Dinámica y evolución de la inteligencia y la cognición musical

Oct. 04 , 2011

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(Escrito hace más de diez años. Desde hace tiempo que quería compartirlo con ustedes)

La inteligencia y la cognición musical poseen rasgos de similitud que van más allá de su soporte estructural, en el sistema nervioso.  Vistas estas facultades como procesos dinámicos emergentes de la interacción de sus partes, sería posible entenderlas a ambas como el resultado de una evolución conjunta.  Para la discusión de estas ideas es necesario, previamente, precisar algunos conceptos sobre los sistemas y su dinámica.

Definamos un sistema como aquella parte del Universo que nos interesa.  El sistema se manifiesta en estados, los que podrán cambiar o no con el tiempo.  Cada estado se determina por un conjunto de variables.  Este conjunto puede ser el mínimo número de variables necesarias para especificar dicho estado.  Así por ejemplo, un sistema físico definido por una partícula, quedará determinado por su posición y por su velocidad, debiendo especificarse tres números para cada una de ellas, uno para cada componente espacial.  Como lo reconociese Newton, lo anterior es suficiente para que, en conocimiento de las fuerzas que obran sobre la partícula, conozcamos todo el pasado y futuro de la misma.  Se dice, pues, que este sistema simple posee seis grados de libertad.  Un sistema de N partículas, quedará determinado, entonces, por 6N grados de libertad, como podría ser para el caso de un gas.  Sin embargo, si las partículas tienen restringidas sus realizaciones por algún tipo de constricción  geométrica, como sería el agruparlas todas para formar una varilla que sólo pudiese girar en el plano formado por la superficie de una mesa, en torno a un eje, el número de grados de libertad estará reducido.  La física (y el sentido común) nos asegura que para determinar el estado de dicho sistema será suficiente especificar la posición de la varilla con un ángulo y la velocidad con que rota (variación temporal de dicho ángulo).  Éste será un sistema con sólo dos grados de libertad.

 Hasta ahora tenemos dos ideas fundamentales:  El estado de un sistema se determina con las mismas variables necesarias para especificar su evolución.  La otra idea fundamental es que dicho conjunto de variables puede no ser único, además de que puede minimizarse.   En el caso de la varilla formada por N partículas, redujimos los grados de libertad de 6N a 2.

Por otro lado, la regla que determina cómo evoluciona un sistema dependerá de la estructura y de la interacción entre las partes.  Otras veces la interacción entre las partes puede ser sustituida por alguna regla evolutiva arbitraria.  Así, por ejemplo, imaginemos un sistema compuesto por un tablero de ajedrez.  Si seleccionamos al azar un cuadrado, lanzamos un dado, y  el número es mayor que cuatro, cambiaremos el color del cuadrado.  Haciendo esto repetidas veces, tendrá sentido preguntarnos sobre el futuro de tal sistema.  Aquí la evolución no es determinista, pero la observación de cientos o miles de tableros, nos llevaría a conclusiones estadísticamente significativas.

Todas estas consideraciones son útiles a la hora de entender el funcionamiento del cerebro.  Como sabemos, la unidad funcional más importante del cerebro es la neurona.  Cada neurona puede modelarse como compuesta por dos estados: uno activo y otro inactivo (baste sólo esto).  En este caso, diremos que el número de grados de libertad de un sistema compuesto por una sola neurona es uno (la variable tendrá cierto valor en su condición activa y otro distinto en su condición inactiva).  El estado de una neurona se determina por el estado de todas aquellas neuronas que están en continuidad física con ella a través de una estructura especializada denominada sinapsis.  Éste es un modelo simplificado de una neurona, considerando, entre otras cosas, que los estados de las neuronas podrían ser intermedios, pertenecientes a un rango continuo más que únicamente al par de valores discretos supuestos.  Pues bien, con este modelo de neurona, podemos extendernos a un sistema más complejo, compuesto por N neuronas.  Debiendo especificar N subestados, vemos que este sistema posee N grados de libertad.  Imaginemos esta red neuronal como si fuese un mosaico de círculos blancos (neuronas activas) y negros (neuronas inactivas).  El cambio de aspecto del mosaico (la evolución de la red) dependerá de cuáles neuronas se interconectan y de cuál es la naturaleza de cada interconexión.  Para abarcar ambos conceptos, hablaré del patrón interconexiones.  Es posible, y de hecho así se especula, imaginar la representación de un mundo externo en una red neuronal, con cada estado de este mundo externo teniendo una representación en la red, y con cada estado de esta red correspondiendo a un estado del mundo externo.  Entonces, salvo cierto tecnicismo, podríamos hablar de una relación de isomorfismo entre los dos mundos que se interrepresentan.

La memoria y el aprendizaje caben en nuestro modelo como evocaciones de mosaicos predilectos, en respuesta a la presentación de un mosaico en particular que nos es impuesto desde el sistema externo.  Es decir, una respuesta determinada debe ser gatillada por una pregunta determinada.  Lo que hace que el "mosaico pregunta" evolucione correctamente al "mosaico respuesta" es la justa determinación del patrón de interconexiones que mencioné antes.  Esto último es lo que podemos entender como aprendizaje: La modificación plástica de nuestro cerebro.  Las mismas neuronas de siempre comunicándose en forma distinta.  El aprendizaje supondría imponer una dinámica a una red neuronal mediante una modificación apropiada del patrón de interconexiones.

Cabe suponer que la representación del sistema interno no tiene solamente que ser de tipo espacial.  Esto es, tratarse sólo de una codificación en base a un conjunto de neuronas.  Pensemos que también una misma neurona puede cambiar su estado con el tiempo, y que esta sucesión temporal de estados puede significar la codificación de un  fenómeno externo.  Entonces, debemos esperar que la codificación sea temporal  además de espacial.

Desde una perspectiva teórica, un fenómeno sonoro o musical también puede  tener su representación en una red neuronal.  El efecto del estímulo externo nuevamente dependería del patrón de interconexiones.  Los mosaicos sucesivos que serían generados por los mosaicos iniciales serían evocaciones determinadas por la estructura de la red.  Tomando en cuenta esta representación, ¿cuáles son los elementos ambientales que fueron capaces de seleccionar individuos con capacidad musical?  William H. Calvin (Scientific American, octubre de 1994) ha supuesto que los orígenes de la musicalidad en el hombre se remontan a los orígenes de la inteligencia, vinculándose con ellos.

Consideremos la aptitud musical (incluso sólo la común apreciación de la música) como una forma de inteligencia.  La gran diferencia con muchas otras formas de inteligencia sería el modo en que pueda explicarse su consolidación evolutiva a pesar de la aparente falta de presiones selectivas.  Hablemos de la inteligencia como una facultad del cerebro humano, la que, si bien podemos apreciar y distinguir, no podemos medir en una escala única comparativa, tal como observara Stephen Jay Gould (La Falsa Medida del Hombre).  No todos los conceptos pueden cuantificarse para ser sometidos a un orden natural.  A modo de ejemplo, digo que este reduccionismo, producto de la "cosificación de la inteligencia" que el mismo Gould criticara, se asemejaría al vano intento de ordenar distintas realizaciones del concepto de superficie (en su acepción estrictamente topológica) según una escala única creciente del “grado de superficie”.  Ciertamente que hay elementos de una superficie susceptibles de ser cuantificados y puestos en una escala comparativa (como la curvatura en algún punto), pero el todo es tan complejo que no existe el "gran número" al que podamos atribuir la representación de toda la superficie, abarcando sus ondulaciones, bordes y planicies.  Es decir, la inteligencia es algo así como un paisaje, con valles y montañas, y cualquier intento de representar a este paisaje con un único número es absurdo.  Dicho sea lo mismo sobre el carácter bueno o malo de una realización musical.  Sólo el isomorfismo que conecta los sistemas cerebro y música es el que haría que cierta obra produjese o no el efecto pertinente.

Volviendo a la inteligencia, podemos decir que una de sus características fundamentales es la capacidad de predicción.   Tratándose de capacidad musical, la capacidad predictiva es patente en situaciones como cuando escuchamos una pieza musical de la que esperamos que finalice de un modo determinado.  Es el final inesperado, como en una parodia o cuando termina un chiste, lo que logra sorprendernos y provocarnos la risa.  Pero esta capacidad predictiva se remonta al desarrollo de funciones mucho más elementales en el Hombre.

Algunas de las ideas fundamentales del ya citado  William H. Calvin son las siguientes:  Pensando en la capacidad de anticipar movimientos en forma inconsciente, como al arrojar una pelota en una fracción de segundos o al martillar (sincronizando la acción de más de doce músculos), esta capacidad predictiva ya  pudo haberse desarrollado a partir de un conjunto de facultades que ayudaron a la planificación de movimientos rápidos.  En particular, el movimiento de la boca es interesante por cuanto permitió el desarrollo ulterior del lenguaje, al posibilitar un incremento en la variedad de fonemas.  La incorporación de la sintaxis también interesa.  La sintaxis eleva la inteligencia a nuevos niveles.  Tomando prestadas estructuras de la sintaxis es que podemos imaginar distintas combinaciones de distintas acciones posibles, a la hora de planificar.  Sin embargo, nuestro pensamiento no está limitado a constructos como el lenguaje.  Existe la irrupción violenta de la idea ("eureka!" ), sin necesidad de expresarla verbalmente.  Esto da origen a la problemática de la creatividad.

La creatividad musical puede estar íntimamente ligada con la capacidad de planeación o anticipación de la que ya hablábamos, pero también puede ser el resultado de una lucha Darwiniana del pensamiento, como producto de la competencia de patrones neuronales internos.  Así, supongamos que debemos elegir entre un plátano y una manzana.  Cada uno de estos objetos poseería una representación neuronal de mosaico.  Pensando en que cada mosaico pudiese replicarse, autogenerando mosaicos adyacentes, con un aspecto de motivos repetidos, tal como en un papel mural, el objeto que terminase por imponer su motivo habría de ser el objeto seleccionado (Para ello debiese pensarse en un cierto umbral de repeticiones).  Esto podría constituir un mecanismo de selección de alternativas.  Para ahondar en los orígenes de la creatividad, me interesa citar un comentario sobre el pensamiento creativo, formulado por Stanislaw M. Ulam (Adventures of a Mathematician, 1976):  El rol de la rima en la poesía sería obligarlo a uno a encontrar lo no obvio, debido a la necesidad de encontrar una palabra con la cual sea satisfecha dicha rima.  Esto nos fuerza a asociaciones novedosas, casi garantizando desviaciones de las cadenas rutinarias de trenes del pensamiento.

En lo personal, coincido con la necesidad de incorporar un elemento disociador o disruptor de la cadena  de pensamientos conformada por la sucesión determinista de los estados de una red neuronal.  De ahí, tal vez, la importancia del sueño; por cuanto el despertar significa un cierto "reseteo mental".  En el dominio de los estados neuronales posibles, esto es, de los pensamientos posibles, el logro estético tal vez se dé por la sucesión de pensamientos como A y B.  Sin embargo, ambos estados pueden no ser estados vecinos cuando se intentan conectar por rutas deterministas.  La aleatoriedad incluida en la dinámica de la red se haría, pues, imprescindible, pudiendo también obtenérsela por la influencia de estímulos externos inesperados, los que identificamos como objetos de inspiración.

Ante la pregunta de qué ambientes selectivos pudieron desarrollar la musicalidad del ser humano, Calvin sugiere que en su lugar pudo haber ambientes que favorecieron el desarrollo de mecanismos cerebrales multifuncionales cuyas mejoras para una función crítica pudieron, incidentalmente, ayudar a otras funciones, como el desarrollo de la musicalidad.   En otras palabras, la capacidad predictiva de los movimientos rápidos, el desarrollo del lenguaje hablado, la capacidad de diseñar y operar herramientas, contaron con un soporte fisiológico que fue capaz de dar cabida, por añadidura, a capacidades como la de la musicalidad.  En alguna medida, la música y la danza serían usos secundarios de la maquinaria neuronal constituida por conductas secuenciales más expuestas a selección natural, como el lenguaje.

Imaginemos que tenemos un organismo formado por tres monedas que se tocan entre sí, adoptando una disposición triangular.  La simetría del espacio libre que se generará entre ellas, delimitado por sus tres puntos de contacto, nos podría instar a querer determinar las presiones selectivas que obraron para consolidar esta estructura delimitada por las monedas:  ¿Qué ventajas acarreó este espacio libre para la selección de la estructura actual?.  La respuesta puede ser que ninguna, si es que las ventajas selectivas radican en la disposición de las monedas entre sí, y el espacio interno no es más que la resultante de la consolidación de esta estructura externa.  Dicho de otro modo, toda la estructura orgánica que soporta la musicalidad no sería más que la sombra de estructuras selectivamente más significativas, en cuanto al asentamiento y la sobrevivencia de la especie.

Por último, creo que aún puede considerarse la alternativa de que las facultades musicales propias de la especie humana no sean resultantes de un proceso evolutivo, ni directa ni indirectamente, como se ha sugerido, sino que puedan ser la consecuencia de la búsqueda inteligente de la autocomplacencia.  Toda la estructura neuronal  determinaría frecuencias naturales y puntos críticos de estimulación, capaces de dar el sentido estético a lo que denominamos música.  La creatividad y la ejecución musical no serían sino otra cosa más que una especie de "acupuntura de la conciencia".  La estimulación clave para lograr el efecto deseado no sería propiedad de un sistema biológico determinado, sino más bien de cualquier sistema biológico capaz de haber desarrollado la capacidad de la inteligencia.  La indagación de las posibilidades de estimulación permitió el establecimiento de estas "facultades" en la escala temporal de lo que dura el desarrollo de una cultura.  No se trataría de un evento consolidado por selección natural.

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