Ronald Palacios Castrillo
Lo bueno de tener que construir algo desde cero es que no hay trampas: si tu robot no tiene un sistema para hacer algo, no tiene la capacidad de hacerlo. Hasta que no intentas construir algo, es fácil tener una imagen demasiado simplificada de lo que implicaría tener un robot autónomo.
Por ejemplo: ¿cuántos sentidos tenemos? Si dijiste cinco, es porque Aristóteles era un tonto: él fue quien articuló el marco de los cinco sentidos y, por alguna razón, ese vestigio de la ciencia premoderna no ha desaparecido.
Tenemos más de cinco sentidos. Por ejemplo, tenemos la capacidad de detectar la temperatura. Esto implica células sensoriales y receptores completamente diferentes a los de los cinco sentidos clásicos.
Así que ahí lo tienes, encontramos el sexto sentido.
=> Recibir por Whatsapp las noticias destacadas
La cantidad exacta de sentidos que tenemos depende de cómo los clasifiquemos. Un número razonable podría ser diez: vista, oído, tacto, olfato, gusto, temperatura, dolor, equilibrio, propiocepción (conciencia de la ubicación y el movimiento de las partes de nuestro cuerpo) e interocepción (sentir nuestros estados corporales internos, la capacidad de sentir la necesidad de orinar, por ejemplo). Pero esto es un poco arbitrario: podríamos agrupar algunos de estos sentidos o dividirlos aún más si quisiéramos.
La cantidad de sentidos que tenemos depende de cómo se clasifiquen las cosas: se podrían dividir muchos de estos sentidos para obtener sentidos más específicos (por ejemplo, nuestro sentido de la vista nos permite sentir la luz y la oscuridad, pero también el rojo y el verde). Se podría decir que tenemos 33 sentidos.
Diablos, se podría decidir agrupar algunos de los sentidos que normalmente separamos. El oído, por ejemplo, utiliza los mismos mecanismos básicos que nuestro sentido del tacto. El olfato y el gusto son simplemente formas de detectar sustancias químicas específicas. No es una locura clasificarlos como el mismo sentido. La forma en que clasificamos los sentidos no es que alguien decida simplemente qué parece lo suficientemente «sensible» como para considerarlo un sentido.
En general, la forma en que un neurocientífico determina si algo es un sentido se basa en si existe un grupo de células sensoriales que responden a un fenómeno físico específico y envían sus señales a una región específica del cerebro.
Puede que hayas notado que incluí la frase «células sensoriales» en la definición anterior y que te preocupe la circularidad. Si es así, relájate y deja de ser tan pedante. Hablaré de eso en un momento.
Volviendo a dar gracias: damos por sentado algunos de nuestros sentidos, que es probablemente la razón por la que no cuestionamos la lista habitual de cinco sentidos. No pensamos en la propiocepción, nuestra capacidad de sentir dónde están las partes de nuestro cuerpo en el espacio, como un sentido. Sin embargo, tenemos células sensoriales especializadas que transmiten esa información a nuestro cerebro constantemente. Simplemente parece natural que sepamos dónde están las partes de nuestro cuerpo.
Tomémonos un momento para aprender cómo funcionan nuestros sentidos para que podamos dar gracias por ellos correctamente.
¿Qué hace que las neuronas hablen?
Para las neuronas, sensoriales o no, la forma principal en que procesan la información es moviendo iones. Los iones son moléculas cargadas eléctricamente. Al cambiar la concentración de iones, las neuronas cambian la carga eléctrica dentro de ellas mismas.
Normalmente, las neuronas mantienen una carga ligeramente negativa: tienen más iones negativos que positivos. Lo hacen con mecanismos activos en su membrana que «bombean» iones dentro y fuera de la célula (literalmente llamados bombas de iones).
Al mantener una carga negativa, la neurona crea algo interesante: todo lo que necesita hacer es abrir un pasaje, y los iones positivos fluirán para igualar el desequilibrio.
La mayor parte de la forma en que las neuronas procesan la información es abriendo pasajes en su membrana celular de diferentes maneras.
Cuando la carga de una neurona se vuelve un poco más positiva, cruza un umbral y experimenta un pico rápido en la carga eléctrica llamado potencial de acción (este cambio rápido también es causado por los canales iónicos, estos están controlados por la carga eléctrica en sí). Los potenciales de acción (o la activación de la célula) son lo que generalmente pensamos cuando hablamos de actividad neuronal. Son la forma principal en que las neuronas se comunican entre sí.
Generalmente pensamos en las neuronas como si estuvieran conectadas entre sí y se transmitieran señales eléctricas. En realidad, no envían señales eléctricas (normalmente) directamente. En cambio, el potencial de acción de una célula desencadena la liberación de neurotransmisores en las sinapsis (el espacio entre dos neuronas conectadas), donde es captado por las neuronas que se encuentran aguas abajo. Estos neurotransmisores activan receptores especiales en la neurona receptora, abriendo canales y permitiendo que los iones fluyan a través de ellos.
Un receptor que abre o cierra canales de iones dependiendo de la señal de un neurotransmisor
Así que cuando hablamos de la actividad eléctrica de las neuronas, en realidad estamos hablando de iones. Cuando las neuronas transmiten información, lo hacen persuadiendo a las neuronas que se encuentran aguas abajo para que abran sus canales y dejen entrar los iones.
Lo interesante es que la apertura (o el cierre) de los canales iónicos no es solo el mecanismo que utilizan las neuronas para comunicarse entre sí, sino que también es la forma en que las neuronas especializadas (células sensoriales) recopilan información sobre el mundo exterior.
Cómo detectan el mundo las células sensoriales.
El truco para comprender los sentidos es entender que las células sensoriales solo tienen receptores especializados que controlan sus canales iónicos.
Por ejemplo, en nuestras narices y lenguas tenemos células sensoriales con receptores químicos. Estos son canales que se abren solo para estructuras químicas específicas, como una cerradura con llave. Cuando esa sustancia química entra en contacto con uno de estos receptores, el canal se abre, lo que hace que los iones ingresen en masa. Así es como nuestras narices y lenguas detectan la presencia de una sustancia química (olor y gusto).
Los fotorreceptores son similares: tienen una enzima que reacciona a los fotones e inicia el proceso que controla un canal iónico. En el caso de los fotorreceptores, en realidad cierran el canal en lugar de abrirlo, pero se aplica el mismo principio: al cambiar el flujo de iones, ya sea inhibiéndolo o permitiéndolo, cambia la señal eléctrica.
Los termorreceptores (los receptores que detectan la temperatura) cambian de forma en función de la temperatura y se abren cuando se alcanzan determinadas temperaturas, lo que permite o inhibe el flujo de iones en función del calor.
Para mí, los receptores sensoriales más divertidos son los mecanorreceptores. Estos receptores funcionan simplemente con principios mecánicos básicos. Los canales iónicos se estiran para abrirse o se adhieren mediante pequeños pelos a algo que los abre cuando se mueve. Así es como funciona el tacto (y también la audición, más sobre eso a continuación).
La sustancia química o la luz no actúan directamente sobre los canales de iones, lo hacen sobre receptores que controlan la apertura o cierre de los canales de iones.
Dolor, audición y equilibrio.
Los receptores descritos anteriormente son los mecanismos que se encuentran detrás de todos nuestros sentidos. Algunos de nuestros sentidos simplemente utilizan este tipo de receptores de diferentes maneras.
Por ejemplo, tenemos células separadas para el dolor, pero todas utilizan los mismos mecanismos receptores: los nociceptores responden específicamente a extremos de presión o temperatura y solo envían señales si detectan tal extremo. También tienen algunos receptores para ciertas sustancias químicas dañinas.
Nuestro sentido del oído es la detección de una fuerza mecánica: la vibración del aire. En el oído, la vibración del aire se transforma en una vibración a través del líquido en la cóclea.
Las células sensoriales que detectan esta vibración, las células ciliadas, en realidad son mecanorreceptores. Tienen estructuras que parecen pequeños manojos de pelo (de ahí el nombre). Esos manojos se balancean con la corriente del líquido en la cóclea, y el movimiento mecánico hace que los canales iónicos se abran y creen una corriente eléctrica.
Es ridículo cómo funciona esto en realidad. El haz de pelos tiene pequeñas cuerdas unidas entre sí que se conectan con los canales iónicos, por lo que cuando comienzan a oscilar, la cuerda literalmente abre físicamente el canal:
La idea de que sólo haya pequeñas cuerdas que abran los canales me parece un diseño chapucero, pero supongo que la audición funciona bastante bien, así que qué sé yo, nunca he diseñado un sistema nervioso.
Las células pilosas que se balancean en un líquido también es el modo en que funciona nuestro sistema vestibular, esencial para el equilibrio: nuestro oído interno tiene canales semicirculares llenos de líquido que se agita cuando giramos la cabeza.
Las células pilosas captan el movimiento de ese líquido, lo que indica el movimiento de rotación. Cuando giramos en círculos, nos mareamos porque el líquido tarda un poco en asentarse después de la intensa rotación.
La parte más interesante de nuestro sistema vestibular en mi opinión es la parte que detecta el movimiento hacia adelante o hacia atrás (en lugar de la rotación).
También parte de nuestro oído interno, los órganos otolíticos están llenos de pequeñas rocas de carbonato de calcio. Cuando hay movimiento hacia adelante o hacia atrás, las rocas se mueven, alterando una membrana que, una vez más, mueve las células pilosas, lo que indica el movimiento.
Dando gracias por nuestra propiocepción descuidada. Sospecho que la propiocepción es el sentido en el que la persona promedio menos piensa.
Tenemos células sensoriales en nuestros músculos, tendones y articulaciones, todas con el propósito de detectar la posición de nuestros propios cuerpos. Los propioceptores utilizan los mismos principios de los canales iónicos mecánicos mencionados anteriormente: las puertas iónicas se abren o se cierran según el estiramiento físico o el movimiento.
Esto puede sonar tonto (¡seguramente sabemos dónde están nuestros propios cuerpos!), pero nuestra propia ceguera ante la necesidad del sistema propioceptivo es el punto que quiero destacar aquí.
No nos damos cuenta de lo esencial que es la propiocepción porque es invisible para nosotros: siempre la tenemos. Como un pez que no sabe qué es el agua porque siempre está presente, no somos conscientes de lo esencial que es la propiocepción porque nunca experimentamos el mundo sin ella.
Podemos cerrar los ojos, taparnos los oídos, usar guantes gruesos: sabemos lo que significa perder nuestros cinco sentidos canónicos. Incluso podemos dar vueltas en círculos para marearnos, lo que nos da una idea de lo difícil que es caminar sin un sentido del equilibrio que funcione correctamente.
Pero no poder sentir dónde está nuestro propio cuerpo no es algo que experimentemos. Si tenemos suerte.
Ian Waterman es una de las pocas personas que conocemos que perdió su propiocepción. Después de una rehabilitación exhaustiva, logró volver a aprender a caminar, pero para ello debe seguir visualmente sus pies y mantener la concentración en lo que están haciendo. La facilidad con la que nos movemos por el mundo y usamos nuestras extremidades no es posible para él.
Así que, este Día de Acción de Gracias, demos gracias por las cosas que pasamos por alto. Las cosas que son tan omnipresentes que las damos por sentado.
Nuestros complejos sistemas sensoriales que nos permiten interactuar con el mundo, la infraestructura que hace posible nuestros hogares modernos, las cadenas de suministro globales de las que dependemos para obtener alimentos y bienes.
Tal vez haya alguien en tu vida cuyo apoyo está tan presente que no te detienes a menudo a apreciar que es lo que hace posible navegar por tu vida. ¿Quién es la propiocepción en tu mundo?