema cognitivo conocido como Flavor (que no es posible de traducir al castellano) que es el sistema esencial que utilizan los enólogos (en especial un subsistema llamado olfato retronasal).
Las células receptoras del sabor tienen un periodo de vida de menos de dos semanas a causa de la intensa actividad química, térmica y mecánica en que están involucradas. A diferencia de otros sentidos no hay un solo modelo de transducción aunque los investigadores parecen concordar que también en este caso habría algunos estímulos prioritarios asociados a los sabores básicos.
Los sabores básicos
Los estudios de “saborología” han mostrado que hay estímulos químicos característicos que gatillan el proceso de interpretación del sabor:
derivados alcaloides como la quinina=>amargo
cloruro de sodio (NaCl, sal)=>salado y ácido
sacáridos como la glucosa=>dulce
La recepción de estos sabores es fundamentalmente química, pero está lejos de dibujarse un mapa de compuestos químicos asociados a “disparos” del sistema gustativo.
El quinto sabor
De hecho, estudios en diferentes culturas/lenguas, similares a los de Berlin & Kay para los colores muestran que aquí si existe una extraña diversidad en que las culturas occidentales quedan bastante mal paradas. Mientras en occidente se reconocen sólo 4 sabores básicos en China y Japón se reconocen 5 y en Tailandia el número llega a ocho o dieciséis en algunos casos. Esto podría no significar nada, sin embargo el hecho particular del quinto sabor que reconocían los chinos y japoneses llevó a científicos del Japón a intentar aislar un químico parecido a la quinina o la sal que tuviera dicho sabor en estado puro. En 1908 Kikunae Ikeda logró hacerlo descubriendo que el sabor correspondía al del glutamato monosódico. El sabor era llamado por los japoneses umami, y aunque se encuentra en estado natural en algunos de los ingredientes básicos de los alimentos que se ingieren en todo el mundo (como los tomates y varias variedades de queso, particularmente el parmesano) y en muchos de los saborizantes (como el aceite de soya), no había sido percibido individualmente más que por los orientales. A inicios del año 2000 la investigadora de origen indio Nirupa Chaudhari y un par de colegas de la Universidad de Miami lograron identificar el receptor químico que reaccionaba al glutamato monosódico, con lo que se ha abierto desde entonces un fecundo campo de investigación acerca de la naturaleza de los sabores que se empieza a centrar en los conocimientos de diferentes culturas e intenta descubrir si los sabores particulares que estas culturas distinguen son o no sabores percibidos particularmente por el sistema del gusto
Por fin, en el mapa de Brodmann el procesador del gusto se encuentra en el área 43 justo debajo del área de procesamiento háptico y en la intersección de los lóbulos frontal, parietal y temporal.
PERCEPCIÓN OLFATIVA
El olfato es el más desconocido de los 5 sentidos clásicos, al punto que no se pueden encontrar estudios de la misma profundidad que los anteriores respecto suyo. Hay varias razones que explican esto. En primer lugar los estímulos odoríferos no son tan fáciles de clasificar como los estímulos visuales o auditivos que son principalmente ondas. En segundo lugar, es un sentido químico (al igual que el gusto), pero no está muy claro como es que se gatilla (a diferencia de los estudios sobre sabores en que se sabe que hay que investigar la química de los principales alimentos). En tercer lugar porque se trata del sentido que es más asesorado por los demás sentidos, como en el caso del sistema Flavor en que recibe al menos un segundo input desde el gusto, o el caso que se ha visto en semanas anteriores sobre el efecto de la visión en la percepción (Morrot et al, 2001).
Los investigadores de cognición evolutiva piensan que la principal función del olor tenía que ver con la percepción de sustancias peligrosas (venenosas) antes de ser ingeridas. Un segundo e importantísimo rol del olfato era la comunicación. Los olores permiten, incluso a especies tan lejanas del hombre como los insectos, reconocer parejas sexuales en las épocas de apareamiento  (las conocidas feromonas), determinar territorios o permitir el regreso a “casa”. El primero de estos tres roles parece seguir siendo importante en el ser humano, piénsese que las lenguas en general sólo poseen tres palabras para referirse a los olores: hediondo, perfumado y “almizcle”, el olor del cuerpo humano (en inglés musk); piénsese también la importancia que da la sociedad a los perfumes.
Junto con ser el menos desarrollado de los sentidos, el olfato es el que posee las células receptorasmenos conocidas, ubicadas en el epitelio olfatorio, al igual que las células del oído y del gusto poseen un cilio (una especie de pelo: cilio=ceja) que reacciona cuando ingresa el aire a cierto tipo de estímulos químicos. Lo más interesante en este caso es que la imagen que proyecta un estímulo puede llegar a ser la de una escena completa del pasado, algo que no ocurre con los otros sentidos de manera tan destacada. En la actualidad se trabaja mucho intentando dar con la conexión entre MLP y olfato.
En el mapa de Brodmann el olfato se procesa en el área 34, en la parte superior del lóbulo temporal, por la cara interna de los hemisferios.
Por último, uno de los aspectos del sistema olfativo que permanece como más misterioso es el hecho de que aún no puede definirse cuantos tipos de células especializadas hay, de las 50.000 que lo constituyen a veces sólo un pequeño grupo reacciona a un cierto tipo de estímulo, mientras que en otros casos son muchos grupos diferentes los que lo hacen. Mientras en la visión se conocen 4 tipos de células receptoras, en el oído 3 y en el gusto 5, en el olfato ese número sigue siendo desconocido.
PERCEPCIÓN PROPIOCEPTIVA
Hasta ahora la metáfora de la mente como un computador parece funcionar bastante bien respecto del input (veremos en las próximas clases las maneras como en IA se han diseñado modelos perceptuales interesantes). También los computadores tienen sistemas de entrada, transductores y módulos que operan sobre representaciones del “mundo exterior”. Sin embargo, hay un sexto sistema de entrada en los organismos biológicos superiores que no está considerado hasta hoy en las simulaciones computacionales. Es el input del propio organismo. Los estímulos que recibe el hombre no vienen sólo desde el entorno ecológico, sino que también desde su propio cuerpo. Sin ellos sería difícil el movimiento, pero aún más el control de los estados internos. Un computador rara vez puede detectar que sufre alguna avería (aunque eso avanza bastante con los años), si un ser humano careciera de esa capacidad sería difícil la supervivencia.
Así, es necesario hablar de un sexto sentido, aquel que informa sobre el estado del propio organismo. Este sentido se estabece no sobre el SNC sino sobre el Sistema Nervioso Autónomo. Es principalmente el flujo de la sangre y el funcionamiento del sistema glandular el que informa, no al cerebro, sino que al cerebelo, del estado del cuerpo segundo a segundo. Y, hasta tal punto es importante esa información que cuando se produce algún problema el cerebro se concentra en él de inmediato (es por eso que es tan difícil sacarse de la cabeza un dolor o una dolencia, el sistema se concentra en él y no dejará de hacerlo sino hasta que la causa del mal se haya atacado y el problema resuelto).
La propiocepción también informa de la posición del cuerpo, permite subir una escalera, correr, o rascarse la oreja. Y es tanto lo que está desarrollada y precisada en esta función que permite agachar la cabeza justo antes de chocar con el marco de una puerta baja (pero, falla radicalmente por ejemplo cuando se porta una mochila en la espalda en un lugar en que hay mucha gente).
Al igual como el olfato tiene un antiguo vínculo con la Memoria de Largo Plazo Declarativa Episódica, la propiocepción tiene un viejo vínculo con la Memoria de Largo Plazo Procedimental, es ella la que permite automatizar tareas procedimentales (y quizá sea el hecho de que no pasa directamente por el SNC lo que explique la dificultad para definirla).
ANEXO
DOS ANIMALES METAFÍSICOS (fragmento, Borges, 1968)
“La primera es la “Estatua Sensible” de Condillac. Descartes profesó la doctrina de las ideas innatas; Etienne Bonnot de Condillac, para refutarlo, imaginó una estatua de mármol, organizada y conformada como el cuerpo de un hombre, y habitación de un alma que nunca hubiera percibido o pensado. Condillac empieza con conferir un solo sentido a la estatua: el olfativo, quizá el menos complejo de todos. Un olor a jazmín es el principio de la biografía de la estatua; por un instante, no habrá sino ese olor en el universo, mejor dicho, ese olor será el universo, que, un instante después, será olor a rosa, y después a clavel. Que en la conciencia de la estatua haya un olor único, y ya tendremos la atención; que perdure un olor cuando haya cesado el estímulo, y tendremos la memoria; que una impresión actual y una del pasado ocupen la atención de la estatua, y tendremos la comparación; que la estatua perciba analogías y diferencias, y tendremos el juicio; que la comparación y el juicio ocurran de nuevo, y tendremos la reflexión; que un recuerdo agradable sea más vívido que una impresión desagradable, y tendremos la imaginación. Engendradas las facultades del entendimiento, las facultades de la voluntad surgirán después: amor y odio (atracción y aversión), esperanza y miedo. La conciencia de haber atravesado muchos estados dará a la estatua la noción abstracta de un número; la de ser olor a clavel y haber sido olor a jazmín, la noción del yo.
El autor conferirá después a su hombre hipotético la audición, la gustación, la visión y por fin el tacto. Este último sentido le revelará que existe el espacio y que en el espacio él está en un cuerpo; los sonidos, los olores y los colores le habían parecido, antes de esta etapa, simples variaciones o modificaciones de su conciencia.
La alegoría que acabamos de referir se titula Traité des sensations y es de1754; para esta noticia, hemos utilizado el tomo segundo de la Histoire de la philosophie de Bréhier”.