La concepción de Piaget sobre el sustratoneurobiológico del conocimiento

•HUGO ARÉCHIGA

Introdm:ción

Se cumple este año e! primer centenario de! natalicio de Jean

Piaget y en distintos foros se recuerda su obra. Dada su vaste­

dad, se requerirá de! concurso de muchos especialistas para ana­

lizarla en la perspectiva apropiada. Un aspecto central en ella es

el gran interés que e! investigador dedicó a los aspectos biológi­

cos de la actividad cognitiva. Pocos epistemólogos han poseído

una base tan sólida en biología como Piaget, quien, como es bien

sabido, hizo sus primeras contribuciones científicas precisamen­

te en el campo de la biología y dedicó siempre una especial

atención a los fenómenos de la vida. Así, es natural que en el

vasto·análisis que hace de k naturaleza del conocimiento a lo lar­

go de su obra, el estudio de los mecanismos biológicos subya­

centes ocupe un lugar central. Dedica al asunto, entre muchos

escritos de importancia, el libro Biología y conocimiento.Su concepción de! papel fundamental de la biología para

abordar los problemas del conocimiento es inequívoca. Llega,

por ejemplo, al punto de hacer suya la expresión darwiniana

de que "quien comprenda al babuino hará más que Locke porla metafísica", o bien, a afirmar que

es imposible suministrar una epistemología algo completa de la

noción o de los esquemas del tiempo [oo.] sin romar en cuen­

ta las relaciones remporales de múltiples grupos de animales.

por ejemplo, las relaciones entre las reacciones temporales y

los ritmos en las abejas.

Jean Piaget rastrea las bases biológicas del conocimiento

a lo largo de la ontogenia y de la filogenia. Se apoya en con­

ceptos fisiológicos de índole general y se!eccciona algunos

niveles de análisis en los que sus tesis pueden distinguirse con

claridad. Para· los fines de este escrito, sólo destacaré aquellos

que tienen que ver directamente con la participación del sis­

tema nervioso en los procesos cognoscitivos.

A primera vista, podría suponerse que la relación entre

el sistema nervioso y el conocimiento fuese una superposi­

ción total, ya que éste, en lo que tiene de actividad mental,

es íntegramente consecuencia de la actividad cerebral. Así lo

entienden tanto psicólogos como neurobiólogos. Sin embar­

go, Piaget usa e! término 'conocimiento' en un sentido más am­

plio. Por ejemplo, sostiene que "los procesos cognoscitivos se

nos manifiestan, entonces, simultáneamente como la resultante

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de la autorregulación en el seno de las interacciones con el ex­

terior", "de manera que terminan en el hombre, por extender­

se éstas al universo entero". Los procesos cognoscitivos se asien­

tan, pues, según Piaget, en el organismo entero, se nutren de

sus regulaciones. Él mismo califica de "hipótesis directriz" de su

obra la que sostiene que "las funciones cognoscitivas reflejan los

mecanismos esenciales de la autorregulación orgánica". Todo

ello, pues, ubica a lo cognoscitivo como caso particular de un

fenómeno más amplio: el conjunto de las regulaciones fisio­

lógicas de! organismo.

Así, dentro de este marco de integración de las funciones

cognoscitivas en el conjunto de las regulaciones orgánicas, Piaget

reconoce que "el hecho fundamental del que vamos a partir

es el de que sólo el sistema nervioso, instrumento de las regula­

ciones cognoscitivas, constituye un órgano especializado de la

regulación funcional".

Es evidente que la organización del sistema nervioso, el

funcionamiento de sus células y su dinámica molecular son

comunes a los procesos funcionales que rigen a todas las célu­

las del cuerpo. Pero también es verdad que sólo el sistema

nervioso es capaz de efectuar las transferencias de informa­

ción que dan lugar á lo que llamamos operaciones intelec­

tuales, características de las formas más elevadas de actividad

cognoscitiva, hecho reconocido por Piager.

El sustrato neurobiológico del conocimiento

En cuanto a la forma en que el sistema nervioso organiza las re­

gulaciones de las que depende la actividad cognoscitiva, Piaget

nos ofrece un esquema claro para analizar las operaciones neuro­

nales que subyacen tras la generación de conocimientos, cuando

propone "tres clases posibles de conocimiento": a) los ligados

a mecanismos hereditarios, como son los instintos y las per­

cepciones, fundamentalmente hereditarios; así, por ejemplo,

afirma que "los esquemas más elementales a los cuales se asi­

milan las percepciones son esquemas reflejos o instintivos, es

decir, hereditarios en una buena parte de su programación";

b) los obtenidos de la experiencia y que él asimila al concepto

de "adaptaciones fenotípicas", y c) los conocimientos lógico­

matemáticos, resultantes de coordinaciones operatorias (funcio­

nes, etcétera) que corresponden biológicamente a "los sistemas

de regulación de cualquier escala, operados por e! órgano re­

gulador fundamental de la inteligencia".

Los mecanismos de organización del aparato cognosci­

tivo, si somos congruentes con esta apreciación, se dividen en:

a) el de lo adquirido genéticamente, que determina conceptos

a priori, y que ha sido ampliamente estudiado por los etólogos.

De hecho, Piaget toma algunos conceptos centrales de la eto­

logía, particularmente de Konrad Lorenz, reconociendo las

raíces kantianas de sus postulados, y b) lo adquirido mediante

las relaciones sociales y la actividad mental. En la interacción

entre ambos niveles encuentra los mecanismos que generan

el conocimiento, y, así, afirma que las funciones cognoscitivas

en su conjunto "son el producto de interacciones estrechas entre

el genoma y el medio".

Un aspecto fundamental en la tesis estructuralista de Piaget

es, desde luego, que el manejo de la información que lleva a

cabo e! sistema nervioso sobre e! espacio sensorial no lo hace

tener una copia pasiva del medio exterior, sino realizar una cons­

trucción activa; así, afirma categóricamente que "ningún cono­

cimiento, ni siquiera perceptivo, constituye una simple copia

de lo real, puesto que supone siempre un proceso de asimilación

a estructuras anteriores". Además, este proceso se desenvuelve

en el tiempo. En consecuencia, la filogenia y la ontogenia se con­

vierten en instrumentos básicos de la epistemología de Piager.

¿Pero qué tan válidos son los elementos de neurobiología

en los que basa Piaget su epistemología? No olvidemos que el

cuerpo conceptual en que se apoya data al menos de tres déca­

das. En este lapso, han hecho eclosión la neurobiología molecu­

lar, la cibernética y los métodos no invasivos de estudio de!

cerebro, que hacen ahora posible seguir la activación de gran­

des conjuntos neuronales durante la actividad mental. También

se ha desarrollado la inteligencia artificial, que genera nuevas

formas de inferir la lógica de las operaciones neuronales. Ello

hace oportuno revisar el tema.

Piaget maneja los grandes niveles de organización bioló­

gica, desde lo molecular hasta lo subjetivo, con gran habili­

dad. Veamos los principales aspectos de su tesis:

a) Nivel molecular. El concepto entonces novedoso de

genes reguladores es utilizado por Piager. En la regulación

del genoma encuentra el espacio conceptual que le permite

evitar los extremos del neodarwinismo y e1lamarckismo. Por

medio de este acierto se coloca en una corriente que cobra gran

vigor en la actualidad. Se conoce ahora la modulación de múl­

tiples funciones mediante la regulación de la expresión genó­

mica. El número de factores de transcripción y el conocimien­

to de sus mecanismos de acción aumentan continuamente. Así

pues, hoy se conoce el gran valor de la tesis central de Piaget.

Si acaso, algunos de sus aspectos más sutiles podrían ser cues­

tionados, como la distinción tan marcada que establece entre

el sistema nervioso y el endócrino, suponiendo que el primero

realiza sólo ajustes de tipo funcional y el segundo los de tipo

morfogenético. Hoy sabemos que el sistema nervioso puede te­

ner acciones morfogenéticas fundamentales. En tiempos de

Piaget, la distinción entre neurotransmisores y hormonas era

tajante. Una sustancia sólo podía ejercer una función. Hoy sabe­

mos que hay muchas que pueden actuar como neurotransmi­

sores en un sistema y como hormonas en otro. Además, la misma

sustancia puede encontrarse en muy diversas especies bioló­

gicas, cumpliendo idéntica función, u otras diferentes, lo cual

apoya a nivel molecular la tesis de la continuidad biológica

que tan enfáticamente sostuvo Piager.b) Nivel celular. Piaget emplea poco el concepto de neuro­

na, que ha sido piedra angular de la neurobiología moderna.

De hecho, no menciona en su obra el concepto de sinapsis, que

es el sitio de unión entre neuronas vecinas. Es algo extraño, ya

que precisamente es en el nivel neuronal donde se puede fun-

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damentar mejor la unicidad fUncional del sistema nervioso con

el resto del organismo. Las creadas a las que tanta importancia

asigna Piaget en sus conceptos sobre la maduración yel desarro­

llo de los seres vivos, en el caso del cerebro, son linajes celu­

lares, estirpes de neuronas que pueden caracterizarse de muchas

maneras. La neurona, considerada como una célula, es decir,

como una unidad, que guarda semejanzas y diferencias con

el resto de las células del organismo, debió ser un concepto

central para Piaget, y llama la atención como el nivel celular

intermedio.

En cambio, el estudio de las propiedades de circuitos y

redes en el cerebro sí recibió la atención de Piaget, quien

toma los conceptos de McCulloch y colaboradores sobre las

características lógicas del funcionamiento cerebral. Le entu­

siasma la aplicación del álgebra booleana en el estudio de

las intercomunicaciones cerebrales. Este modelo, si bien sigue

teniendo gran utilidad en el diseño de computadoras digi­

tales, ha sido ya superado en el análisis del fucionamientocerebral.

Hoy sabemos que, en los circuitos neuronales, los poten­

ciales de acción no constituyen la única forma de comunica­

ción, sino que también hay señales

analógicas, graduadas, que revisten

gran significación. De esta manera,

en muchos modelos actuales se in­

cluyen las ecuaciones completas,

descriptivas de la generación de~-...........;::-.. estas señales, empezando por

las de Hodgking y Huxley

para describir la natura­leza iónica del poten­

cial de acción y que,

con modificaciones de acuerdo con el tipo de neurona, también

describen comportamientos no digitales, incluyendo un tipo de

actividad en la que Piaget se interesó particularmente: la capa-

cidad del sistema nervioso de generar actividad espontánea,

requisito esencial para postular su actividad independiente del

medio externo. Así, afirma que "conocer no consiste, en efecto,

en copiar de lo real, sino en obrar sobre ello y en transformar­

lo (en apariencia o en realidad) a fin de comprenderlo en fUn­

ción de los sistemas de transformación a los que están ligadas

estas acciones". Ello implica, desde luego, la capacidad del sis­

tema nervioso de realizar actividades independientes de las

que están ocurriendo en el medio ambiental.

La existencia de actividad eléctrica espontánea, tanto en

el cerebro (electroencefalograma y otras manifestaciones) como

en neuronas individuales, en ganglios de invertebrados y en

segmentos aislados del sistema nervioso de los vertebrados, es

conocida desde hace más de medio siglo, por lo cual llama la

atención que Piaget no haga mayor aprecio de un fenómenoque pudo serie de gran utilidad. De hecho, la actividad mar­

capaso, aludida por Piaget en su obra, a pesar de ser conoci­

da en neuronas, sólo es mencionada por él para el caso del

corazón.En la actualidad, el estudio de los mecanismos celulares

y moleculares que genera la actividad espontánea en conjuntos

neuronales es un campo muy desarrollado de la neurobio­logía. Se sabe también que en algunos ciurcuitos neuronalesla actividad espontánea, si bien es intrínseca al sistema, puede

ser modulada por influencias extrínsecas.c) Nivel integrativo. Aquí encontramos uno de los grandes

aciertos de la tesis de Piaget. Por una parte, su postulación dela influencia del medio para moldear las conexiones neuronalesha resultado acertada. Hoy en día, sigue siendo inobjetable suafirmación de que "la competencia (Waddington) o estado fisio­

lógico de un tejido, que le permite reaccionar específicamentea estímulos dados [oo.], está sujeta a las condiciones temporales,

[y] puede manifestarse en una fase dada y no en otra".La existencia de periodos críticos en el desarrollo, pos­

tulada por Piaget, ha sido ampliamente confirmada en añosrecientes, y el origen de algunos de sus mecanismos molecu­lares, aún desconocido para Piaget, ha sido ya esclarecido. Enparticular, en lo que respecta al estudio del sistema nervioso,Torsten Wiesel y David Hubel, aparentemente desconocidospara Piaget, demostraron hace más de treinta años que en ani­males de experimentación (gatos), la supresión de la informa­ción visual derivada de un ojo, impedía la maduración de lasconexiones en la corteza visual provenientes de ese ojo, que­dando los animales desprovistos de neuronas visuales con en­trada binocular, esenciales para la integración de la visión es­tereoscópica. La privación de la entrada visual binocular debeocurrir en un lapso definido, poco después del nacimiento, quees justamente cuando maduran las conexiones interneurona­les del sistema visual.

Con estos experimentos se encontró la explicación delhecho, observado tiempo atrás por médicos, de que el estrabis-

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mo en niños, cuando se corrige quirúrgicamente a edad rem­

prana, permite una recuperación cabal de la función binocu­

lar, mientras que cuando la intervención es tardía ya no se da

esta recuperación. También resultó posible explicar por qué la

recuperación tardía de la sensibilidad visual, en ciegos de na­

cimiento, no les permitía ya tener una visión normal.

Cabe destacar aquí la exactitud de una apreciación de

Piaget sobre la base de esta acción plástica, que reside en la cor­

teza cerebral y no en etapas periféricas del cerebro. De hecho,

la retina no parece estar bajo ningún ajuste plástico de esta

naturaleza.

En general, el manejo del tiempo biológico que hace Piaget

resulta impecable. Los datos recientes han apoyado su visión

de una integración gradual, tanto en lo filogenético como en

lo ontogenético. Piaget claramente especifica que U[...] el pro­

ceso epigenético que conduce a la construcción de las opera­

ciones intelectuales es comparable, de manera muy estrecha,

a la epigénesis embriológica y a la formación orgánica de los

fenotipos". Y afirma incluso, con mayor precisión, que

el crecimiento intelectual tiene su ritmo ysus "creadas", lo mismo

que el crecimiento físico. lo que no significa, naturalmente, que

mejores métodos pedagógicos (en el sentido de "más activos"), no

acelerarían un poco las edades críticas señaladas hasra ahora.

Ello ha sido confirmado ampliamente con experiencias recien­

tes, en las que se ha podido identificar el curso temporal de la

_.':'~."

maduración de circuitos neuronales, tanto en el aspecto morfo­

lógico como en el funcional.

Los mecanismos neuronales del conocimiento

En cuanto a los mecanismos neuronales subyacentes tras la inte­

gración funciona!, propia de la actividad cognoscitiva, Piaget

destaca cuatro: a) la memoria; b) los circuitos de realimentación;

c) el reforzamiento de asociaciones, y d) la reorganización de co­

nexiones propia de la asociación. Veamos cómo ahonda en ellos

y lo que se ha avanzado en este terreno.

a) Memoria. Piaget define la memoria como "la utiliza­

ción de las adquisiciones anteriores" y le adscribe una base

molecular, que en su tiempo era completamente actual. So­

bre la controversia entonces vigente acerca de la posibilidad

de transferir conocimientos mediante extractos de cerebro, o

moléculas específicas, su escepticismo estuvo totalmente justi­

ficado. Los datos que dieron origen a esos planteamientos jamás

fueron la base para consideraciones actuales sobre el sustrato

genómico del almacenamiento de información. Hoy sabemos que

la activación neuronal se basa en la producción de moléculas

específicas, que pueden ser utilizadas como marcadores de la

función plástica.Piaget no dedica ninguna atención al fenómeno de la

memoria de corto plazo, dependiente de la actividad eléctri­

ca neuronal, al punto de que puede ser bloqueada al suprimir­se ésta. En cuanto a la memoria

de larga duración, la inter-

vención del sustrato mo­

lecular es clara, y se han

descriro proteínas que

sólo se fosforilan bajo

el efecto de algún

neurotransmisor

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de los que se sabe que inducen cambios de larga duración en

la actividad neuronal.b) Circuitos de realimentación. De manera enfática, Piaget

afirma que "los aprendizajes por ensayo y error (o tanteos)

suponen regulaciones en circuitos de realimentación". Sin gran­

des reservas, habla de "máquinas que aprenden". El enlace que

realiza entre aprendizaje y cibernética está fundamentado en

el papel central que asigna a los circuitos de realimentación

en el desarrollo de las autorregulaciones, ya que, como vimos

antes, el conocimiento, para Piaget, es sólo un caso particu­

lar de una regulación fisiológica, y la realimentación forma

parte de cualquier regulación, incluidas, deSde luego, las dos

funciones que estudia en el sistema nervioso, la reguladora yla cognoscitiva.

También en este caso Piaget acierta, y abundan actualmen­te los ejemplos de circuitos de realimentación con un papel

fundamental en la reestructuración de funciones neuronales

durante la adquisición de patrones conducruales. Entre los gran­des avances de la neurobiología en el último medio siglo está la

superación del concepto de arco reflejo, inmerso en la tradición

sherringroniana y pavloviana; a este concepto se le añade laexistencia de circuitos de realimentación que permiten ajustar

la respuesta neuronal, y la existencia, ya mencionada, de activi­

dad espontánea, independiente de los estímulos ambientales.c) El reforzamiento de asociaciones. Piaget, con mucha

razón, acepta los conceptos de Hebb sobre el reforzamiento

de conexiones neuronales ya existentes, como parte de la in­tegración de nuevos conocimientos. Estos conceptos han sido

motivo de importantes estudios recientes y, de hecho, los mo­delos experimentales más válidos de retención de informaciónen redes neuronales, como la potenciación de larga duración,que se produce al estimular reiteradamente una vía sináptica,implican justamente el reforzamiento de la conexión estimula­da. Además, por este medio se ha llegado a analizar el sustratomolecular de dicho reforzamiento, al encontrarse la activaciónde genes específicos durante esta potenciación.

d) Las asociaciones selectivas. Aquí Piaget muestra la in­fluencia decisiva de Pavlov, pero también estudia la asociaciónpropia de los reflejos condicionados dentro de un marco bio­lógico más amplio, considerando que la asociación pavloviana"no es sino un momento parcial, artificialmente separado enel proceso de la asimilación", ya su vez, considera a la asimi­lación en forma tan general que la define como "integraciónen estructuras previas". El conocimiento sería, en el plano in­telectual, equiparable a la nutrición en el plano vegetativo.Además, también en la integración de los reflejos condiciona­dos, Piaget hace participar a los circuitos de realimentación, al

afirmar que: "el reflejo condicionado es más complejo de loque se creyó: neurológicamente, en la medida en que es depen­diente de la formación reticular y no solamente de la cor­teza, y funcionalmente, puesto que intervienen feedbacks,etcétera".

En efecto, la concepción pavloviana sobre el asiento cor­tical de las asociaciones propias del condicionamiento se cues-

tionó ya al encontrarse una influencia clara de otras áreas del

sistema nervioso sobre la evolución del condicionamiento. Por

otra parte, se han descrito respuestas condicionadas en inver­

tebrados, desde luego, carentes de corteza cerebral. En este

campo, de hecho, algunos de los avances más importantes en

el conocimiento de los mecanismos celulares y moleculares

del aprendizaje han venido precisamente de estudios en in­

vertebrados. Pero también en el sistema nervioso central del ser

humano, mediante técnicas de visualización de la actividad

neuronal, ha sido posible demostrar el reclutamiento de la

actividad neuronal, pues se ha demostrado el reclutamiento

de nuevas unidades neuronales durante la asociación de estí­

mulos propia del condicionamiento. Estamos aún lejos de

validar, sin embargo, la amplia visión de Piaget sobre el sustra­

to general morfogenético de las asociaciones neuronales propiasdel condicionamiento. Al menos no en la forma en que él lo

expresa, al afirmar que

las coordinaciones generales de la acción, condicionantes de la

formación de los conocimientos fundamentales, suponen nosolamente las coordinaciones nerviosas, sino esas coordina­

ciones, todavía más profundas, que son las interacciones quedominan roda la morfogénesis.

Incluso cuando Piaget no pudo anticipar el gran desarro­llo de la inteligencia artificial -que ha hecho al conoci­

miento más abordable, desde el punto de vista lógico, que

lo que él anticipó-, y que algunos de sus conceptos sobre ladisociación entre forma y función se han desdibujado conel tiempo -al tenerse mejor información que la disponible

cuando escribió su obra-, aún resulta admirable el marcotan amplio y congruente dentro del que planteó la relaciónentre el conocimiento y la actividad biológica en sus diver­sas manifestaciones, y en particular el funcionamiento del

cerebro.

Conclusión

Lo anterior nos lleva al último tema de esta revisión, a la pre­gunta implícita en muchos de los planteamientos de Piagetsobre la naturaleza biológica de! conocimiento. ¿Lograre­mos saber qué es el conocimiento una vez que sepamos cómofunciona e! cerebro? Hay momentos en que Piaget parecedudarlo. Así, en clara actitud dualista, afirma que "la concien­cia utiliza nociones específicas, ajenas a la causalidad físicao fisiológica", y que "la neurología [... ] nunca explicará, sin

duda, por qué 2 y 2 son 4". No han faltado neurobiólogosque han sostenido puntos de vista análogos, y sólo e! tiempopermitirá saber si el fenómeno mental puede ser cabalmen­te reducido a operaciones neuronales definidas. Sin embar­go, el ritmo con que avanza nuestro conocimiento de la ac­tividad neuronal permite una imagen más optimista que ladejada por Piaget.•

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