Imagen – El Cerebro Distribuido Del Pulpo
Un pulpo puede explorar una grieta con un brazo mientras otro manipula una piedra, varios se apoyan sobre el fondo y los restantes participan en su desplazamiento.
Coordinar todo eso desde un único centro de control sería una tarea extraordinariamente compleja.
Pero el sistema nervioso del pulpo no está organizado como el nuestro.
Una gran proporción de sus neuronas se encuentra fuera del cerebro central, distribuida principalmente entre los brazos. Cada uno posee circuitos nerviosos capaces de procesar información sensorial y controlar numerosos movimientos localmente.
Esto no significa que ocho pequeños cerebros actúen de manera completamente independiente.
Significa algo más interesante.
En el pulpo, parte del procesamiento necesario para controlar el cuerpo ocurre directamente en las extremidades.
Un cuerpo construido de otra manera
Los pulpos pertenecen a los cefalópodos, un grupo de moluscos que también incluye calamares y sepias.
Su historia evolutiva está muy alejada de la de los vertebrados.
Mientras nuestro linaje desarrolló un esqueleto interno articulado, los pulpos evolucionaron un cuerpo extremadamente flexible y prácticamente sin estructuras rígidas, con la excepción principal de su pico.
Esa flexibilidad ofrece enormes posibilidades.
Un brazo puede doblarse en casi cualquier punto, alargarse, acortarse, girar y modificar su forma.
Pero la libertad tiene un costo.
Cuantas más maneras puede moverse una extremidad, más complejo resulta controlarla.
Ocho brazos sin articulaciones fijas
Mover un brazo humano implica controlar articulaciones relativamente definidas.
Hombro, codo y muñeca limitan las posibilidades y proporcionan puntos claros alrededor de los cuales se organiza el movimiento.
El brazo de un pulpo funciona de otra manera.
No posee huesos ni articulaciones semejantes.
Está formado por músculos organizados de tal forma que el propio tejido puede actuar como soporte. Este tipo de estructura se conoce como hidrostato muscular.
La trompa de un elefante y la lengua de muchos animales funcionan mediante principios relacionados.
El resultado es una extremidad con una cantidad extraordinaria de configuraciones posibles.
Para controlarla, la evolución del pulpo siguió una estrategia notable: distribuir parte del procesamiento nervioso.
La mayoría de sus neuronas no están en el cerebro central
El sistema nervioso de un pulpo contiene cientos de millones de neuronas, aunque la cantidad exacta varía según la especie.
Una parte importante se concentra en el cerebro central, situado alrededor del esófago.
Pero una proporción todavía mayor se distribuye fuera de él, especialmente en grandes cordones nerviosos que recorren los brazos.
Cada brazo contiene numerosos circuitos capaces de recibir información de ventosas, músculos y otros receptores.
Por eso describir al pulpo simplemente como un animal con “un cerebro y ocho brazos” puede ocultar una característica fundamental.
Su sistema nervioso se extiende profundamente por todo el cuerpo.
Los brazos pueden resolver parte del movimiento localmente
Imaginemos que cada pequeño cambio de posición de un brazo tuviera que ser calculado detalladamente por el cerebro central.
La cantidad de información necesaria sería enorme.
En cambio, los circuitos nerviosos de los brazos pueden encargarse de numerosos aspectos del movimiento.
El cerebro puede participar en decisiones generales, como explorar un objeto o desplazarse hacia determinado lugar, mientras circuitos periféricos ayudan a organizar cómo se ejecuta físicamente la acción.
La relación no es una separación absoluta entre “jefe” y “subordinados”.
Es una cooperación entre diferentes niveles de procesamiento.
El control está distribuido.
Cada ventosa es también un sensor
Los brazos del pulpo no solamente se mueven.
También perciben.
Sus ventosas pueden detectar información mecánica y química del entorno.
Cuando un pulpo toca una roca, una concha o una posible presa, obtiene información sobre textura y sustancias presentes en la superficie.
En cierto sentido, explora el mundo tocándolo y probándolo simultáneamente.
Esto genera una enorme cantidad de información sensorial.
Si toda ella tuviera que viajar inmediatamente al cerebro central para recibir instrucciones detalladas, el sistema sería menos eficiente.
Los circuitos locales permiten procesar parte de esa interacción directamente donde ocurre.
El brazo no es únicamente una herramienta.
También es una superficie de percepción.
Un brazo separado todavía puede responder
Los experimentos con brazos de pulpo han revelado hasta qué punto existe capacidad de procesamiento periférico.
Incluso cuando un brazo queda separado del cuerpo, durante cierto tiempo sus circuitos nerviosos pueden producir respuestas ante determinados estímulos.
Eso no significa que el brazo posea una mente independiente.
Tampoco implica que continúe actuando con las mismas capacidades que cuando forma parte del animal.
Lo que demuestra es que numerosos patrones de respuesta no necesitan ser generados constantemente por el cerebro central.
Parte de la maquinaria necesaria ya está incorporada en el propio brazo.
La extremidad contiene circuitos capaces de transformar estímulos locales en movimiento.
Entonces, ¿quién decide hacia dónde ir?
La autonomía periférica no elimina la función del cerebro central.
El pulpo puede orientar su atención, aprender, recordar, tomar decisiones y coordinar comportamientos que involucran al cuerpo completo.
Cuando decide desplazarse, atacar una presa, esconderse o investigar un objeto, existe integración entre información central y actividad de los brazos.
Lo sorprendente es que el cerebro no parece necesitar especificar cada contracción muscular.
Puede establecer objetivos y dejar parte de la ejecución a circuitos distribuidos.
Es una solución parecida a delegar detalles sin perder coordinación general.
El movimiento surge de una conversación entre centro y periferia.
Los brazos tampoco son ocho individuos independientes
La idea de un “cerebro distribuido” puede llevar a una imagen exagerada.
No existen nueve mentes separadas dentro del pulpo.
Los brazos están conectados con el cerebro central y entre sus sistemas existen múltiples formas de coordinación.
Además, el comportamiento del animal revela integración.
Un pulpo puede utilizar varios brazos simultáneamente para manipular un objeto, desplazarse o capturar alimento.
Lo importante no es imaginar ocho cerebros autónomos.
Es reconocer que la frontera entre cerebro y cuerpo es menos clara que en nuestra intuición habitual.
En el pulpo, procesar información es una actividad ampliamente repartida.
Moverse requiere simplificar un problema enorme
La extraordinaria flexibilidad de los brazos plantea un problema matemático.
Existen demasiadas formas posibles de moverlos.
Sin embargo, los pulpos pueden utilizar patrones relativamente organizados para reducir esa complejidad.
Por ejemplo, ciertos movimientos de alcance pueden propagarse a lo largo del brazo mediante ondas de activación muscular.
En lugar de calcular independientemente la posición exacta de cada pequeña sección, el sistema puede generar patrones que simplifican la acción.
La naturaleza no siempre resuelve problemas complejos aumentando el control consciente.
A veces encuentra reglas que reducen la cantidad de decisiones necesarias.
También deben evitar enredarse consigo mismos
Ocho brazos extremadamente flexibles crean otro problema.
¿Cómo evita un pulpo pasar gran parte de su vida atrapado entre sus propias extremidades?
La coordinación depende de múltiples mecanismos sensoriales y nerviosos.
Además, investigaciones han sugerido que señales químicas presentes en la piel pueden contribuir a evitar que las ventosas se adhieran indiscriminadamente al propio cuerpo.
El sistema combina entonces percepción, química y control neuronal.
No existe una única solución.
El cuerpo entero participa en mantener organizado un organismo cuya anatomía parece diseñada para producir posibilidades casi ilimitadas de movimiento.
Una inteligencia que evolucionó lejos de la nuestra
Los pulpos resultan especialmente interesantes porque su complejidad nerviosa evolucionó de manera independiente a la de los vertebrados.
El ancestro común entre nuestro linaje y el de los cefalópodos vivió hace cientos de millones de años y poseía un sistema nervioso mucho más sencillo que cualquiera de los dos.
Desde entonces, ambos linajes siguieron trayectorias evolutivas muy diferentes.
Los vertebrados desarrollaron sistemas nerviosos altamente centralizados dentro de cuerpos sostenidos por esqueletos.
Los cefalópodos construyeron otra solución.
Esto convierte al pulpo en una demostración de que la evolución puede producir comportamientos complejos mediante arquitecturas nerviosas muy distintas.
No existe una única manera de construir un animal capaz de aprender y resolver problemas.
El cuerpo también forma parte del procesamiento
El caso del pulpo plantea una cuestión más amplia.
Solemos imaginar que el cerebro piensa y el cuerpo simplemente ejecuta.
Pero en muchos animales esa división es demasiado sencilla.
La forma del cuerpo, las propiedades de los músculos, los reflejos y los circuitos nerviosos periféricos participan en la manera de resolver problemas físicos.
En el pulpo esto resulta particularmente visible.
Su anatomía flexible exige un sistema de control distribuido, pero esa misma distribución permite que los brazos respondan rápidamente a información local.
El cuerpo no espera pasivamente instrucciones.
Participa activamente en producir el comportamiento.
La robótica observa con atención
Esta organización ha despertado interés en la ingeniería y la robótica.
Los robots tradicionales suelen construirse alrededor de piezas rígidas, articulaciones definidas y sistemas centrales de control.
La llamada robótica blanda explora otra posibilidad: máquinas fabricadas con materiales flexibles capaces de deformarse y adaptarse a su entorno.
Los brazos de los pulpos ofrecen un modelo biológico especialmente atractivo.
Copiarlos directamente no es sencillo.
Pero estudiar cómo un organismo controla estructuras flexibles mediante procesamiento distribuido puede inspirar nuevas maneras de diseñar máquinas capaces de manipular objetos delicados, atravesar espacios estrechos o adaptarse a superficies irregulares.
Una solución evolutiva desarrollada bajo el mar puede terminar influyendo en tecnologías construidas en laboratorios.
Lectura de fondo
Una mente que no termina donde imaginamos
El pulpo cuestiona una intuición profundamente arraigada.
Tendemos a localizar la inteligencia dentro de una cabeza.
Allí estaría el centro que percibe, decide y envía instrucciones al resto del organismo.
En los pulpos, esa imagen resulta incompleta.
El cerebro central sigue siendo fundamental, pero una enorme red neuronal se extiende por los brazos, donde información sensorial y movimientos pueden procesarse localmente.
La inteligencia del animal depende de la relación entre esas partes.
Esto no convierte cada brazo en una mente separada.
Hace algo conceptualmente más interesante: difumina la frontera entre el órgano que controla y el cuerpo controlado.
La evolución encontró una arquitectura adecuada para un animal sin huesos, con ocho extremidades extraordinariamente flexibles y miles de ventosas interactuando constantemente con el ambiente.
Nuestro sistema nervioso es una posible solución al problema de habitar un cuerpo.
El del pulpo es otra.
Y observarlo recuerda que la inteligencia no necesita tener siempre la forma que conocemos.
A veces puede extenderse mucho más allá de la cabeza.