La concepción de Piaget sobre el sustrato neurobiológico del

La concepción de Piaget sobre el sustrato
neurobiológico del conocimiento
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HUGO
ARÉCHIGA
Introdm:ción
Se cumple este año e! primer centenario de! natalicio de Jean
Piaget y en distintos foros se recuerda su obra. Dada su vastedad, se requerirá de! concurso de muchos especialistas para analizarla en la perspectiva apropiada. Un aspecto central en ella es
el gran interés que e! investigador dedicó a los aspectos biológicos de la actividad cognitiva. Pocos epistemólogos han poseído
una base tan sólida en biología como Piaget, quien, como es bien
sabido, hizo sus primeras contribuciones científicas precisamente en el campo de la biología y dedicó siempre una especial
atención a los fenómenos de la vida. Así, es natural que en el
vasto·análisis que hace de k naturaleza del conocimiento a lo largo de su obra, el estudio de los mecanismos biológicos subyacentes ocupe un lugar central. Dedica al asunto, entre muchos
escritos de importancia, el libro Biología y conocimiento.
Su concepción de! papel fundamental de la biología para
abordar los problemas del conocimiento es inequívoca. Llega,
por ejemplo, al punto de hacer suya la expresión darwiniana
de que "quien comprenda al babuino hará más que Locke por
la metafísica", o bien, a afirmar que
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es imposible suministrar una epistemología algo completa de la
noción o de los esquemas del tiempo [oo.] sin romar en cuenta las relaciones remporales de múltiples grupos de animales.
por ejemplo, las relaciones entre las reacciones temporales y
los ritmos en las abejas.
Jean Piaget rastrea las bases biológicas del conocimiento
a lo largo de la ontogenia y de la filogenia. Se apoya en conceptos fisiológicos de índole general y se!eccciona algunos
niveles de análisis en los que sus tesis pueden distinguirse con
claridad. Para· los fines de este escrito, sólo destacaré aquellos
que tienen que ver directamente con la participación del sistema nervioso en los procesos cognoscitivos.
A primera vista, podría suponerse que la relación entre
el sistema nervioso y el conocimiento fuese una superposición total, ya que éste, en lo que tiene de actividad mental,
es íntegramente consecuencia de la actividad cerebral. Así lo
entienden tanto psicólogos como neurobiólogos. Sin embargo, Piaget usa e! término 'conocimiento' en un sentido más amplio. Por ejemplo, sostiene que "los procesos cognoscitivos se
nos manifiestan, entonces, simultáneamente como la resultante
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de la autorregulación en el seno de las interacciones con el exterior", "de manera que terminan en el hombre, por extenderse éstas al universo entero". Los procesos cognoscitivos se asientan, pues, según Piaget, en el organismo entero, se nutren de
sus regulaciones. Él mismo califica de "hipótesis directriz" de su
obra la que sostiene que "las funciones cognoscitivas reflejan los
mecanismos esenciales de la autorregulación orgánica". Todo
ello, pues, ubica a lo cognoscitivo como caso particular de un
fenómeno más amplio: el conjunto de las regulaciones fisiológicas de! organismo.
Así, dentro de este marco de integración de las funciones
cognoscitivas en el conjunto de las regulaciones orgánicas, Piaget
reconoce que "el hecho fundamental del que vamos a partir
es el de que sólo el sistema nervioso, instrumento de las regulaciones cognoscitivas, constituye un órgano especializado de la
regulación funcional".
Es evidente que la organización del sistema nervioso, el
funcionamiento de sus células y su dinámica molecular son
comunes a los procesos funcionales que rigen a todas las células del cuerpo. Pero también es verdad que sólo el sistema
nervioso es capaz de efectuar las transferencias de información que dan lugar á lo que llamamos operaciones intelectuales, características de las formas más elevadas de actividad
cognoscitiva, hecho reconocido por Piager.
El sustrato neurobiológico del conocimiento
En cuanto a la forma en que el sistema nervioso organiza las regulaciones de las que depende la actividad cognoscitiva, Piaget
nos ofrece un esquema claro para analizar las operaciones neuronales que subyacen tras la generación de conocimientos, cuando
propone "tres clases posibles de conocimiento": a) los ligados
a mecanismos hereditarios, como son los instintos y las percepciones, fundamentalmente hereditarios; así, por ejemplo,
afirma que "los esquemas más elementales a los cuales se asimilan las percepciones son esquemas reflejos o instintivos, es
decir, hereditarios en una buena parte de su programación";
b) los obtenidos de la experiencia y que él asimila al concepto
de "adaptaciones fenotípicas", y c) los conocimientos lógicomatemáticos, resultantes de coordinaciones operatorias (funciones, etcétera) que corresponden biológicamente a "los sistemas
de regulación de cualquier escala, operados por e! órgano regulador fundamental de la inteligencia".
Los mecanismos de organización del aparato cognoscitivo, si somos congruentes con esta apreciación, se dividen en:
a) el de lo adquirido genéticamente, que determina conceptos
a priori, y que ha sido ampliamente estudiado por los etólogos.
De hecho, Piaget toma algunos conceptos centrales de la etología, particularmente de Konrad Lorenz, reconociendo las
raíces kantianas de sus postulados, y b) lo adquirido mediante
las relaciones sociales y la actividad mental. En la interacción
entre ambos niveles encuentra los mecanismos que generan
el conocimiento, y, así, afirma que las funciones cognoscitivas
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en su conjunto "son el producto de interacciones estrechas entre
el genoma y el medio".
Un aspecto fundamental en la tesis estructuralista de Piaget
es, desde luego, que el manejo de la información que lleva a
cabo e! sistema nervioso sobre e! espacio sensorial no lo hace
tener una copia pasiva del medio exterior, sino realizar una construcción activa; así, afirma categóricamente que "ningún conocimiento, ni siquiera perceptivo, constituye una simple copia
de lo real, puesto que supone siempre un proceso de asimilación
a estructuras anteriores". Además, este proceso se desenvuelve
en el tiempo. En consecuencia, la filogenia y la ontogenia se convierten en instrumentos básicos de la epistemología de Piager.
¿Pero qué tan válidos son los elementos de neurobiología
en los que basa Piaget su epistemología? No olvidemos que el
cuerpo conceptual en que se apoya data al menos de tres décadas. En este lapso, han hecho eclosión la neurobiología molecular, la cibernética y los métodos no invasivos de estudio de!
cerebro, que hacen ahora posible seguir la activación de grandes conjuntos neuronales durante la actividad mental. También
se ha desarrollado la inteligencia artificial, que genera nuevas
formas de inferir la lógica de las operaciones neuronales. Ello
hace oportuno revisar el tema.
Piaget maneja los grandes niveles de organización biológica, desde lo molecular hasta lo subjetivo, con gran habilidad. Veamos los principales aspectos de su tesis:
a) Nivel molecular. El concepto entonces novedoso de
genes reguladores es utilizado por Piager. En la regulación
del genoma encuentra el espacio conceptual que le permite
evitar los extremos del neodarwinismo y e1lamarckismo. Por
medio de este acierto se coloca en una corriente que cobra gran
vigor en la actualidad. Se conoce ahora la modulación de múltiples funciones mediante la regulación de la expresión genómica. El número de factores de transcripción y el conocimiento de sus mecanismos de acción aumentan continuamente. Así
pues, hoy se conoce el gran valor de la tesis central de Piaget.
Si acaso, algunos de sus aspectos más sutiles podrían ser cuestionados, como la distinción tan marcada que establece entre
el sistema nervioso y el endócrino, suponiendo que el primero
realiza sólo ajustes de tipo funcional y el segundo los de tipo
morfogenético. Hoy sabemos que el sistema nervioso puede tener acciones morfogenéticas fundamentales. En tiempos de
Piaget, la distinción entre neurotransmisores y hormonas era
tajante. Una sustancia sólo podía ejercer una función. Hoy sabemos que hay muchas que pueden actuar como neurotransmisores en un sistema y como hormonas en otro. Además, la misma
sustancia puede encontrarse en muy diversas especies biológicas, cumpliendo idéntica función, u otras diferentes, lo cual
apoya a nivel molecular la tesis de la continuidad biológica
que tan enfáticamente sostuvo Piager.
b) Nivel celular. Piaget emplea poco el concepto de neurona, que ha sido piedra angular de la neurobiología moderna.
De hecho, no menciona en su obra el concepto de sinapsis, que
es el sitio de unión entre neuronas vecinas. Es algo extraño, ya
que precisamente es en el nivel neuronal donde se puede fun-
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damentar mejor la unicidad fUncional del sistema nervioso con
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con modificaciones de acuerdo con el tipo de neurona, también
describen comportamientos no digitales, incluyendo un tipo de
asigna Piaget en sus conceptos sobre la maduración yel desarroactividad en la que Piaget se interesó particularmente: la capallo de los seres vivos, en el caso del cerebro, son linajes celucidad del sistema nervioso de generar actividad espontánea,
lares, estirpes de neuronas que pueden caracterizarse de muchas
requisito esencial para postular su actividad independiente del
maneras. La neurona, considerada como una célula, es decir,
medio externo. Así, afirma que "conocer no consiste, en efecto,
como una unidad, que guarda semejanzas y diferencias con
en copiar de lo real, sino en obrar sobre ello y en transformarel resto de las células del organismo, debió ser un concepto
lo (en apariencia o en realidad) a fin de comprenderlo en fUncentral para Piaget, y llama la atención como el nivel celular
ción de los sistemas de transformación a los que están ligadas
intermedio.
estas acciones". Ello implica, desde luego, la capacidad del sisEn cambio, el estudio de las propiedades de circuitos y
tema nervioso de realizar actividades independientes de las
redes en el cerebro sí recibió la atención de Piaget, quien
que están ocurriendo en el medio ambiental.
toma los conceptos de McCulloch y colaboradores sobre las
La existencia de actividad eléctrica espontánea, tanto en
características lógicas del funcionamiento cerebral. Le entuel cerebro (electroencefalograma y otras manifestaciones) como
siasma la aplicación del álgebra booleana en el estudio de
en neuronas individuales, en ganglios de invertebrados y en
las intercomunicaciones cerebrales. Este modelo, si bien sigue
segmentos aislados del sistema nervioso de los vertebrados, es
teniendo gran utilidad en el diseño de computadoras digiconocida desde hace más de medio siglo, por lo cual llama la
tales, ha sido ya superado en el análisis del fucionamiento
atención que Piaget no haga mayor aprecio de un fenómeno
cerebral.
que pudo serie de gran utilidad. De hecho, la actividad marHoy sabemos que, en los circuitos neuronales, los potencapaso, aludida por Piaget en su obra, a pesar de ser conociciales de acción no constituyen la única forma de comunicada en neuronas, sólo es mencionada por él para el caso del
ción, sino que también hay señales
corazón.
En la actualidad, el estudio de los mecanismos celulares
analógicas, graduadas, que revisten
y moleculares que genera la actividad espontánea en conjuntos
gran significación. De esta manera,
neuronales es un campo muy desarrollado de la neurobioen muchos modelos actuales se inlogía. Se sabe también que en algunos ciurcuitos neuronales
cluyen las ecuaciones completas,
la actividad espontánea, si bien es intrínseca al sistema, puede
descriptivas de la generación de
~-...........;::-..
estas señales, empezando por
ser modulada por influencias extrínsecas.
c) Nivel integrativo. Aquí encontramos uno de los grandes
las de Hodgking y Huxley
aciertos de la tesis de Piaget. Por una parte, su postulación de
para describir la naturala influencia del medio para moldear las conexiones neuronales
leza iónica del potenha resultado acertada. Hoy en día, sigue siendo inobjetable su
cial de acción y que,
afirmación de que "la competencia (Waddington) o estado fisiológico de un tejido, que le permite reaccionar específicamente
a estímulos dados [oo.], está sujeta a las condiciones temporales,
[y] puede manifestarse en una fase dada y no en otra".
La existencia de periodos críticos en el desarrollo, postulada por Piaget, ha sido ampliamente confirmada en años
recientes, y el origen de algunos de sus mecanismos moleculares, aún desconocido para Piaget, ha sido ya esclarecido. En
particular, en lo que respecta al estudio del sistema nervioso,
Torsten Wiesel y David Hubel, aparentemente desconocidos
para Piaget, demostraron hace más de treinta años que en animales de experimentación (gatos), la supresión de la información visual derivada de un ojo, impedía la maduración de las
conexiones en la corteza visual provenientes de ese ojo, quedando los animales desprovistos de neuronas visuales con entrada binocular, esenciales para la integración de la visión estereoscópica. La privación de la entrada visual binocular debe
ocurrir en un lapso definido, poco después del nacimiento, que
es justamente cuando maduran las conexiones interneuronales del sistema visual.
Con estos experimentos se encontró la explicación del
hecho, observado tiempo atrás por médicos, de que el estrabis-
el resto del organismo. Las creadas a las que tanta importancia
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mo en niños, cuando se corrige quirúrgicamente a edad remprana, permite una recuperación cabal de la función binocular, mientras que cuando la intervención es tardía ya no se da
esta recuperación. También resultó posible explicar por qué la
recuperación tardía de la sensibilidad visual, en ciegos de nacimiento, no les permitía ya tener una visión normal.
Cabe destacar aquí la exactitud de una apreciación de
Piaget sobre la base de esta acción plástica, que reside en la corteza cerebral y no en etapas periféricas del cerebro. De hecho,
la retina no parece estar bajo ningún ajuste plástico de esta
naturaleza.
En general, el manejo del tiempo biológico que hace Piaget
resulta impecable. Los datos recientes han apoyado su visión
de una integración gradual, tanto en lo filogenético como en
lo ontogenético. Piaget claramente especifica que U[...] el proceso epigenético que conduce a la construcción de las operaciones intelectuales es comparable, de manera muy estrecha,
a la epigénesis embriológica y a la formación orgánica de los
fenotipos". Y afirma incluso, con mayor precisión, que
el crecimiento intelectual tiene su ritmo ysus "creadas", lo mismo
que el crecimiento físico. lo que no significa, naturalmente, que
mejores métodos pedagógicos (en el sentido de "más activos"), no
acelerarían un poco las edades críticas señaladas hasra ahora.
Ello ha sido confirmado ampliamente con experiencias recientes, en las que se ha podido identificar el curso temporal de la
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maduración de circuitos neuronales, tanto en el aspecto morfológico como en el funcional.
Los mecanismos neuronales del conocimiento
En cuanto a los mecanismos neuronales subyacentes tras la integración funciona!, propia de la actividad cognoscitiva, Piaget
destaca cuatro: a) la memoria; b) los circuitos de realimentación;
c) el reforzamiento de asociaciones, y d) la reorganización de conexiones propia de la asociación. Veamos cómo ahonda en ellos
y lo que se ha avanzado en este terreno.
a) Memoria. Piaget define la memoria como "la utilización de las adquisiciones anteriores" y le adscribe una base
molecular, que en su tiempo era completamente actual. Sobre la controversia entonces vigente acerca de la posibilidad
de transferir conocimientos mediante extractos de cerebro, o
moléculas específicas, su escepticismo estuvo totalmente justificado. Los datos que dieron origen a esos planteamientos jamás
fueron la base para consideraciones actuales sobre el sustrato
genómico del almacenamiento de información. Hoy sabemos que
la activación neuronal se basa en la producción de moléculas
específicas, que pueden ser utilizadas como marcadores de la
función plástica.
Piaget no dedica ninguna atención al fenómeno de la
memoria de corto plazo, dependiente de la actividad eléctrica neuronal, al punto de que puede ser bloqueada al suprimirse ésta. En cuanto a la memoria
de larga duración, la intervención del sustrato molecular es clara, y se han
descriro proteínas que
sólo se fosforilan bajo
el efecto de algún
neurotransmisor
_.':'~."
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de los que se sabe que inducen cambios de larga duración en
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la actividad neuronal.
b) Circuitos de realimentación. De manera enfática, Piaget
afirma que "los aprendizajes por ensayo y error (o tanteos)
suponen regulaciones en circuitos de realimentación". Sin grandes reservas, habla de "máquinas que aprenden". El enlace que
realiza entre aprendizaje y cibernética está fundamentado en
el papel central que asigna a los circuitos de realimentación
en el desarrollo de las autorregulaciones, ya que, como vimos
antes, el conocimiento, para Piaget, es sólo un caso particular de una regulación fisiológica, y la realimentación forma
parte de cualquier regulación, incluidas, deSde luego, las dos
funciones que estudia en el sistema nervioso, la reguladora y
la cognoscitiva.
También en este caso Piaget acierta, y abundan actualmente los ejemplos de circuitos de realimentación con un papel
fundamental en la reestructuración de funciones neuronales
durante la adquisición de patrones conducruales. Entre los grandes avances de la neurobiología en el último medio siglo está la
superación del concepto de arco reflejo, inmerso en la tradición
sherringroniana y pavloviana; a este concepto se le añade la
existencia de circuitos de realimentación que permiten ajustar
la respuesta neuronal, y la existencia, ya mencionada, de actividad espontánea, independiente de los estímulos ambientales.
c) El reforzamiento de asociaciones. Piaget, con mucha
razón, acepta los conceptos de Hebb sobre el reforzamiento
de conexiones neuronales ya existentes, como parte de la integración de nuevos conocimientos. Estos conceptos han sido
motivo de importantes estudios recientes y, de hecho, los modelos experimentales más válidos de retención de información
en redes neuronales, como la potenciación de larga duración,
que se produce al estimular reiteradamente una vía sináptica,
implican justamente el reforzamiento de la conexión estimulada. Además, por este medio se ha llegado a analizar el sustrato
molecular de dicho reforzamiento, al encontrarse la activación
de genes específicos durante esta potenciación.
d) Las asociaciones selectivas. Aquí Piaget muestra la influencia decisiva de Pavlov, pero también estudia la asociación
propia de los reflejos condicionados dentro de un marco biológico más amplio, considerando que la asociación pavloviana
"no es sino un momento parcial, artificialmente separado en
el proceso de la asimilación", ya su vez, considera a la asimilación en forma tan general que la define como "integración
en estructuras previas". El conocimiento sería, en el plano intelectual, equiparable a la nutrición en el plano vegetativo.
Además, también en la integración de los reflejos condicionados, Piaget hace participar a los circuitos de realimentación, al
afirmar que: "el reflejo condicionado es más complejo de lo
que se creyó: neurológicamente, en la medida en que es dependiente de la formación reticular y no solamente de la corteza, y funcionalmente, puesto que intervienen feedbacks,
etcétera".
En efecto, la concepción pavloviana sobre el asiento cortical de las asociaciones propias del condicionamiento se cues-
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tionó ya al encontrarse una influencia clara de otras áreas del
sistema nervioso sobre la evolución del condicionamiento. Por
otra parte, se han descrito respuestas condicionadas en invertebrados, desde luego, carentes de corteza cerebral. En este
campo, de hecho, algunos de los avances más importantes en
el conocimiento de los mecanismos celulares y moleculares
del aprendizaje han venido precisamente de estudios en invertebrados. Pero también en el sistema nervioso central del ser
humano, mediante técnicas de visualización de la actividad
neuronal, ha sido posible demostrar el reclutamiento de la
actividad neuronal, pues se ha demostrado el reclutamiento
de nuevas unidades neuronales durante la asociación de estímulos propia del condicionamiento. Estamos aún lejos de
validar, sin embargo, la amplia visión de Piaget sobre el sustrato general morfogenético de las asociaciones neuronales propias
del condicionamiento. Al menos no en la forma en que él lo
expresa, al afirmar que
las coordinaciones generales de la acción, condicionantes de la
formación de los conocimientos fundamentales, suponen no
solamente las coordinaciones nerviosas, sino esas coordinaciones, todavía más profundas, que son las interacciones que
dominan roda la morfogénesis.
Incluso cuando Piaget no pudo anticipar el gran desarrollo de la inteligencia artificial -que ha hecho al conocimiento más abordable, desde el punto de vista lógico, que
lo que él anticipó-, y que algunos de sus conceptos sobre la
disociación entre forma y función se han desdibujado con
el tiempo -al tenerse mejor información que la disponible
cuando escribió su obra-, aún resulta admirable el marco
tan amplio y congruente dentro del que planteó la relación
entre el conocimiento y la actividad biológica en sus diversas manifestaciones, y en particular el funcionamiento del
cerebro.
Conclusión
Lo anterior nos lleva al último tema de esta revisión, a la pregunta implícita en muchos de los planteamientos de Piaget
sobre la naturaleza biológica de! conocimiento. ¿Lograremos saber qué es el conocimiento una vez que sepamos cómo
funciona e! cerebro? Hay momentos en que Piaget parece
dudarlo. Así, en clara actitud dualista, afirma que "la conciencia utiliza nociones específicas, ajenas a la causalidad física
o fisiológica", y que "la neurología [...] nunca explicará, sin
duda, por qué 2 y 2 son 4". No han faltado neurobiólogos
que han sostenido puntos de vista análogos, y sólo e! tiempo
permitirá saber si el fenómeno mental puede ser cabalmente reducido a operaciones neuronales definidas. Sin embargo, el ritmo con que avanza nuestro conocimiento de la actividad neuronal permite una imagen más optimista que la
dejada por Piaget. •
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