Cuando la física es aplicada a la neurociencia aparecen resultados como el que será publicado en Physical Review E, en donde se afirma que nuestro cerebro podría estar programado para maximizar el desorden, similar al principio de la entropía, y que nuestra conciencia podría ser simplemente un efecto secundario.
Entender la conciencia humana, nuestra capacidad de ser conscientes de nosotros mismos y de nuestro entorno, es una tarea a la que la humanidad le está llevando siglos; y aunque con la llegada de una ciencia más avanzada, cada vez se están elaborando mejores hipótesis en realidad nadie entiende de dónde viene y por qué la tenemos.
Sin embargo un nuevo estudio, liderado por investigadores de Francia y Canadá y pre-publicado en arXiv.org, plantea una nueva posibilidad. Su hipótesis fue que la conciencia surge naturalmente como resultado de que nuestro cerebro maximiza su contenido de información. En otras palabras, la conciencia es un efecto secundario de nuestro cerebro hacia un estado de entropía.
La entropía es el término utilizado para describir la progresión de un sistema desde el orden hasta el desorden. Como el cuarto ordenado (baja entropía) de un adolescente que dejó de ser arreglado y poco a poco fue cayendo en el caos (alta entropía). Esto es lo que muchos físicos creen que le está sucediendo a nuestro Universo.
Después del Big Bang, el Universo ha pasado gradualmente de un estado de baja entropía a alta entropía, y debido a que la segunda ley de la termodinámica establece que la entropía solo puede aumentar en un sistema, podría explicar por qué la flecha del tiempo solo se mueve hacia adelante.
Así que los investigadores decidieron aplicar el mismo pensamiento a las conexiones en nuestros cerebros e investigar si muestran algún patrón en la forma en que eligen ordenar ellos mismos mientras estamos conscientes.
Física y estadistica para estudiar la actividad neuronal
Para averiguarlo, un equipo de la Universidad de Toronto y la Universidad de París Descartes utilizó un tipo de teoría de la probabilidad llamada mecánica estadística para modelar las redes de neuronas en el cerebro de nueve personas, incluidas siete que tenían epilepsia. Específicamente, buscaban la sincronización de las neuronas, si estas oscilaban entre sí, para determinar si las células cerebrales estaban relacionadas o no.
Miraron dos conjuntos de datos: primero compararon los patrones de conectividad cuando los participantes estaban dormidos y despiertos; y luego observaron la diferencia cuando cinco de los pacientes epilépticos tenían convulsiones y cuando sus cerebros estaban en un estado normal de «alerta». En ambas situaciones, vieron la misma tendencia: los cerebros de los participantes mostraron una entropía mayor cuando estaban en un estado totalmente consciente.
«Encontramos un resultado sorprendentemente simple: los estados de vigilia normales se caracterizan por la mayor cantidad posible de configuraciones de interacciones entre las redes cerebrales, que representan los valores de entropía más altos», escribe el equipo. Esto llevó a los investigadores a argumentar que la conciencia podría ser simplemente una «propiedad emergente» de un sistema que intenta maximizar el intercambio de información.
Sin embargo se debe aclarar que hay algunas limitaciones para este trabajo, principalmente el tamaño de muestra. Es difícil detectar tendencias concluyentes de solo nueve personas, especialmente porque los cerebros de todos respondieron de forma ligeramente diferente a los distintos estados.
El físico Peter McClintock de la Universidad de Lancaster en el Reino Unido, que no participó en la investigación, dijo a Physics World que los resultados fueron «intrigantes», pero necesitan ser replicados en un mayor número de sujetos, incluyendo experimentos durante otros estados del cerebro, como cuando los pacientes están bajo anestesia. Aunque el estudio es un buen punto de partida para futuras investigaciones y sugiere una posible nueva hipótesis de por qué nuestros cerebros tienden a ser conscientes.
El equipo ahora planea investigar los resultados con más detalle, midiendo el estado termodinámico de las diferentes regiones para comprender si lo que está sucediendo es en verdad entropía u otro tipo de organización. También quieren extender sus experimentos al comportamiento cognitivo general, por ejemplo, ver cómo cambia la organización neuronal cuando las personas se concentran en una tarea y cuando están distraídas.
La entropía es uno de los fenómenos más intrigantes de la física y aunque muchas veces se ha dicho que no se puede revertir la flecha del tiempo, un grupo de físicos lograron demostrar lo contrario.
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