Ruido y señal


shannon

Claude Shanon fue un ingeniero eléctrico y matemático que pasará a la historia por haber puesto los cimientos sobre lo que hoy entendemos como teoria de la información de la que se han derivado múltiples modelos adaptados a la psicologia: la mas importante es la teoria de la comunicación cuyas aplicaciones han ido más allá de la psicología ubicándose en disciplinas tan alejadas como la cibernética, la antropología o la lingüistica. Por supuesto tambien entre las neurociencias.

La teoria de la comunicación nos permitió entender los organismos vivos como algo complejo y no lineal en oposición a como nos lo presentaban tanto las psicologias comportamentales (estimulo-respuesta) como las teorias psicoanalíticas (consciente-inconsciente) es posible afirmar hoy que los desarrollos informacionales con que nos representamos tanto los sistemas sociales como los sistemas vivos (como el cerebro) están mas cerca de la idea de Shannon que de la de Freud.

Hoy estamos acostumbrados a entender el cerebro como un sistema abierto que comparte con otros sistemas una de sus caracteristicas comunes: es algo que comparte e intercambia energia e información con el medio ambiente. Esta idea parece banal pero es precisamente la que nos permitió entender el cerebro como algo dinámico, algo en movmiento que no solamente se representa la realidad sino que ejecuta constantemente predicciones acerca de la misma, además de eso sabemos que esa realidad modula esas predicciones gracias a la capacidad del cerebro de autoorganizarse, pues una de las características de los sistemas abiertos es precisamente su tendencia a la autoorganización.

La teoria sistémica fue la consecuencia de la aplicación practica en el terreno de la psicologia de estas nuevas teorias que se proceden de campos diversos y se conocen con el nombre de teorias de información o comunicación. En un primer momento – y gracias a la escuela de Palo Alto en California bajo la dirección de Gregory Bateson- tuvo un desarrollos tanto teóricos como prácticos pero orientados a sustituir las psicoterapias individuales por modelos sistémicos donde se hacia recaer el énfasis en las familias de los individuos y no tanto en sus conflictos intrapsiquicos a los que la teoria sistémica considera especulaciones indemostrables o meras hipótesis.

Nombres como Watzlawitz, Haley, Jackson, Minuchin o Margaret Mead han quedado indefectiblemente unidos a aquellos años gloriosos donde los sistémicos doblegaron la tendencia a considerar solamente el discurso de los individuos o la observacion de su conducta como prueba de su subjetividad y trasladaron la observación a su entorno como anteriormente los etólogos habian hecho con su disciplina original: la zoología. Cuando los animales se observan en su medio ambiente aparecen conductas que no suceden estando en cautividad y que por supuesto no pueden observarse en individuos enjaulados o fosilizados. Desde entonces sabemos que el estudio de lo humano no puede separarse de lo contextual. La observación del individuo aislado carece de sentido y solo nos puede llevar a errores conceptuales.

En suma la teoria sistémica o informacional puede resumirse en estos cuatro bloques de verdades:

  • es imposible no comunicarse: hasta el silencio contiene información sobre el emisor.
  • el mensaje es casi siempre necesariamente ambiguo porque contiene información sobre lo que se dice y información sobre la manera en que se dice: asi hablamos de connotación y denotación.
  • la secuencia causal de comunicación es establecida por el emisor y el receptor y es un acto de consenso y creatividad que se realiza en base a la no linealidad. Podemos pensar que estamos respondiendo cuando en realidad estamos proponiendo o prescribiendo algo, este es uno de los motivos mas frecuentes de discusiones y desacuerdos en lo cotidiano.
  • los intercambios comunicacionales o son simétricos (entre iguales) o complementarios (entre diferentes).

Poco a poco fuimos cambiando la jerga, dejamos de hablar de transferencia, inconsciente, complejos, castración, forclusión y comenzamos a adoptar la jerga de la cibernetica, asi hablamos de redundancia, señal, relé, reseteo, contexto, etc.

Y a medida que cambiábamos la jerga fuimos cayendo en la cuenta gracias a los ordenadores de que nuestros cerebros podian describirse en términos de máquinas computacionales gobernadas por reglas que se aprenden y desaprenden constantemente y que ponen al individuo frente a nuevos retos derivados de lo equívoco del lenguaje, es decir de la información que recibe y de los filtros que pone en juego.

Un antiguo maestro mio en psiquiatría solia decir de una manera casi profética que los hallazgos más interesantes de nuestra disciplina no procederian de la medicina sino de los ingenieros informáticos. Cada dia parece estar más próximo el momento en que estos profesionales sean capaces de construir una máquina que no sólo simule sino que emule al cerebro humano: sucederá cuando seamos capaces de diseñar ordenadores cuánticos, es decir ordenadores que no estén basados en sistemas binarios de elección sino que contemplen la posibilidad -tal y como sucede en el cerebro humano- de que una cosa sea cierta y tambien su contraria. Que una cosa esté aqui y esté alli simultáneamente. Que podamos saber algo e ignorarlo al mismo tiempo. Que podamos elegir entre discontinuidad y continuidad en las alternativas desplegadas tal y como hacemos los humanos.

Y cuando tengamos a punto esa máquina podremos comprender mejor el funcionamiento de nuestro cerebro y podremos además modificarlo a voluntad, no desde la quimica sino desde la fisica. El futuro de la psiquiatria y de las neurociencias en general está mas cerca del MIT que del Hospital más cercano, más cerca de la robótica que de la genética molecular. No dejen ustedes de visitar la web de laboratorio de productos media del MIT que está aqui.

En términos cibernéticos ruido es todo aquello que no contiene información alguna, mientras que la señal es aquello que contiene información y por tanto es subsidiario de -sobrepasado un cierto umbral- ser decodificado en términos de información con sentido (significado), procesado y guardado en la memoria.

El problema es que en términos cibernéticos no existe información separada del ruido: vienen en el mismo paquete, es por eso que el cerebro no va a percibir señales limpias desde el exterior sino señales contaminadas que viajan galopando en una base de ruido que no contiene información por si misma y que nos obliga al esfuerzo de discriminar constantemente lo relevante de lo irrelevante cuando no lo verdadero de lo falso. Y por eso lo importante es la relación, el cociente entre señal y ruido más que los valores absolutos del mismo.

Lo mismo le sucede a nuestro cerebro: posee una actividad intrínseca permanente que es ruido neuronal, es decir el ruido que genera la casi continua actividad de nuestras neuronas. De manera que tenemos ruido afuera y ruido adentro sobre el que van acabalgadas las señales que contienen información relevante tanto en lo que percibimos de afuera como en lo que predecimos desde dentro.

Naturalmente ese ruido no implica audición puesto que no es una señal acústica que pueda llegar a ser audible por nuestros oídos, ni siquiera es una señal que podamos percibir puesto que no alcanza la suficiente intensidad como para traspasar el umbral de nuestra percepción.

Sin embargo es bueno saber que una señal relevante que comunica algo a alguien es siempre una onda que va montada sobre esos carriles que hemos llamado ruido, de tal modo que el aumento del ruido indefectiblemente dará lugar a una potenciación de la señal. O dicho de otra manera si queremos hacer que una señal traspase el umbral perceptivo una forma de hacerlo es aumentar el ruido del sistema. Otra forma es aumentar la redundancia de la señal, es decir repetirla y otra forma es aumentar directamente la intensidad de la señal.

Eso es lo que hacemos cuando damos a un paciente depresivo un antidepresivo, un analgésico al jaquecoso o una sesión de acupuntura a un paciente con dolor neuropático.

Algunos investigadores como Sapirstein se empeñaron hace algun tiempo en averiguar si los inhibidores de la recaptación de serotonina eran realmente antidepresivos, algo que siguen preguntándose muchos otros clinicos con distinta suerte. Lo que encontró Sapirstein era que alrededor de un 30% de los sujetos afectos de depresión mejoraban con el placebo. Pero que aquellos que tomaban un inhibidor de la recaptación de la serotonina en este caso el Prozac presentaban mejorias mas amplias: al decir de este autor:

Está admitido que el efecto de los antidepresivos comercializados y que han demostrado su efectividad en el tratamiento de los desordenes afectivos – una efectividad que ronda el 70 %- basan sus efectos en una mezcla de efecto placebo (50%), mecanismo inespecificos (23%) y por último a la efectividad del propio fármaco (27%) .

Lo que significa que los celebres IRSS no serian tanto antidepresivos per se, sino ruido adosado a una señal inespecifica en términos cibernéticos, es decir un producto químico que operaria en las sinapsis serotoninérgicas aportando señales de un incremento de la producción del citado neurotransmisor y que provocaria un reajuste total del cerebro y de todos los subsistemas de neurotransmisión mejorando algunos sintomas depresivos de rebote. Sapirstein apunta que la mayor parte de los efectos de los IRSS son inespecificos, es decir no apuntarian a dianas depresivas sino quizá hacia un sistema de generación de indiferencia frente a las señales de estrés que también en buena parte contienen ruido. En este sentido seria más apropiado llamar a los IRSS fármacos antiestrés que fármacos antidepresivos.

Pero los IRSS tampoco están exentos de operar como placebos caros puesto que en una cápsula de un producto quimico no solo hay empaquetada una señal bioquimica sino además de eso una buena dosis de ruido.  Y lo más sorprendente de esta cuestión es: que los efectos adversos  secundarios de un fármaco aumentan su efecto placebo lo que significa que siempre será mas activo algo que provoque algún malestar que algo inerte que no contenga la capacidad de inducir molestia alguna.

Es por ello que el placebo más potente que se conoce en medicina es la cirugia. La cirugia solo por el hecho de planearse cura a pacientes siempre que crean que han sido intervenidos de verdad tal y como aparece en esta noticia extraida del New York Times.

Lo que significa que el efecto placebo no solo puede curar las no-enfermedades sino las enfermedades genuinas y que seguramente lo hace a través del procedimiento señalado en este post como incremento del ruido. No porque el ruido en si mismo provoque cambios sino porque incrementa la señal (en este caso la expectativa de curación) y al aparecer esta señal el cerebro no tiene más remedio que reorganizarse y esa organización suele tener lugar en el sentido de lo que el individuo espera de ella. Es por eso que los antidepresivos tiene efecto tanto si tocan la serotonina, la noradrenalina o la dopamina, de lo que se trata en cualquier caso es de que el cerebro se desorganice  para encontrar una nueva estabilidad , cosa que tendrá que suceder necesariamente pues ha de adaptarse al fármaco para lo que precisa cierto tiempo, es por eso que los antidepresivos tienen un periodo refractario en que carecen de actividad alguna.

Aunque a veces puede suceder todo lo contrario y entonces hablamos de efecto nocebo.

Lo curioso es que el efecto placebo y el efecto nocebo pueden darse en ausencia de aplicación de fármaco alguno y pueden operar incluso en psicoterapias, exploraciones médicas o cirugia. Lo que señala en la dirección de que ambos efectos preexisten en el cerebro y parasitan u ocupan las mismas vias de curación que utilizan algunos fármacos diana: por ejemplo el efecto placebo sobre el dolor aumenta los opiáceos del mismo modo que si esos opiáceos fueran administrados de forma exógena. Y pueden darse además los mismos fenómenos de efecto nocebo que si tomaramos morfina, la hiperalgesia secundaria, algo que se conoce con el nombre de efecto en espejo: lo contrario de lo que se espera:

  • La morfina provocaria hiperalgesia.
  • La atropina salivación.
  • El alcohol hipertermia.
  • Los tranquilizantes excitación, etc.

Creo que mi maestro tenia mucha razón cuando intuyó que el futuro de los tratamientos estaría en manos de la tecnología cibernética mas que en manos de la química orgánica, haciendo un ejercicio de ciencia ficción podriamos empezar a pensar qué sucederá cuando seamos capaces de aportarle al cerebro desde fuera señales que aporten información coherente con la propia actividad cerebral, algo que podriamos hacer ya con radiofrecuencia o con  estimulación magnética cerebral, un campo que aun se encuentra en sus inicios pero que promete.

Aunque seguramente la mejor noticia seria encontrar una tecnologia capaz de reproducir el efecto placebo a voluntad no mediante el engaño o los trucos del hipnotizador sino con el conocimiento tal y como propone Arturo Goicoechea. No hay que olvidar que nuestro cerebro es el resultado de la evolución que prefirió modelizarse a partir de la información y no tanto de la energía que pudiera intercambiar con su medio ambiente que en cualquier caso es siempre irrisoria comparada con la cantidad de información que somos capaces de gestionar.

Aqui tienen ustedes una aplicación practica de la colisión entre dos patrones similares para la producción de ruido, ya se emplea en fabricas de textil.

moire1

El efecto moiré: cuando dos patrones similares se superponen se crea una interferencia (ruido), pero podemos observar en la web que he linkeado anteriormente que esta interferencia posee propiedades casi mágicas, algo que podemos oir frecuentemente en música (en el sonido) percibimos un sonido que no ha sido emitido (un acoplamiento) y que se debe a la interferencia entre dos sonidos superpuestos. El lector puede experimentar con el efecto moiré propuesto en la web señalada aumentando la frecuencia de los colores que componen la muestra, el efecto moiré es muy usado en fabricación de textiles precisamente para -sin aumentar el numero de tintes- provocar efectos nuevos en la tela.

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¿Podriamos usarlo en el cerebro?

¿No es eso lo que conseguimos cuando damos un fármaco para remediar un sintoma cualquiera dependiente del sistema nervioso central?

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13 pensamientos en “Ruido y señal

  1. “los efectos adversos secundarios de un fármaco aumentan su efecto placebo”
    Quien algo quiere, algo le cuesta (del refranero sabio).
    O eso al menos nos hemos creido.
    Fantástico post, Maestro… (con mayúscula :D)

  2. La realidad siempre contiene señal y ruido o sólo ruido, pero nunca señal pura (ni siquiera en experimentos psicofísicos). Las neuronas han evolucionado en un universo ruidoso y han aprendido a gestionar ambos componentes. Estoy de acuerdo en que en el futuro serán los científicos (físicos, matemáticos, lógicos, informáticos, especialistas en redes…) los que se ocupen de las cuestiones neuronales.

    La biología es materia energía, información e historia. Es decepcionante comprobar el escaso interés que conceden los neuroespecialistas a la información (culturizada) como componente fundamental de nuestra existencia.

    Tendríamos que meter más ruido entre nuestros colegas pero me temo que están en otros ruidos y ni siquiera nos oyen.

    En mi opinión la única manera de optimizar la relación señal-ruido es la transmisión de conocimiento de calidad. La aplicación de psicofármacos, campos magnéticos y eléctricos no inyecta información en el sistema. Se limita a establecer nuevas condiciones de procesamiento.

    Enhorabuena por la entrada y gracias por la referencia.

  3. Ya está colgada la entrada de la resonancia estocástica en mi blog. En realidad ya está tocado y expuesto el concepto en esta entrada tuya. Sólo faltaba ponerle nombre a la criatura.

    Es un concepto peligroso pues es terriblemente complejo desde el punto de vista físico-matemático pero contiene una idea interesante y golosa que puede dar lugar a todo tipo de especulaciones interesadas.

    Creo que los legos (entre los que me encuentro) nos debemos limitar a dejar constancia de que existen las señales envueltas en ruido (es inevitable), que el cerebro ha evolucionado adaptándose y optimizando la lectura de esa circunstancia y de que siempre que aplicamos una neuroterapia introducimos ruido y señales, y, en ocasiones, sólo ruido que la red neuronal debe gestionar reseteando la nueva situación y tratando de optimizar el objetivo seleccionado (por el cerebro y no siempre en coincidencia-resonancia con el individuo).

  4. Va a costar, sí, pero indudablemente la irrupción de la informática en el ámbito de la neurociencia despejará muchas de las dudas que la psicología clásica, la filosofía y el esoterismo. Afortunadamente.

    Muy útil esa distinción señal/ruido, me la apunto con su permiso. En un contexto de saturación de ruido como el actual, incluyendo información falsa, tendenciosa y manipuladora, sobrevivir mentalmente es una tarea de titanes.

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  8. Volvemos siempre a encontrarnos con la historia: empiricamente ya Cué (médico “alienista” del XIX porponia la “formula “Cué” para curar enfermedades mentales “repetir constantemente “estoy mejor”, “ya no tengo miedo”… cada dia estoy mas contento”, etc… segun hubiera malestar, fobia, depresion, etc… El exioto dependia de buscar la formula breve que mejor explicara lo que el paciente necesitaba… Se adelantó a lo que ahora ya se explica del efecto placebo como una reoiordenacion del cerebro, para adaptarse a lo que se está esperando, es decir, a un determiando objetivo… “nihil novum sub sole…”

  9. El ruido de un elefante entrando en una cacharrería es menor que el ruido producido por la secreción de una enzima sobre una vacuola. El universo es grande.

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