La teoría del campo de información electromagnética consciente (CEMI : conscious electromagnetic information) ha propuesto que la conciencia está físicamente integrada y es información causalmente activa codificada en el campo electromagnético (EM) global del cerebro.
La teoría del campo de información electromagnética consciente (CEMI) afirma que el campo EM del cerebro es el sustrato físico de la conciencia.
He traducido este trabajo publicado en Neuroscience of Consciousness de la Academia de Oxford que espero sea de interés del lector.

Integración de información en el campo EM del cerebro: la teoría de la conciencia del campo CEMI 

Johnjoe McFadden

Neurociencia de la conciencia, volumen 2020, número 1, 2020, niaa016

Publicado: 22 de septiembre de 2020

Resumen

Un aspecto clave de la conciencia es que representa información ligada o integrada, lo que genera una convicción cada vez mayor de que el sustrato físico de la conciencia debe ser capaz de codificar información integrada en el cerebro. Sin embargo, como insistió Ralph Landauer, «la información es física», por lo que la información integrada debe integrarse físicamente. Sostengo aquí que casi todos los ejemplos de la llamada ‘información integrada’, incluido el procesamiento de información neuronal y la computación convencional, solo se integran temporalmente en el sentido de que las salidas están correlacionadas con múltiples entradas: la integración de la información se implementa en el tiempo, en lugar del espacio, y por lo tanto no puede corresponder a información físicamente integrada. Señalo que solo los campos de energía son capaces de integrar información en el espacio.

Describo la teoría del campo de información electromagnética consciente (CEMI : conscious electromagnetic information) que ha propuesto que la conciencia está físicamente integrada y es información causalmente activa codificada en el campo electromagnético (EM) global del cerebro. Aquí extiendo la teoría para argumentar que la conciencia implementa algoritmos en el espacio, en lugar de en el tiempo, dentro del campo EM del cerebro. Describo cómo la teoría del campo CEMI explica la mayoría de las características observadas de la conciencia y describo el apoyo experimental reciente a la teoría. También describo varias predicciones no probadas de la teoría y discuto sus implicaciones para el diseño de la conciencia artificial. La teoría del campo CEMI propone un dualismo científico que tiene sus raíces en la diferencia entre materia y energía, más que entre materia y espíritu.

Introducción

‘El amor es un humo hecho con los vahos de los suspiros’

William Shakespeare, Romeo y Julieta

 «¿Cuál es la mejor manera de arreglar una bicicleta que tiene una cuerda atrapada en sus radios?»

Gary Marcus ‘Aprendizaje profundo: una evaluación crítica’ ( Marcus 2018 )

 

El “problema vinculante” es el de comprender  nuestra capacidad para integrar información a través del tiempo, el espacio, los atributos y las ideas’ ( Treisman 1999) dentro de una mente consciente. El problema se plantea a menudo en términos de comprender cómo los componentes dispares de una escena visual (colores, texturas, líneas, movimiento, etc.) que se procesan en distintas regiones del cerebro se juntan para formar una percepción consciente unificada. Sin embargo, la vinculación es una característica general de la conciencia en todos sus modos. La primera cita de texto anterior contiene cuatro sustantivos discordantes, uno que denota una emoción, el segundo un vapor oscuro, el tercero un olor nocivo y el cuarto, una expresión. Sin embargo, el genio de Shakespeare unió cada palabra en una sola línea de poesía que evoca sin esfuerzo, en la mente consciente del lector o del oyente, una visión singular, integrada, pero compleja, de la más tierna de las emociones humanas.

En la segunda cita, el investigador de inteligencia artificial (IA) y pionero del Deep Learning, Gary Marcus, lamenta el hecho de que la IA carece actualmente de esta capacidad, como lo ilustra la intratabilidad de problemas, como desenredar una cuerda de la rueda de una bicicleta que es, sin embargo, captado y resuelto por cualquier niño en su primera exposición a la tarea.

Nuestra experiencia subjetiva es que este tipo de problema, que implica la planificación y ejecución de varios pasos secuenciales, se capta y resuelve instantáneamente en su totalidad, como información integrada.

Esta intuición se ve confirmada por muchos estudios que demuestran que la unión proporcionada por la conciencia es de hecho necesaria para resolver problemas generales de inteligencia, en particular tareas secuenciales que requieren memoria de trabajo, como el acondicionamiento de trazas de memoria ( Carter et al. 2006 ), cálculos de varios pasos. ( Dehaene y Cohen 2007 ), comportamiento dirigido a objetivos y planificación estratégica ( Dehaene y Naccache 2001 ), aprendizaje a lo largo del tiempo ( Fuster 1991 ), comprensión del lenguaje (pero no de palabras) (Hagoort e Indefrey 2014 ), inteligencia e interacciones sociales ( Dunbar et al. 2010 ; Lieberman 2012 ) y creatividad ( Kaufman et al. 2010 ).

Como han señalado varios investigadores ( Tononi y Edelman 1998 ; Treisman 1999 ; Edelman y Tononi 2008 ), el enlace consciente requiere la integración de información compleja en el cerebro. El problema es comprender cómo el cerebro logra esta integración.

Resultados

¿Qué entendemos por información físicamente integrada?

«La filosofía es una batalla contra el hechizo de nuestra inteligencia por medio de nuestro lenguaje». Wittgenstein (2009 , pág. 109).

¿Qué entendemos por «información integrada»? Para responder a esta pregunta, primero debemos acordar una definición de información. Utilizaré aquí la descrita por Claude Shannon y conocida como «información de Shannon» ( Shannon 1948 ); que es esencialmente una medida de correlación entre los grados de libertad de un emisor y un receptor de un mensaje, medido en bits. Las tasas de activación neuronal codifican así información sobre el mundo exterior porque algunos de sus grados de libertad están correlacionados con los grados de libertad del mundo exterior. Observo que, en algunas teorías de la conciencia, se requiere la causalidad además de la correlación ( Landauer 1991 ; Tononi et al. 1998 ).

A continuación, debemos acordar cómo distinguir la actividad mental consciente de la no consciente. Seguiré el enfoque iniciado por Dehaene y colegas que insistieron en que «los informes subjetivos son los fenómenos clave que una neurociencia cognitiva de la conciencia pretende estudiar» ( Dehaene y Naccache 2001 ). Entonces, al juntar estas dos definiciones, la información neuronal consciente (el remitente) es aquella información codificada en el cerebro que se correlaciona con la información codificada en los informes subjetivos (el receptor) de un observador consciente.

Sin embargo, una gran cantidad de información, como grados de libertad en el cerebro, puede correlacionarse con información reportada subjetivamente, incluido el movimiento de iones a través de la membrana neuronal, el movimiento de neurotransmisores dentro de la hendidura sináptica, la apertura y cierre de canales iónicos, Flujo sanguíneo o perturbaciones del campo electromagnético (EM) generadas por el movimiento de partículas cargadas eléctricamente. Cada uno de estos microestados neuronales conoce, en el sentido de Shannon de que su estado está correlacionado con algún aspecto (s) de la escena visual o informes subjetivos de esa escena. ¿Cuál es un posible sustrato físico para la información integrada que deben codificar las mentes conscientes?

Antes de responder a esta pregunta, primero es necesario definir qué entendemos por información integrada. Esto podría parecer una tarea fácil ya que el término se usa ampliamente, tanto que así lo demuestra el Grupo de Expertos de las Naciones Unidas sobre la Integración de Información Estadística y Geoespacial ( http://ggim.un.org/UNGGIM-expert-group / ), la Sociedad Internacional de Fusión de la Información (http://isif.org/), la Teoría de la Integración de la Información ( Anderson 2014 ), los sistemas de integración de datos ( Genesereth et al. 1997 ), numerosos métodos estadísticos y de minería de datos que buscan integrar información de múltiples fuentes ( Maimon y Rokach 2005), así como los circuitos integrados de las computadoras. Sin embargo, como insistió el famoso físico Rolf Landauer, «la información es física» ( Landauer 1991 ), por lo que la información integrada, si es que existe, debe estar codificada por un sustrato físicamente integrado. Además, para que tenga un resultado, debe ser causalmente competente ( Pawłowski et al. 2009 ): la información integrada debe, como unidad integrada, cambiar algo físico. Sin embargo, ninguno de los ejemplos anteriores de información integrada está integrado físicamente. Su información está integrada causalmente en el tiempo, más que físicamente integrada en el espacio, como ahora ilustraré con un problema familiar de la filosofía.

Ryle (2009)insistió en que es un error de categoría suponer que estructuras, como la Universidad de Oxford, tienen existencia material. Para hacer su punto, imaginó a un visitante de Oxford que visita la biblioteca y las universidades, pero luego pregunta «¿Pero dónde está la Universidad?» El error del visitante es suponer que la universidad es un miembro de la categoría de objetos materiales, en lugar de una institución que existe causalmente sólo en la mente de los estudiantes, el personal y los visitantes de la universidad.

Ryle llama a este tipo de error un «error de categoría». Se puede hacer un argumento análogo para la información integrada. Las instituciones universitarias, como el registro, las finanzas, las bibliotecas, las juntas de examen, las universidades o los ejecutivos, integran y procesan grandes cantidades de información variada que va desde los criterios de ingreso de los estudiantes, las calificaciones de los solicitantes, los catálogos de libros, el desempeño de los exámenes, horarios o salarios. Sin embargo, esta integración, como la propia institución, es causal, más que física, en el sentido de que los efectos descendentes, como la publicación de ofertas de plazas universitarias, dependen de una multiplicidad de causas informativas ascendentes, como la llegada de formularios de solicitud. y su escrutinio por parte de académicos y administradores. La integración se realiza a través de una cadena causal de operaciones en el tiempo, en lugar de una integración física en el espacio.

Esta forma de información temporal integrada es también una característica universal de la computación, como las realizadas por puertas lógicas booleanas y instanciadas en máquinas de Turing, como las computadoras modernas. Por ejemplo, la salida de un solo bit de una puerta lógica AND integra los dos bits de información codificados en sus dos entradas ( Fig. 1a ) para generar un solo bit que representa una integración de las entradas de la puerta. En realidad, la integración es causal en el sentido de que el estado del bit de salida en el tiempo t ₂ depende de ambos bits de entrada en el tiempo t ₁. Por supuesto, el bit de salida único no puede codificar ambos bits de entrada: no es información físicamente integrada. Tenga en cuenta también que, una vez que se ha transmitido una señal de entrada a salida mediante, por ejemplo, un cambio de corriente o voltaje, las entradas están libres para aceptar nuevos datos. Entonces, para cuando la señal haya alcanzado la salida ( t ₂ ), es posible que su estado ya no esté correlacionado con las entradas. Por tanto, no existe un estado físico que corresponda a la integración de información realizada por la puerta. Esto, por supuesto, no impide que la puerta participe en cualquier operación algorítmica compleja que pueda considerarse para integrar información en el sentido del uso temporal convencional del término. Considere, por ejemplo, una computadora conectada a una cámara y ejecutando un programa de reconocimiento de imágenes cuyo trabajo es identificar fotografías de la actriz Jennifer Anniston entre cientos de imágenes electrónicas presentadas a la cámara. Para cuando la compleja serie de cálculos que analizan e integran características como el color del cabello, el color de los ojos, la forma de la nariz, el mentón, el cutis, la orientación de la imagen, etc., han llegado a una puerta que finalmente compromete al programa a entregar un audio de salida de ‘esta es Jennifer Aniston’, las puertas lógicas de entrada pueden haber pasado a la siguiente fotografía. Por lo tanto, no puede haber un estado físico que corresponda a la información integrada en un solo momento. La integración existe como una correlación en el tiempo,

Figura 1

(a) Ilustración de cómo la salida de un solo bit de una puerta lógica AND integra los dos bits de información codificados en sus dos entradas para generar un solo bit que representa una integración de las entradas de la puerta. En realidad, la integración es causal en el sentido de que el estado del bit de salida en el tiempo t2 depende de ambos bits de entrada en el tiempo t1. (b) Ilustración de cómo la información dinámica del campo EM puede integrar información y funcionar como una puerta lógica. Se muestra una puerta AND con dos entradas y una sola salida, cada una codificada como cero o uno en el tiempo t ₁. Las entradas son dipolos que actúan como transmisores de campo electromagnético (EMF) que oscilan entre dos estados, ya sea de disparo (oscilante correspondiente a la entrada = 1) o sin disparo (no oscilante, entrada = 0). La salida es entonces un receptor EMF que implementa la regla AND para emitir una señal.

¿Las neuronas integran información?

Es importante enfatizar que ninguna teoría de campo EM de la conciencia niega que gran parte o la mayor parte del procesamiento de la información cerebral proceda a través de la transmisión convencional de neuronas / sinapsis.

Sin embargo, el mismo argumento descrito anteriormente para los circuitos integrados se aplica al procesamiento de información compleja a lo largo de vías neuronales complejas. Ellos, como puertas lógicas, ingresan información sensorial, como fotografías, y procesan esa información a lo largo de cadenas de redes neuronales hasta que llegan a un grupo de neuronas, o incluso a una sola neurona que se activa para generar una salida verbal de ‘esta es Jennifer Aniston’. Sin embargo, al igual que para las puertas lógicas, una vez que una neurona ha hecho su trabajo de procesar sus muchas entradas para generar la salida única de una tasa de disparo, es libre de aceptar nuevos datos. Las neuronas aguas abajo involucradas en la salida del motor de activación no necesitan estar correlacionadas con el estado simultáneo de neuronas de entrada o neuronas involucradas en el procesamiento de esa información sensorial en el momento en que se genera la señal de salida. Una neurona hipotética que provoca la salida final de un informe verbal tampoco está más ligada físicamente a sus entradas sensoriales, como en la retina o el oído, que al sistema digestivo o el cráneo de un sujeto. E incluso neuronas que responden a información altamente procesada e integrada, como la famosa neurona Jennifer Aniston (Quiroga et al. 2005 ), solo codifican una tasa de disparo única que no puede representar nada más que una pequeña fracción de la información presente en la percepción consciente. Su tasa de activación es, por supuesto, todo lo que puede saber una neurona.

Las neuronas integran información pero, en cuanto a las puertas lógicas, la integración es temporal, no física, ya que la información a integrar está separada tanto en el espacio como en el tiempo. Además, la llamada información integrada es mucho más compleja que la capacidad de codificación de una sola neurona. Este tipo de integración temporal no puede corresponder a «nuestra capacidad para integrar información a través del tiempo, el espacio, los atributos y las ideas» ( Treisman 1999 ).

Por supuesto, una gran cantidad de neuronas que se disparan pueden activarse en respuesta al rostro de Jennifer Aniston o alguna otra percepción consciente potencialmente integrada. Puede ser que cada una de estas neuronas encendidas codifique diferentes aspectos de la percepción consciente, tal vez el color particular de los ojos de la actriz, la forma de su nariz o la textura de su cabello. Uno podría imaginar una red de tales neuronas que, juntas, codifican e «integran» la percepción consciente. Pero, ¿cómo integran las neuronas que disparan su información? Desde la perspectiva de la funcionalidad, ni siquiera necesitan estar conectados físicamente siempre y cuando, colectivamente, envíen sus señales a una (s) neurona (s) motora (s) que ejecutan el informe verbal «esa es la cara de Jennifer Anniston». En realidad, no necesitan estar más conectados físicamente entre sí que las diferentes universidades de la Universidad de Oxford. Todo lo que se requiere es una cadena causal.

Sin embargo, los nervios están, por supuesto, conectados físicamente, pero, en el ejemplo, los que codifican el rostro de Jennifer Anniston no están más conectados físicamente entre sí que con cualquier otra neurona o incluso células del cuerpo, particularmente como señales basadas en la materia, como hormonas, neurotransmisores o potenciales de acción, que no se atenúan con la distancia. Si la conexión física fuera suficiente para la conciencia, entonces estaríamos conscientes de toda la información codificada en todo nuestro cuerpo en todo momento. Las redes neuronales, por sí mismas, no pueden ser responsables de integrar físicamente la información consciente porque, al igual que los circuitos integrados, integran la información solo temporalmente, no físicamente.

 Integrar información en el espacio, en lugar de en el tiempo

Sin embargo, existen sistemas físicos que codifican información integrada en el espacio en un solo momento de tiempo. Conocemos esta forma de información como campos de fuerza. El más obvio es el campo gravitacional que, en cualquier punto de la superficie de la Tierra, proporciona una fuerza que integra de manera efectiva la magnitud y distribución de masas locales como las de la Tierra, la Luna y el Sol. De manera similar, el campo EM en cualquier punto del espacio representa una integración de información sobre el tipo, distribución y movimiento de cargas locales. En contraste con la integración temporal descrita anteriormente, los campos de fuerza integran físicamente información compleja que puede descargarse simultáneamente desde cualquier punto del campo. Esto es evidente para cualquiera que vea un programa de televisión que se haya transmitido desde un solo transmisor a su teléfono inteligente, junto a otras mil personas que pueden ver simultáneamente el mismo programa en sus teléfonos en mil ubicaciones diferentes. Además, un campo EM puede calcular, como un circuito integrado.

Considere, por ejemplo, la disposición de limaduras de hierro rociadas sobre un imán. Una computadora convencional podría calcular su configuración ingresando las configuraciones aleatorias iniciales de las presentaciones en un algoritmo que implementa las ecuaciones de Maxwell o las ecuaciones de la electrodinámica cuántica para generar su configuración de equilibrio final. Sin embargo, el campo EM en cada punto del espacio, generado por el giro electrónico de los átomos de hierro dentro del imán, calcula instantáneamente esta solución. En este sentido, el campo representa un algoritmo en el espacio, más que los algoritmos en el tiempo que implementan las máquinas de Turing. Y, lo más importante, la información involucrada en el cálculo está disponible simultáneamente en el espacio del imán y su entorno. Es información integrada espacialmente, en lugar de temporalmente. La información del campo EM es información compleja que está físicamente vinculada.

Los imanes también pueden codificar información visual. El artista, Andrzej Lenard, pinta cuadros magnéticos, como el retrato de Robert Downey Jr ( Fig.2 de https://www.youtube.com/watch?v=PHzz81yapcc ). Tenga en cuenta que la información codificada por el campo magnético estaría presente tanto si las limaduras de hierro estaban allí como si no. La codificación de la imagen existiría en el espacio como información integrada invisible. Este tipo de codificación, en mi opinión, está mucho más cerca de la realidad física de nuestros pensamientos que una neurona activa. Sin embargo, es estática, en lugar de dinámica y, a diferencia de la señal de un enrutador WIFI, la información visual es localmente discreta en lugar de distribuida por todo el espacio de la imagen.

Figura 2.

Retrato magnético del actor Robert Downey Jr por el artista Andrzej Lenard.

La Figura 1b ilustra cómo la información dinámica del campo EM puede integrar información y funcionar como una puerta lógica. La figura ilustra una puerta AND de campo EM con dos entradas y una salida única, cada una codificando un cero o uno. Las entradas son dipolos que actúan como transmisores EMF que oscilan entre dos estados. Para facilitar la presentación, Fig. 1b ilustra las diferentes entradas representadas como estados de disparo (oscilante correspondiente a entrada = 1) o no disparo (no oscilante, entrada = 0). La salida es entonces un receptor EMF que implementa la regla AND para emitir una señal. Tenga en cuenta que el nodo receptor se puede ubicar en cualquier lugar del espacio del campo. Entonces, y lo más importante, todo el cálculo AND se distribuye por todo el espacio del campo superpuesto de las entradas. El cálculo y la integración de la información de entrada se implementa en el espacio, en lugar de en el tiempo. Es procesamiento de información físicamente integrado.

Las combinaciones de transmisores y receptores EMF que implementan diferentes funciones lógicas podrían, en principio, implementar cualquier algoritmo complejo, por ejemplo, un algoritmo que reconozca imágenes de Jennifer Aniston. En contraste con la imagen magnética estática anterior de Robert Downey Jr, este algoritmo de campo EM se distribuiría por todo el espacio del campo; de forma que, como una señal WIFI, se pueda descargar desde cualquier punto del espacio del campo. En este sentido, el campo posee características en común con los hologramas que almacenan de manera similar información distribuida. Pero en el caso del campo CEMI, la información existe como un algoritmo en el espacio, más que en el tiempo. Es información físicamente integrada.

Los algoritmos implementados en el campo como estos, pero en el cerebro, son en mi opinión, el sustrato físico de los pensamientos conscientes.

Sin embargo, es importante reconocer que, aunque los campos EM están conectados al máximo (el universo tiene un solo campo EM), las ondas EM viajan a la velocidad de la luz a través de enormes distancias. Sin embargo, su fuerza está sujeta a una ley del cuadrado inverso (componente eléctrico) o del cubo (componente magnético) de modo que la perturbación del campo EM de una sola neurona disminuye rápidamente con la distancia. En mi artículo anterior, calculé que la perturbación eléctrica del campo electromagnético de la activación de una sola neurona se extiende a un volumen de sólo 80 µm que abarca un máximo de unas 200 neuronas ( McFadden 2002a ). Entonces, a diferencia de las señales basadas en la materia que no se atenúan con la distancia, las señales que pasan a través del campo CEMI tenderán a actuar solo localmente, a menos que sean impulsadas por cadenas de sincronización (ver más abajo).

Sin embargo, tenga en cuenta, y lo que es muy importante, que, a diferencia de la información integrada temporalmente, un algoritmo en el espacio solo puede funcionar cuando sus nodos computacionales se activan sincrónicamente, de modo que sus entradas están disponibles simultáneamente para todos los componentes de la red.

Por lo tanto, una predicción clave de la propuesta de que la conciencia se distribuye mediante algoritmos basados en campos EM es que la información consciente se correlacionará con neuronas que se disparan sincrónicamente.

 Transmisores y receptores de EMF en el cerebro

Se sabe desde el siglo XIX que el cerebro genera su propio campo EM, que puede detectarse mediante electrodos insertados en el cerebro. Su fuente son dipolos eléctricos dentro de las membranas neuronales causados ​​por el movimiento de iones dentro y fuera de esas membranas durante los potenciales de acción y los potenciales sinápticos. La descarga periódica de neuronas (potencial de disparo o de acción) genera ondas EMF que se propagan fuera de la neurona y hacia los espacios interneuronales circundantes donde se superponen y se combinan para generar el campo EM global del cerebro que se mide de forma rutinaria mediante técnicas de exploración cerebral como electroencefalografía (EEG) y magnetoencefalografía (MEG). Por lo tanto, el cerebro humano posee alrededor de 100 mil millones de transmisores de EMF.

El cerebro humano también posee al menos 100 mil millones de receptores EMF ya que cada neurona está delimitada por una membrana incrustada con miles de canales iónicos activados por voltaje, cuya activación se activa por la fluctuación del campo EM a través de la membrana. Aunque generalmente se supone que estos canales responden solo a grandes fluctuaciones de decenas de milivoltios a través de la membrana, mucho más grandes que la intensidad del campo EM global, los cambios de potencial del campo EM de menos de 1 mV a través de la membrana neuronal son, no obstante, capaces de modular la activación neuronal ( Schmitt y col. 1976 ).

Además, para las neuronas que se encuentran cerca del potencial de disparo crítico, la apertura de un solo canal iónico puede ser suficiente para desencadenar el disparo ( Arhem y Johansson 1996). Este grado de sensibilidad sugiere que cambios muy pequeños en el potencial de membrana, de fuerza similar a las fluctuaciones espontáneas en el campo EM endógeno del cerebro, pueden influir en el disparo de neuronas que ya están cerca de disparar.

 La teoría de la conciencia del campo CEMI

La teoría del campo de información electromagnética consciente (CEMI) afirma que el campo EM del cerebro es el sustrato físico de la conciencia. Se describió por primera vez en un libro publicado en 2000 en el que propuse que el campo EM del cerebro…integra información de todos los cálculos…realizados por…[sus] puertas lógicas ( McFadden 2000 ). La teoría se desarrolló aún más en dos artículos publicados en 2002 (McFadden 2002a , b ). Al mismo tiempo, el neurobiólogo Pockett (2000 , 2002 ), el neurofisiólogo John (2001 , 2002 ) y los neurofisiólogos Fingelkurts y Fingelkurts (2008) propusieron teorías similares y Fingelkurts y col. (2001) . En 2013, proporcioné una actualización de la teoría del campo CEMI incorporando evidencia experimental más reciente ( McFadden 2013a ), además de argumentar que la teoría explica las propiedades gestálticas del significado, en un artículo adjunto ( McFadden 2013b ) (Gestalt es una corriente de la psicología, de corte teórico y experimental, que se dedica al estudio de la percepción humana).

En 2014, Adam Barrett argumentó de manera similar que el campo EM del cerebro integra información neuronal para proporcionar el sustrato de la conciencia ( Barrett 2014 ).

La idea de que la sede de la conciencia es simplemente el campo EM del cerebro puede parecer inicialmente extravagante, pero no es más extraordinaria que la afirmación de que la sede de la conciencia es la materia del cerebro. 

Todo lo que implica es ir del lado derecho al izquierdo de la famosa ecuación de Einstein, E = mc ² reemplazando así la noción de que la conciencia está codificada por la materia del cerebro, por la de proponer que está codificada por la energía de los campos EM generados por los movimientos de su materia cargada. (Nótese que, al ilustrar esta idea con la ecuación de Einstein, no estoy proponiendo, por supuesto, ninguna interconversión de materia y energía en el cerebro). La materia y la energía son igualmente físicas; pero, en lugar de estar compuesto de material, la teoría del campo CEMI propone que nuestros pensamientos están compuestos por la energía del campo EM del cerebro. Este es un tipo de dualismo, pero es un dualismo científico basado en la diferencia física entre materia y energía, más que en una distinción metafísica entre materia y espíritu.

Aunque, como he argumentado, pasar de la materia a la energía del cerebro es conceptualmente trivial, cuando se busca un sustrato apropiado en el cerebro que pueda integrar físicamente información compleja, el movimiento genera una recompensa inmediata, ya que resuelve sin esfuerzo el problema de la unión. Mientras que la información codificada en materia de neuronas es, como he argumentado, siempre localizada y discreta tanto en el espacio como en el tiempo, la información en el campo, como se ilustra en la Figura 1b, siempre está integrada pero distribuida, en el sentido de que puede ser descargado desde cualquier punto dentro del campo. Dado que, en este caso, ‘el campo’ es el campo EM global del cerebro, también proporciona un sustrato físico factible para las nociones de memoria de trabajo y / o el espacio de trabajo global que se han propuesto en muchas otras teorías de la conciencia (Baars 2005 ). Y, como se ilustra en la Fig. 1 (b), los campos EM también pueden implementar algoritmos. Esta capacidad, conocida como ‘computación de campo’ ( MacLennan 1999 ) a veces como computación cuántica ( Khrennikov 2011 ), tiene varias características en común con la computación cuántica, como la facilidad de implementación de funciones matemáticas como las transformadas de Fourier, en comparación con las computadoras digitales. Además, como se ilustra en la Fig. 1b, esta forma de computación de campo —algoritmos en el espacio en lugar de en el tiempo— solo podría ser implementada por neuronas (ya sean transmisores o receptores EMF) que se disparan de forma sincrónica. Entonces, la teoría predice que, si la conciencia está implementando la computación de campo, entonces la conciencia debería estar altamente correlacionada con la sincronía de los disparos neuronales en lugar de las tasas de disparo.

Hace varias décadas, un trabajo realizado por Wolf Singer y sus colegas demostró que las neuronas del cerebro de los monos se activan de forma sincrónica cuando el animal presta atención al estímulo ( Kreiter y Singer 1996 ). Muchos estudios adicionales confirmaron y ampliaron estos hallazgos a muchos sistemas experimentales diferentes. Por ejemplo, el trabajo en el laboratorio de David Leopold en el Instituto Max Planck de Cibernética Biológica, en Tübingen, Alemania ( Wilke et al. 2006) investigaron monos despiertos entrenados para responder a un estímulo visual (la eliminación de un punto rojo de un área objetivo) tirando de una palanca (para recibir su recompensa de jugo de fruta). Los investigadores monitorearon tanto los picos de neuronas como los cambios en los potenciales de campo EM locales en las regiones V1, V2 y V4 de la corteza visual del mono. Demostraron que el aumento de las neuronas en las áreas corticales V1 y V2 no estaba correlacionado en absoluto con la percepción del objetivo del mono; sin embargo, la modulación de baja frecuencia (rango alfa, particularmente 9-30 Hz) de los potenciales de campo local, que se presume son generados por neuronas que disparan sincrónicamente, en estas mismas regiones se correlacionó con la percepción. Parece que aunque la tasa de activación de las neuronas en la corteza visual primaria no ve el estímulo, la sincronicidad de la activación de las neuronas sí ve el objetivo.

Muchos estudios posteriores también han demostrado que la sincronía neuronal también se correlaciona con la percepción consciente en humanos. Por ejemplo, se encontró que los patrones de sincronía neuronal se correlacionan con el reconocimiento consciente por parte de sujetos expuestos a ilusiones ópticas ( Lutz et al. 2002 ). Un trabajo más reciente ha demostrado que la percepción auditiva consciente se correlaciona con la sincronía de largo alcance de las oscilaciones gamma ( Steinmann et al. 2014 ). Se ha demostrado que la sincronización entre la corteza anterior y posterior se correlaciona con los niveles de conciencia de los pacientes que han sufrido una lesión cerebral traumática ( Leon-Carrion et al. 2012 ).

Por supuesto, puede haber varias señales diferentes y, a menudo, contradictorias que se proyectan simultáneamente en el campo CEMI por redes o grupos de neuronas sincronizadoras. Aun así, lo que es distintivo sobre el campo CEMI en contraste con muchas otras teorías de la conciencia es que, debido a que los campos EM siempre están unificados, solo hay un campo EM en el cerebro. La información dominante en la conciencia será entonces la que esté asociada con la perturbación del campo EM más fuerte capaz de modular el disparo neuronal dentro de ese campo singular. Esto ha sido demostrado en numerosos estudios, por ejemplo, este estudio de 2005 ( Doesburg et al. 2005) demostraron que el aumento de la sincronía de la banda gamma predice el cambio de objetos perceptivos conscientes en la rivalidad binocular clásica. Se ha demostrado que interruptores similares en los patrones de EEG o MEG predicen percepciones conscientes en numerosos estudios ( Sterzer et al. 2009 ), lo que abre la posibilidad de «leer la mente» al decodificar las señales del campo EM del cerebro. En casi todos estos estudios, la percepción consciente corresponde a la señal del campo EM dominante, lo que sugiere que la competencia entre percepciones rivales se resuelve a través de bucles de retroalimentación positiva dentro de los circuitos reentrantes que conducen a lo que Dehaene llama una ‘ignición global’ o ‘avalancha’ de la señal dominante ( Dehaene 2014). Por lo tanto, a diferencia de otras teorías de la conciencia, como el espacio de trabajo global o la Teoría de la Información Integrada (IIT), que utilizan umbrales arbitrarios o mal definidos para acceder a la conciencia, el campo CEMI se basa en un parámetro físico medible: la fuerza de las perturbaciones del campo EM que son capaces de modular la activación neural para diferenciar entre información cerebral consciente y no consciente.

Desde una perspectiva neuronal, no parece haber una razón obvia por la que la sincronía deba marcar la diferencia en el procesamiento neural: las neuronas entregan la misma información y realizan el mismo procesamiento de información, estén o no disparando de forma sincrónica. Por supuesto, muchas teorías de la conciencia incorporan sincronía neuronal, por ejemplo, viéndola como una firma de la conectividad neuronal reentrante característica de los circuitos neuronales distribuidos globalmente que se proponen para apuntalar la conciencia ( Tononi y Edelman 1998 ; Seth et al. 2004), o una consecuencia de la detección de coincidencias dentro de las neuronas involucradas en pensamientos conscientes. Sin embargo, las neuronas no necesitan dispararse sincrónicamente para distribuir información globalmente y los circuitos reentrantes no necesitan, necesariamente, dispararse sincrónicamente. De manera similar, no parece haber una razón obvia por la que el procesamiento neuronal consciente requiera detección de coincidencias más que el procesamiento neuronal no consciente, ya que ambos realizan la integración de información temporal. Por lo tanto, la sincronía, per se, no es un requisito necesario ni suficiente para la conciencia en los modelos neuronales de conciencia basados en materia. Hasta donde yo sé, es solo en las teorías del campo EM donde la sincronía juega un papel obligatorio en el procesamiento de la información de la conciencia.

Sin embargo, tenga en cuenta que las teorías de la conciencia del campo EM son totalmente compatibles con la observación de que la actividad cerebral altamente sincronizada, como es típica de los ataques epilépticos, interrumpe la conciencia. Los estados del cerebro consciente necesariamente codifican información compleja que se correlaciona con características del mundo exterior. La sincronía neuronal generalizada, como la que se experimenta durante un ataque epiléptico, está vacía de contenido informativo que se correlacione con el mundo exterior y, por lo tanto, solo es compatible con un estado no consciente.

 ‘Libre albedrío’ como nodo de salida del campo CEMI

La teoría del campo CEMI difiere de algunas otras teorías de campo de la conciencia ( Pockett 2000 , 2002 ) en que propone que la conciencia, como el campo EM del cerebro, tiene tanto salidas como entradas. En la teoría, el campo EM endógeno del cerebro influye en la actividad cerebral en un ciclo de retroalimentación (tenga en cuenta que, a pesar de su adjetivo ‘libre’, la influencia propuesta del campo CEMI es completamente causal ( McFadden 2002a )) actuando sobre los canales iónicos activados por voltaje en las membranas neuronales para activar el disparo neural. Esta afirmación está respaldada por abundante trabajo teórico y datos experimentales. La evidencia experimental de que el campo EM endógeno del cerebro influye en la activación neural era escasa cuando describí la teoría por primera vez en 2000 ( McFadden 2000 ) y 2002 (McFadden2002a , b ), pero incluyó evidencia de que la estimulación magnética transcraneal (TMS), que genera campos EM en el cerebro de magnitud similar a los campos EM endógenos del cerebro, puede influir en el comportamiento ( Beckers y Hömberg 1992 ; Amassian et al. 1998 ; Hallett 2000 ; McFadden 2002a ). En 2013 ( McFadden 2013a ), resumí la evidencia experimental más reciente obtenida de varios laboratorios que demostraban que los campos EM externos generados artificialmente, de fuerza similar a los de los campos EM cerebrales endógenos, de hecho cambian los patrones de disparo en animales completos, cortes de tejido cerebral y células neuronales.( Fujisawa et al. 2004;  Frohlich y McCormick 2010 ; Anastassiou y col. 2011 ).

Desde entonces, una gran cantidad de evidencia experimental adicional ha acumulado que claramente demuestra que los campos EM endógenos del cerebro de hecho juegan un papel en la comunicación entre las neuronas del cerebro ( Qiu et al. 2015;  Anastassiou y Koch 2015 ; Han et al. 2018 ); lo que llevó a algunos investigadores a proponer «que nuestra experiencia visual puede al menos algunas veces llegar en oleadas». ( Mathewson et al. 2011 ).

En resumen, ahora hay, como mínimo, abundante evidencia de que, además de la transmisión sináptica estándar, las neuronas cerebrales también se comunican a través de campos EM endógenos.

Es un pequeño paso desde esta comprensión hasta la teoría del campo CEMI, que propone que la acción del campo EM endógeno (consciente) del cerebro sobre las tasas de activación neuronal se experimenta como pensamientos conscientes que influyen en nuestras acciones. Curiosamente, el tipo de influencia propuesto para el campo EM del cerebro en la teoría del campo CEMI es muy similar al papel propuesto para la conciencia por William James hace más de un siglo. James propuso que la corteza está delicadamente equilibrada con un ‘disparador muy sensible’ de tal manera que el más mínimo golpe o accidente podría hacer que se disparara erráticamente, pero ‘si la conciencia puede barajar las cartas y repartir de nuevo, puede ejercer una presión constante en la dirección correcta, puede sentir qué procesos nerviosos están conduciendo a la meta, puede reforzarlos y fortalecerlos y al mismo tiempo inhibir aquellos que amenazan con extraviarse, por qué así, la conciencia será de un servicio invaluable. ‘ (James 1988 , pág. 26).

Ahora discuto cómo la teoría del campo CEMI resuelve la mayoría de las características desconcertantes de la conciencia.

 La diferencia entre estados cerebrales conscientes y no conscientes

Una de las características más profundamente desconcertantes del cerebro es que opera simultáneamente en corrientes conscientes y no conscientes, al menos en el hombre. La mayoría de las teorías de la conciencia intentan explicar esta diferencia en términos de algún umbral crítico arbitrario en el grado de complejidad ( Seth et al. 2006 ), integración ( Tononi y Edelman 1998 ; Tononi et al. 1998 ; Srinivasan et al. 1999 ), selección ( Edelman y Tononi 2008 ), integración a larga distancia ( Dehaene et al. 2014 ) o acceso a algún tipo de espacio de trabajo global hipotético ( Baars 1988 ;Dehaene y col. 1998 ), que es necesaria para la conciencia. Sin embargo, estas teorías tienen dificultades para explicar por qué algunas actividades neuronales altamente complejas e integradas, como las que intervienen en la decodificación de reglas gramaticales dentro de una oración, se realizan sin conciencia; mientras que otras que deberían ser mucho más sencillas, como las que implican una multiplicación larga, sólo pueden realizarse conscientemente.

En contraste con los modelos de umbral anteriores, una vez que se acepta que los campos EM influyen en los patrones de activación neuronal (como se evidencia en TMS y estudios de campo EM externos, descritos anteriormente), la aparición evolutiva de corrientes mentales conscientes y no conscientes se vuelve inevitable. Esto se debe a que es probable que el impacto del campo EM endógeno del cerebro en los cálculos neuronales sea tanto positivo como negativo. Las influencias positivas podrían resultar del bloqueo de fase de múltiples neuronas sensibles al campo EM descendentes al mismo estímulo; o distribución rápida de información codificada por campos EM a muchas regiones del cerebro (como en el modelo de espacio de trabajo global). Además, como se argumentó anteriormente, la «computación de campo» puede proporcionar capacidades de computación que son difíciles de emular en el cerebro neuronal. Las influencias negativas de los campos electromagnéticos incluirían todas las variedades de «retroalimentación» indeseables  y familiares para los ingenieros de sonido y eléctricos. Al tener influencias tanto positivas como negativas en la función cerebral, entonces el campo EM del cerebro se habría vuelto visible para la selección natural. Las mutaciones en genes que mejoran la sensibilidad, quizás aumentando la activación sincrónica, en circuitos neuronales en los que los campos EM mejoran la aptitud, se habrían seleccionado positivamente; al igual que los genes que disminuyen la sensibilidad del campo EM en circuitos neuronales en los que los campos EM disminuyen la aptitud. Entonces, el cerebro habría evolucionado inevitablemente hasta convertirse en un flujo consciente y sensible al campo EM asociado con el disparo neuronal sincrónico; junto con una corriente EM insensible al campo pero no consciente asociada con neuronas que disparan asincrónicamente. Por supuesto, esto es precisamente lo que encontramos en la mente humana. De hecho, una vez que se acepta que los campos EM influyen en la aptitud tanto positiva como negativamente a través de su impacto en las tasas de activación neuronal, como parece evidente a partir de la evidencia descrita anteriormente, la teoría de la selección natural predice que los cerebros evolucionarán precisamente de esta manera.

La teoría del campo CEMI también explica naturalmente el hecho de que la mente no consciente parece funcionar como un procesador paralelo que puede realizar varias tareas simultáneamente, como silbar una melodía mientras se monta en bicicleta; mientras que la mente consciente parece operar como una computadora en serie incapaz de, por ejemplo, leer mientras simultáneamente entabla una conversación. Que la mente no consciente pueda operar en paralelo no es problemático. Con 100 mil millones de neuronas a su disposición, es fácil ver cómo el cerebro puede dividir las operaciones entre ellas.

El enigma consiste en comprender por qué las tareas conscientes siempre interfieren entre sí. Hasta donde yo sé, esto no se explica por ninguna teoría neuronal de la conciencia basada en la materia, pero se explica fácilmente en la teoría del campo CEMI como el campo EM consciente del cerebro, como ya se señaló, es siempre singular. Así como arrojar dos piedras en el mismo estanque en calma generará ondas que se interfieren entre sí; por lo que dos pensamientos que emergen dentro del campo EM global de un cerebro siempre interferirán entre sí. Entonces, dentro de la teoría del campo CEMI, el cerebro se divide naturalmente en un procesador paralelo neuronal no consciente capaz de implementar muchas tareas independientes sin interferencia; y un procesador serial consciente basado en campo EM que solo puede hacer una cosa a la vez.

También debo señalar que, a diferencia de otras teorías de la conciencia, como la IIT, si bien la integración de la información es fundamental para la teoría del campo CEMI, la teoría no predice que, como se entiende en su sentido habitual temporal o computacional, la integración de la información sea un problema, ya sea exclusivo o máximo en la conciencia. De hecho, es perfectamente posible que los pensamientos más simples a veces dominen la conciencia, en consonancia con el hallazgo de que los estados meditativos a menudo se asocian con patrones más lentos y rítmicos en EEG ( Banquet 1973 ) y MEG ( Dor-Ziderman et al. 2013) .). Por el contrario, la teoría también es consistente con el hallazgo de que las tareas que requieren un grado considerable de integración de información, como reconocer palabras, o si un número es mayor o menor que otro, pueden realizarse sin conciencia; mientras que las operaciones más complejas, como la multiplicación o la comprensión del lenguaje natural, parecen requerir conciencia ( Dehaene et al. 2006). La falta de correlación entre la complejidad de la integración de la información y el pensamiento consciente también es evidente en la observación común de que las tareas que seguramente deben requerir un grado masivo de integración de la información, como las acciones locomotoras necesarias para atravesar un terreno accidentado, pueden realizarse sin conciencia. pero simples estímulos sensoriales, como golpearse el dedo del pie, anularán sus pensamientos conscientes. La teoría del campo CEMI propone que el procesamiento neuronal no consciente implica la integración temporal (computacional) mientras que las operaciones, como la comprensión del lenguaje natural, requieren la integración espacial simultánea proporcionada por el campo CEMI.

La teoría también es consistente con el hallazgo de que el procesamiento neuronal no consciente puede ser más robusto a la interrupción de campos EM externos que el procesamiento consciente, como lo demuestra, (Dehaene y col. 2006 ).

 Firmas de conciencia

Dehaene (2014) ha descrito recientemente cuatro firmas clave de la conciencia: (i) un encendido repentino de los circuitos parietal y prefrontal; (ii) una onda P3 lenta en EEG; (iii) una explosión tardía y repentina de oscilaciones de alta frecuencia; y (iv) intercambio de mensajes bidireccionales y sincronizados a largas distancias en la corteza.

Es notable que la única característica común a cada una de estas firmas — aspectos de lo que Dehaene llama una «ignición global» o «avalancha» – son las grandes perturbaciones endógenas del campo EM en el cerebro, totalmente consistente con la teoría del campo CEMI. También es interesante considerar cómo los campos EM pueden desempeñar un papel causal en la generación de estas firmas. En primer lugar, como se ha reconocido en muchos estudios, el procesamiento neuronal consciente tiende a asociarse con circuitos reentrantes, ciclos esencialmente cerrados de actividad neuronal mediante los cuales las salidas neuronales se retroalimentan a las neuronas de entrada. La función de estos circuitos reentrantes sigue siendo controvertida, pero podrían ser análogos a los circuitos amplificadores en la electrónica que aumentan y bloquean las oscilaciones al retroalimentar las salidas en las entradas. Sin embargo, en la electrónica estándar, los circuitos amplificadores responden linealmente; mientras que, como Dehaene y otros han demostrado, la conciencia demuestra una respuesta no lineal de todo o nada en la que el aumento de la intensidad de la señal conduce a una transición repentina de la percepción no consciente a la consciente. Este es precisamente el tipo de comportamiento, más parecido a una transición de fase, que se esperaría de los circuitos neuronales sensibles al campo EM que actúan como transmisores y receptores de información del campo EM. Si solo unas pocas neuronas se disparan sincrónicamente, los campos electromagnéticos generados por su disparo serán demasiado débiles para influir en el disparo. Sin embargo, a medida que se recluten más neuronas en los circuitos amplificadores de disparo sincrónico reentrante, se alcanzará un umbral cuando el campo EM de salida sea lo suficientemente fuerte como para estimular el disparo de múltiples neuronas receptoras y, por lo tanto, reclutar más neuronas en la red del amplificador en un bucle de retroalimentación positiva. Este bucle de campo EM amplificará y expandirá rápidamente la red de oscilaciones sincrónicas para crear el tipo de ignición global o avalancha neuronal que, por Dehaene y otros, han descrito como una firma clave de la conciencia.

 El papel de la conciencia en el aprendizaje y la memoria.

Está bien establecido que la atención o la atención consciente parece ser un requisito previo para establecer recuerdos a largo plazo y para aprender tareas complejas ( Baars y Gage 2010), pero el mecanismo sigue siendo oscuro. La mayoría de las teorías explican este hecho simplemente incorporando un requisito de conciencia al depositar recuerdos, sin ninguna justificación física para esa regla. Sin embargo, en la teoría del campo CEMI, un papel de la conciencia en la memoria y el aprendizaje surge como una consecuencia natural de la teoría. Por ejemplo, cuando se aprende una nueva habilidad motora, como tocar el piano, el pequeño consciente empuja y tira hacia o lejos de la activación neural (como lo anticipó William James) proporcionada por el campo EM endógeno del cerebro puede ser esencial para producir la motricidad fina y el control necesario para tocar las notas correctas en el momento adecuado. Sin embargo, si las neuronas objetivo para el aumento de EM están conectadas por sinapsis de Hebbian, la influencia del campo EM del cerebro tenderá a aumentar [potenciación a largo plazo (LTP)] o disminuir [depresión a largo plazo (LTD)] la conectividad neuronal: las redes que brindan la habilidad o destreza se convertirán en un grueso cableado. Después de un aumento repetido por el campo EM del cerebro, las acciones motoras conscientes se volverán cada vez más independientes de las influencias del campo EM. La actividad motora se «aprenderá» en el sentido de que a partir de entonces podrá realizarse sin la entrada (consciente) del campo EM. De hecho, debido a que las redes estarán cableadas en su configuración óptima, las entradas de campo EM conscientes tenderán a perturbar la habilidad aprendida, exactamente como experimentamos.

Con solo el reconocimiento de que los campos EM influyen en la activación de las neuronas y la regla «las neuronas que se activan juntas se conectan entre sí», el papel de la conciencia en la memoria se vuelve inevitable. Este mecanismo propuesto hace una predicción clara, que los campos EM externos tenderán a interferir, positiva o negativamente, con la memoria y el aprendizaje; que se ha demostrado en muchos estudios de TMS ( Gagnon et al. 2011 ; Morgan et al. 2013 ).

 Objeciones a las teorías de la conciencia del campo EM

Me ocupé de muchas de las objeciones más obvias a la teoría del campo CEMI en mis artículos anteriores (McFadden 2002a , b ), y Susan Pockett ha revisado la mayoría en una página informativa de pediatría dedicada a las teorías de la conciencia de los campos EM. (http://www.scholarpedia.org/article/Field_theories_of_consciousness).

Por ejemplo, a menudo se afirma que los campos EM externos predicen incorrectamente que los campos EM externos perturban nuestros pensamientos. Como señala Pockett, esto se refuta fácilmente por la observación de rutina de que no influyen significativamente en las señales de EEG del cerebro, presumiblemente porque sus frecuencias y fuerza no se acoplan con las ondas cerebrales. Los, por ahora, efectos neurofisiológicos bien establecidos ( Pell et al.2011 ) y los efectos cognitivos ( Guse et al. 2010 ; Rounis et al. 2010 ) de la EMT proporcionan sin embargo una fuerte evidencia de que los campos EM externos adecuadamente estructurados sí influyen en nuestros pensamientos. Sin embargo, mientras que tanto la evolución como el desarrollo, de acuerdo con la teoría del campo CEMI, han sintonizado el cerebro para codificar y decodificar información basada en campos EM para formar ideas coherentes, los campos EM externos de, digamos, escáneres TMS o MRI, lo harán desde perspectiva del cerebro, aparecer como señales incoherentes, quizás capaces de perturbar, pero no de formar pensamientos coherentes.

Otra objeción común a las teorías de la conciencia del campo EM es que los pacientes con «cerebro dividido» con cuerpo calloso cortado parecen poseer dos conciencias separadas, a pesar de que, presumiblemente, conservan un solo campo EM cerebral intacto. Sin embargo, aunque las ondas EM pueden viajar grandes distancias, su fuerza está sujeta a una ley inversa o cúbica de modo que, como se describió anteriormente, las perturbaciones del campo EM disminuyen rápidamente con la distancia. Para que la conciencia sea global, la información consciente en los campos EM debe ser amplificada y transmitida por relés de oscilaciones recurrentes de neuronas que se disparan sincrónicamente. Son estas redes neuronales recurrentes las que se interrumpen por el corte del cuerpo calloso en pacientes con cerebro dividido,(Fig.3 ) y viceversa. Sin la unificación proporcionada por las redes de neuronas que disparan sincrónicamente, la información del campo EM en cada hemisferio permanecerá bloqueada en cada hemisferio.

Figura 3.

(a) Esquema de los dos hemisferios del cerebro conectados por el haz de fibras nerviosas del cuerpo coloso (flecha de dos puntas). Cada hemisferio tiene sus propias conexiones neuronales / sinápticas representadas por líneas rectas y flechas de círculo cerrado que representan vías neuronales recurrentes cuyas redes de disparo sincrónico generan perturbaciones conscientes del campo EM representadas por flechas curvas. Al reclutar neuronas adyacentes en oscilaciones, ondas de redes neuronales que se activan sincrónicamente, y por lo tanto pensamientos conscientes, pueden viajar grandes distancias a través del cerebro, por ejemplo, desde el hemisferio derecho, a través del cuerpo calloso, hasta los centros del habla (bocadillo) en el izquierdo. hemisferio. Esto permite que los pensamientos conscientes (‘hola mundo’) que se originan en el hemisferio derecho se comuniquen con el mundo exterior a través del habla. A diferencia de, al estar sujeto a una ley del cubo inverso, las perturbaciones del campo EM son altamente locales, por lo que son incapaces de transmitir a largas distancias a menos que se refuercen mediante relés de neuronas sincronizadas que forman redes recurrentes. (b) La separación del cuerpo calloso evita la transmisión de pensamientos conscientes del hemisferio derecho al izquierdo, ya que ya no pueden transmitirse, a través de redes recurrentes de oscilaciones neuronales, a través del cuerpo calloso.

Finalmente, está la pregunta de por qué solo algunos campos EM, los que se encuentran dentro del cerebro, son conscientes; mientras que se presume que otros campos EM, como los generados por una tostadora, no son conscientes.

Sin embargo, así como las personas y los tostadores están hechos de materia, pero no toda la materia está viva, de manera similar, aunque la conciencia puede estar hecha de campos EM, no todos los campos EM son conscientes. Sólo un subconjunto de sistemas hechos de materia está vivo; de manera similar, es probable que solo un subconjunto de campos EM sea consciente.

La característica mínima de un campo EM para calificar como consciente debe ser seguramente que posee la complejidad suficiente para codificar cálculos complejos junto con un poder causal capaz de transferir pensamientos a otro ser consciente.

Ninguna de estas condiciones es satisfecha por los campos EM de una tostadora o cualquier otro campo EM, que no sean los del interior del cerebro.

 Probando la teoría del campo CEMI

Muchas de las predicciones de la teoría del campo CEMI, como que los campos EM externos adecuadamente estructurados influirán en los patrones y pensamientos de activación neuronal, ya se han confirmado, como se describió anteriormente.

El desarrollo reciente de interfaces cerebro-computadora ( Mashat et al. 2017 ; Lazarou et al. 2018 ; Nuyujukian et al. 2018) que miden las señales de EEG y analizan esas señales para generar salidas motoras de las extremidades a través de TMS, opera efectivamente el mismo bucle de información de neurona a neurona a través de los campos EM del cerebro, como se propone en la teoría del campo CEMI. Los pacientes entrenados para usar estos dispositivos experimentan el control motor mediado por campos EM como sus acciones conscientes. La teoría del campo CEMI simplemente propone que el mismo circuito de información existe en todos nosotros: lo llamamos libre albedrío.

Sin embargo, la teoría del campo CEMI también hace predicciones que aún no se han probado, como la posibilidad de inhibir respuestas específicas a través de perturbaciones específicas del campo EM externo. Por ejemplo, está bien establecido que la toma de decisiones provocada por estímulos va acompañada de potenciales característicos relacionados con eventos (ERP), como la onda P300 (P3) que se asocia con un procesamiento de nivel superior de la información sensorial entrante. La teoría del campo CEMI predice que los campos EM de microondas o de radiofrecuencia artificial de forma apropiada que penetran en el tejido cerebral deberían reforzar o inhibir la respuesta motora normalmente asociada con los ERP de una manera dependiente de la frecuencia y la fase.

La teoría CEMI también tiene implicaciones potencialmente transformadoras para la ingeniería de la conciencia artificial.

Explica por qué las computadoras convencionales, a pesar de sus indudables habilidades computacionales, no han exhibido la menor chispa de conciencia, ni ningún signo de la inteligencia general dotada por mentes conscientes. Muchos entusiastas de la IA argumentan que la conciencia artificial surgirá cuando las computadoras eventualmente superen la velocidad computacional del cerebro. La teoría CEMI predice, en cambio, que ninguna computadora que compute únicamente a través de la materia será consciente, independientemente de su complejidad, arquitectura o velocidad computacional. Se estima que el cerebro humano opera a aproximadamente 1 exaFLOP capaz de realizar mil millones de billones de cálculos por segundo, aproximadamente 20 veces más rápido que la computadora más rápida del mundo (en 2019). la Cumbre del Laboratorio Nacional Oak Ridge del Departamento de Energía de EE. UU., o la supercomputadora OLCF-4. Dado que la velocidad de la computadora continúa siguiendo la ley de Moore, es probable que esta predicción de la teoría del campo CEMI se pruebe dentro de una década aproximadamente.

Sin embargo, aunque la teoría del campo CEMI insiste en que las computadoras convencionales nunca serán conscientes, proporciona una ruta hacia la conciencia artificial mediante el diseño de una computadora sensible al campo EM. De hecho, es posible que ya se haya construido una, aunque por accidente.

Anteriormente describí ( McFadden 2002a ) experimentos realizados por el grupo de la Escuela de Ciencias Cognitivas y Computación (COGS) de la Universidad de Sussex ( Thompson et al. 1996 ; Davidson 1997), ese grupo parece haber desarrollado un circuito electrónico que calcula a través de interacciones de campo EM. El equipo utilizó un chip de silicio conocido como matriz de puertas programables en campo (FPGA), que consta de una matriz de celdas e interruptores configurables por software. A partir de una población de configuraciones aleatorias, el equipo seleccionó aquellas que mejor pudieran resolver la tarea de un juego para distinguir entre dos tonos musicales. Después de 5000 generaciones de esta selección artificial, lograron desarrollar un chip que podía realizar esta tarea de manera eficiente. Sin embargo, cuando examinaron su diagrama de circuito, descubrieron que algunos de sus componentes que, si se eliminaban, dañaban el funcionamiento, no estaban conectados por cables ni a las entradas ni a las salidas. Además, el rendimiento del chip era irregular y tendía a funcionar mejor por la noche. La solución a estos dos acertijos surgió al darse cuenta de que habían hecho evolucionar el chip durante experimentos realizados principalmente por la noche, cuando los investigadores tendían a escuchar la radio.

Llegaron a la conclusión de que su proceso evolutivo no solo había optimizado la conexión por cable del chip, sino que también había aprovechado el acoplamiento EMF entre el chip FPGA y la radio: habían desarrollado un algoritmo en el espacio, en lugar de en el tiempo.Yo propuse previamente (McFadden 2002a ) que un proceso análogo, aunque natural, condujo a la evolución de la conciencia en el linaje humano. Hasta ahora, el enfoque del grupo COGS no ha sido explorado más; pero, si la teoría del campo CEMI es correcta, proporciona una posible ruta hacia la construcción de una mente consciente artificial.

 La física de la conciencia

Se puede obtener más información sobre por qué necesitamos campos EM para codificar información consciente integrada si se considera la física de la materia y la energía. La materia esta formada de  partículas, mientras que la energía EM, como la luz, está compuesta de ondas. Sin embargo, los experimentos fundamentales de la mecánica cuántica demostraron que las partículas tienen propiedades ondulatorias y las ondas tienen propiedades de partículas asociadas. La información codificada en una partícula también se codifica en la onda asociada con la partícula. La información integrada físicamente unificada podría potencialmente codificarse en la materia, si sus ondas de materia asociadas se superponen. Sin embargo, las propiedades ondulatorias de las partículas de materia están limitadas por su longitud de onda de De Broglie, que es inversamente proporcional a su momento (producto de masa x velocidad).

Entonces, un electrón con energía de masa en reposo de 0.511 MeV y una energía cinética de 1 eV tendrán una longitud de onda de De Broglie asociada de 1,23 nm. Esto es más grande que el tamaño típico de los átomos, por lo que los electrones están deslocalizados en los orbitales atómicos de moléculas como el benceno, cuyos tres electrones pi están deslocalizados en los seis átomos de carbono de la molécula. La información electrónica codificada en materia de electrones se unifica físicamente dentro de las moléculas. Sin embargo, el protón es aproximadamente 1800 veces más masivo que un electrón, por lo que su longitud de onda de De Broglie y, por tanto, sus propiedades ondulatorias, cuando viaja a la misma velocidad que el electrón, es 1800 veces más pequeña. De este modo, la materia de los protones se localiza completamente dentro del núcleo de cada átomo de una molécula como el benceno. Imagine escribir un 1 o un 0 en cada uno de los tres protones, o en cada uno de los tres electrones pi, en una sola molécula de benceno. Para examinar los tres bits de protones, sería necesario interrogar a los tres átomos dentro de la molécula porque cada bit está bloqueado dentro de la longitud de onda de De Broglie de cada partícula: su información es discreta y localizada, no integrada. Sin embargo, los tres bits de electrones podrían recuperarse examinando la configuración del electrón pi en cualquiera de los seis átomos dentro del anillo de benceno: su información está deslocalizada y, por lo tanto, integrada y unificada en cada uno de los átomos dentro de la molécula. Esencialmente, cada electrón pi se comporta como una onda dentro de cada molécula de benceno: la información de los tres electrones es no integrado: la información de los tres electrones esta unida dentro de la molécula. Sin embargo, esta molécula de información de partículas de electrones no estaría disponible en una molécula de benceno adyacente en, digamos, un cristal de benceno; a menos que el cristal se enfríe hasta cerca del cero absoluto de modo que la energía cinética y, por lo tanto, el momento de cada partícula se reduzca drásticamente, alargando así su longitud de onda de De Broglie y sus propiedades ondulatorias, más allá de las moléculas individuales.

Dado que la longitud de onda de De Broglie es inversamente proporcional a la masa, las moléculas se vuelven cada vez más parecidas a partículas a medida que se vuelven más masivas y la detección de su naturaleza ondulatoria y, por lo tanto, su capacidad para codificar información físicamente integrada, se vuelve correspondientemente difícil. Por lo tanto, aunque las propiedades de onda de los electrones se demostraron en 1927, la detección de las propiedades de onda de una molécula que consta de hasta 2000 átomos con longitudes de onda de De Broglie de alrededor de 53 fm, cinco órdenes de magnitud más pequeñas que el diámetro de la molécula, solo se logró en 2019 en un impresionante tour de force de interferometría ( Fein et al.2019 ).

Sin embargo, en circunstancias normales, la información codificada dentro de las partículas de materia se integra solo dentro de los átomos y moléculas, no entre ellos ( Fig. 4 ). Esto es lo que entendemos por «materia». Entonces, la información codificada en las partículas de materia de las neuronas, sus iones, neurotransmisores u otras biomoléculas, es siempre discreta y localizada dentro de cada molécula. Este tipo de información, aunque perfectamente funcional para el procesamiento de información temporal, no puede ser el sustrato de información consciente físicamente integrada, unificada y ligada.

Figura 4

Partículas, ondas e información integrada. El comportamiento ondulatorio de las partículas (círculos negros) está restringido a su longitud de onda de De Broglie que se ilustra (no a escala) para partículas de gran masa, como protones, átomos y moléculas (fila inferior), partículas de masa más pequeñas, como electrones (fila central) y partículas sin masa, como los fotones (fila superior, aunque, estrictamente, los fotones no tienen realmente una longitud de onda de De Broglie o, si la tienen, se extiende hasta el infinito). Las áreas de información de partículas superpuestas, donde se puede considerar que la información está físicamente integrada, se indican con sombreado gris.

Sin embargo, la situación es muy diferente si, en lugar de las partículas en sí, consideramos los campos EM generados por partículas cargadas, como los electrones. La partícula del campo EM, el fotón, tiene masa cero (los fotones poseen ‘masa relativista’ pero esto es irrelevante para este argumento), por lo que no tiene longitud de onda de De Broglie. En cambio, su onda se extiende potencialmente hasta el infinito. El campo EM de partículas cargadas consta de fotones virtuales cuyas ondas se extienden de manera similar hasta el infinito, aunque disminuyen en intensidad de acuerdo con un cuadrado inverso y las leyes del cubo ( Fig.4). Por lo tanto, la información codificada en partículas cargadas del cerebro, como los iones involucrados en la generación de potenciales de acción, está integrada, unificada y ligada dentro de los campos EM superpuestos generados por su movimiento. El campo EM del cerebro, más que su materia, es por tanto el único sustrato físico factible para la información integrada consciente. La conciencia es lo que siente la información físicamente integrada, desde el marco de los fotones que codifican esa información.

 Discusiones y conclusiones

Nagel nos pidió que imagináramos cómo es ser un murciélago e insistió en que nunca podremos. La teoría del campo CEMI nos pide que imaginemos cómo sería un campo EM con entradas de electrones oscilantes en las membranas neuronales y salidas a electrones oscilantes en las membranas neuronales. Nuestra tendencia es ver esto desde una perspectiva en tercera persona mirando hacia abajo en el campo EM y preguntando cuáles son sus propiedades. Sin embargo, en cambio, debemos imaginarnos moviéndonos al marco del campo EM del cerebro. Esto será muy diferente, análogo a cómo un campo EM puede experimentarse como magnético, desde un marco estacionario, pero eléctrico, desde un marco en movimiento, y viceversa. A Einstein se le ocurrió la relatividad especial a través de su gedanken experimento de considerar cómo se vería el universo desde el marco de un fotón. Comprender la conciencia requiere un cambio similar al marco del campo EM del cerebro. Podemos, por ejemplo, considerar cómo sería ser un fotón en la nube de fotones (el campo CEMI) que viajan desde la emisión hasta la recepción de electrones en las membranas neuronales del cerebro. Desde su marco, dado que son partículas sin masa que viajan a la velocidad de la luz, no experimentan ni espacio ni tiempo entre la emisión y la recepción. Entre estos puntos, pueden llevar, por ejemplo, hasta 10 bits de información codificados en la energía del fotón, y la dirección de giro ( Tentrup et al. 2017). Sin embargo, entre la emisión y la absorción, los fotones se consideran más apropiadamente ondas deslocalizadas que obedecen las leyes de Maxwell. El campo CEMI es entonces la superposición de billones de ondas de fotones cuya información está codificada en su patrón resultante de interferencia constructiva y destructiva. Esa información está presente en todos los puntos del campo, en el sentido de que la información codificada en un solo fotón emitido por un electrón oscilante, digamos en el hipotálamo, puede materializarse — ser absorbido por — cualquier partícula cargada en su cono de luz, aunque con probabilidad sujeta a la ley del cuadrado inverso y atenuación debida a eventos de absorción entre emisor y receptor.

Sin embargo, dentro del cerebro, los conos de luz de todos los billones de fotones emitidos se superpondrán casi por completo. Cualquier partícula cargada en el cerebro (o fuera, pero con una probabilidad rápidamente decreciente) puede ser potencialmente el receptor de cualquiera de los billones de paquetes de información de 10 bits emitidos disponibles en todo el campo. Entonces, cada punto en el campo representa las integraciones de billones de bits de información codificada físicamente presente instantáneamente en cada punto del campo. Anteriormente propuse que “Casi todos los qualias —el sonido de Do menor, el significado del número siete, la imagen de un triángulo, el concepto de un automóvil, el sentimiento de ira, etc.— (qualia (singular: quale, en latín y español) son las cualidades subjetivas de las experiencias individuales) son igualmente complejos … estados conscientes [que] integran flujos de información paralelos para formar un modelo que es a la vez complejo y unificado físicamente dentro del campo CEMI”.

Es decir, el qualia asociado con escuchar la nota musical C media es lo que se siente como una perturbación de campo EM en el cerebro que se correlaciona con la entrada sensorial de C media, desde el interior

La teoría IIT también ha propuesto que los qualia son la experiencia de la información integrada ( Balduzzi y Tononi 2009 ); aunque Barrett argumentó que IIT no puede capturar información integrada intrínseca (independiente del marco de referencia del observador) todavía que podría ser capturada por una conciencia basada en el campo EM ( Barrett 2014 ).

En este sentido, la teoría CEMI incorpora el principio de «doble aspecto» de Chalmers ( Chalmers 1995 ) de que la información tiene un aspecto tanto físico como fenomenal o de experiencia. En el nivel de partículas, una molécula del neurotransmisor glutamato codifica energías de enlace, ángulos, etc, pero nada extrínseco a sí mismo. La conciencia no tiene sentido para este tipo de información codificada por la materia: ¿de qué puede ser consciente el glutamato excepto de sí mismo? Por el contrario, a nivel de onda, la información codificada en campos físicos está unificada físicamente y puede codificar información extrínseca, tal como se utiliza en señales de radio y televisión. Esta información basada en campos electromagnéticos será, según el principio del doble aspecto, un sustrato adecuado para la experiencia. Como propuse en mi artículo anterior (McFadden 2002a ) «la conciencia será una propiedad de cualquier sistema en el que la información se integre en un campo de información que sea lo suficientemente complejo como para codificar representaciones de objetos reales en el mundo exterior (como un rostro)». Sin embargo, la conciencia no tiene sentido a menos que pueda comunicarse, por lo que solo los campos que tienen acceso a un sistema motor, como el campo CEMI, son candidatos para cualquier noción científica de conciencia.

Propuse anteriormente ( McFadden 2013b ), que la información compleja adquiere su significado, en el sentido de vincular todos los aspectos variados de un objeto mental, en el campo EM del cerebro. Aquí, extiendo esta idea para proponer que el significado es un algoritmo experimentado, en su totalidad desde el problema hasta su solución, como una sola percepción en el espacio de trabajo global del campo EM del cerebro. Aquí es donde se une la información distribuida codificada en millones de neuronas físicamente separadas. Es donde las palabras de Shakespeare se convierten en su poesía. También es donde los problemas y soluciones, como cómo desenredar una cuerda de las ruedas de una bicicleta, se alcanzan en su totalidad.

Por supuesto, hay muchas preguntas sin respuesta, como el grado y el alcance de la sincronía necesaria para codificar los pensamientos conscientes, la influencia de fármacos o anestésicos en el campo CEMI o si los campos CEMI son causalmente activos en el cerebro de los animales. Sin embargo, la teoría CEMI proporciona un nuevo paradigma en el que la conciencia se basa en una estructura física enteramente física, mensurable y artificialmente maleable y es susceptible de pruebas experimentales.

Por lo tanto, la teoría del campo CEMI ofrece una especie de dualismo, pero es un dualismo científico construido sobre la distinción entre materia y energía, en lugar de materia y espíritu. 

La conciencia es como se sienten los algoritmos que existen simultáneamente en el espacio del campo EM del cerebro.

 FUENTE: https://academic.oup.com/nc/article/2020/1/niaa016/5909853

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