Los Límites Físicos de la Inteligencia

En este blog hemos tratado temas de inteligencia artificial, pero en esta ocasión me gustaría hablar de la inteligencia ‘natural’, i.e., aquella de los seres vivos.

A pesar de que nadie puede definir con exactitud el concepto de inteligencia, de alguna manera hemos sido capaces de determinar qué especies animales son las más inteligentes. Así pues, por ejemplo, se sabe que los chimpancés y los delfines son bastante inteligentes, mientras que los erizos de mar y las musarañas no lo son tanto.

En un esfuerzo por tratar de medir cuantitativamente la inteligencia animal, se ha intentado encontrar correlaciones entre ciertas conductas que consideraríamos inteligentes y ciertas características físicas. La idea es encontrar características físicas comunes entre los animales que consideramos inteligentes, para con esa información tener algo concreto con qué medir la inteligencia de cualquier especie. Por ejemplo, se ha observado hasta ahora que todas las especies que consideramos inteligentes tienen alguna clase de cerebro; por lo tanto, si llegamos a descubrir una nueva especie cuyos ejemplares no lo tienen, sería razonable asumir que dichos animales no son tan inteligentes (aunque una prueba rigurosa nunca está de más).

Si es que las hay, ¿cuáles serán las características físicas que determinan la inteligencia? Por considerar sólo una, ¿será que el tamaño del cerebro determina qué tan inteligente es el animal?

Hay especies animales con cerebros muy pequeños, como los cuervos o las ratas, que presentan niveles de inteligencia mayores que animales con cerebros mucho más grandes, como las vacas o los hipopótamos. De hecho, se ha observado que tener un cerebro de gran tamaño puede incluso ser contraproducente en términos de inteligencia. Por ejemplo, si comparamos las abejas con los elefantes, tenemos que éstos últimos, con su cerebro 5 millones de veces mayor, necesitan mucho más tiempo para que las señales cerebrales lleguen a su destino y además, tienen mucho más datos que procesar provenientes de los billones de células que tienen de más. Al final, tenemos un animal relativamente lento y torpe con pésimos reflejos. Por el contrario, las abejas, con su cerebrito, son capaces de navegar a grandes velocidades evitando obstáculos de manera magistral, además de resolver laberintos, encontrar y memorizar rutas óptimas, etc. Haciendo una analogía entre un cerebro y un imperio, a medida de que éste último va creciendo, no sólo aumenta su poder, sino también su necesidad de recursos y de administración de éstos. Así, se puede llegar a un punto crítico en donde el imperio sobrepasa un tamaño sustentable y empieza a decaer. En cuestiones evolutivas esto significa que la selección natural comienza a favorecer el tamaño del animal en lugar de la inteligencia.

Así pues, parece ser que el tamaño no lo es todo ;).

Pero, ¿qué tal si en lugar de considerar sólo el tamaño del cerebro, también consideramos el tamaño del animal; es decir, el tamaño relativo del cerebro?

El anatomista Holandés Eugene Dubois hizo precisamente esto. Este señor y sus colegas llegaron a recopilar datos de casi 3,700 especies distintas, desde cucarachas hasta garzas y perezosos. Estudios posteriores de estos datos revelaron que en los mamíferos el cerebro crece a una taza menor que el cuerpo. El crecimiento de los cerebros corresponde al crecimiento del cuerpo elevado a los 3/4 :D. Por ejemplo, una rata almizclera, con un cuerpo 16 veces mayor al de un ratón, tiene un cerebro más o menos sólo 8 (16^3/4) veces mayor. Con esta pequeña fórmula podemos derivar el llamado coeficiente de encefalización; es decir, qué tanto cierta especie se desvía de la regla de los 3/4.

Foto de Ground Bird Design

Los seres humanos tenemos un coeficiente de 7.5 (nuestro cerebros son 7.5 veces más grandes de lo que la ley de los 3/4 predice). Los delfines nariz de botella se sitúan en 5.3, mientras que los monos lo hacen en 4.8 y las vacas en 0.5. Curiosamente, tanto los mamíferos de menor tamaño que los humanos como aquellos de mayor tamaño tienen coeficientes de encefalización menores, ¿será entonces que existe un límite sobre qué tan inteligentes podemos ser? ¿Será que las leyes de la física limitan el nivel de inteligencia al que podemos aspirar? ¿Puede el ser humano evolucionar hacia una especie más inteligente o ya se alcanzó el límite?

Como ya lo hemos discutido, incrementar el tamaño del cerebro no necesariamente lleva a una mayor inteligencia: mayores cerebros -> mayor necesidad de infraestructura de conexión -> mayor necesidad de recursos -> mayores cuerpos -> mayor información que procesar -> menor inteligencia. Entonces, ¿cómo podríamos obtener cerebros más poderosos pero no más grandes?

Tal como las computadoras se han hecho más y más poderosas al reducir el tamaño y aumentar la cantidad de los transistores que contienen, ¿se podrían obtener cerebros más poderosos con neuronas más pequeñas? Los descubrimientos del neurólogo Jon H. Kass de la Vanderbilt University en 2007 parecen sugerir que así es. Kass descubrió que a diferencia de otros mamíferos, en los primates, el tamaño de las neuronas no se incrementa cuando el cerebro crece: a pesar de que los cerebros de los seres humanos son más grandes que los de los monos, la densidad de neuronas es similar. Por el contrario, en otras especies de mamíferos, el tamaño de sus cerebros se correlaciona con el tamaño de las neuronas, no con la densidad de éstas. Así pues, un ser humano logra empaquetar unos 100 billones de neuronas en 1.4 kilos de cerebro, mientras que un roedor, siguiendo la proporción de tamaño de sus neuronas, ¡tendría que arrastrar un cerebro de 45 kilos para lograr un número similar de neuronas!

El tamaño relativamente pequeño de las neuronas en los primates tiene un efecto positivo doble en el nivel de inteligencia: permite que exista un elevada cantidad de neuronas a medida de que crece el cerebro, y conlleva a una alta velocidad en la transmisión de señales cerebrales dado que las neuronas están más cerca unas de las otras. Con respecto a los seres humanos en particular, en un estudio reciente del University Medical Center Utrecht, Martijn P. van den Heuvel encontró una correlación entre altos niveles de IQ y rutas más cortas entre áreas del cerebro.

Se han hecho varios estudios para medir el tamaño de las neuronas humanas y en particular el tamaño de los axones—los filamentos que salen del núcleo de las neuronas y que se conectan con otras neuronas. Sin meternos en detalles biológicos, cada vez que una neurona recibe una señal, la retransmite con su axon permitiendo la transmisión de señales cerebrales. El problema es que entre más delgados son los axones, más ruidosos son; es decir, ¡más veces se disparan sin necesidad de una señal previa! Así pues, se puede llegar a un punto en donde se dispararían de manera aleatoria lo que definitivamente le daría en la torre a la inteligencia :P. La “mala noticia” es que el grosor de los axones humanos es sumamente pequeño :(.

Para concluir, hagamos un recuento de las alternativas que tenemos en aras de hacernos más listos:

  • Incrementar el tamaño del cerebro metiéndole más neuronas. Las neuronas consumen mucha energía y se tendría que aumentar la longitud de los axones lo que los haría más lentos.
  • Incrementar el nivel de interconexión. Más axones requieren más energía y mayor espacio.
  • Incrementar el grosor de los axones actuales. Entre más gruesos más rápidos, pero también consumen mayor energía.
  • Decrementar el tamaño de las neuronas. Nuestros axones ya son muy delgados, hacerlos aún más podría resultar en una raza de idiotas (por el nivel de ruido en el cerebro).

Dado que nuestros axones ya son muy delgados, parece ser que si queremos ser más listos, tenemos que aspirar a convertirnos en seres cabezones (sin albur) con cuerpos endebles y cerebros densos e insaciables.

Hekanibru

Fuentes:
The Limits of Intelligence. Douglas Fox in Scientific American, Vol. 305, No. 1, pages 37-43; July 2011.
Evolution of the Brain and Intelligence. Gerhard Roth and Ursula Dicke in Trends in Cognitive Sciences, Vol. 9, No. 5, pages 250-257; May 2005.
Cellular Scaling Rules for Primate Brains. Susana Herculano-Houzel, Christine E. Collins, Peiyan Wong and Jon H. Kass in Proceedings of the National Academy of Sciences USA, Vol. 104, No. 9, pages 3562-3567; February 2007.
Efficiency of Functional Brain Networks and Intellectual Performance. Martijn P. van den Heuvel, Cornelis J. Stam, René S. Kahn and Hilleke E. Hulshoff in Journal of Neuroscience, Vol. 29, No. 23, pages 7619-7624; June 2009.

Anuncios

¡Coméntele!

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión / Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión / Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión / Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión / Cambiar )

Conectando a %s