Biología cognitiva

La biología cognitiva es una ciencia emergente que considera la cognición natural como una función biológica . ^[1] Se basa en el supuesto teórico de que cada organismo , ya sea una sola célula o multicelular , está continuamente involucrado en actos sistemáticos de cognición acoplados a comportamientos intencionales, es decir, un acoplamiento sensorio-motor . ^[2] Es decir, si un organismo puede sentir estímulos en su entorno y responder en consecuencia, es cognitivo. Cualquier explicación de cómo la cognición natural puede manifestarse en un organismo está limitada por las condiciones biológicas en las que sus genes sobreviven de una generación a la siguiente. ^[3] Y dado que según la teoría darwiniana la especie de cada organismo está evolucionando a partir de una raíz común, se requieren tres elementos adicionales de la biología cognitiva: (i) el estudio de la cognición en una especie de organismo es útil, a través del contraste y la comparación, para el estudio de las habilidades cognitivas de otra especie; ^[4] (ii) es útil proceder desde organismos con sistemas cognitivos más simples a aquellos con sistemas cognitivos más complejos, ^[5] y (iii) cuanto mayor sea el número y la variedad de especies estudiadas a este respecto, más comprenderemos la naturaleza de la cognición. ^[6]

Mientras que la ciencia cognitiva intenta explicar el pensamiento humano y la mente consciente , el trabajo de la biología cognitiva se centra en el proceso más fundamental de la cognición para cualquier organismo. En las últimas décadas, los biólogos han investigado la cognición en organismos grandes ^[7] y pequeños, ^[8] tanto vegetales ^[9] como animales. ^[10] “Cada vez hay más pruebas que sugieren que incluso las bacterias se enfrentan a problemas que los científicos cognitivos conocen desde hace tiempo, entre ellos: integrar información de múltiples canales sensoriales para preparar una respuesta eficaz a condiciones fluctuantes; tomar decisiones en condiciones de incertidumbre; comunicarse con congéneres y otros (de forma honesta y engañosa); y coordinar el comportamiento colectivo para aumentar las posibilidades de supervivencia”. ^[11] Sin pensar ni percibir como lo harían los humanos, un acto de cognición básica es posiblemente un simple proceso paso a paso a través del cual un organismo detecta un estímulo , luego encuentra una respuesta apropiada en su repertorio y ejecuta la respuesta. Sin embargo, los detalles biológicos de esa cognición básica no han sido delineados para un gran número de especies ni lo suficientemente generalizados como para estimular una mayor investigación. Esta falta de detalle se debe a la falta de una ciencia dedicada a la tarea de dilucidar la capacidad cognitiva común a todos los organismos biológicos. Es decir, aún no se ha establecido una ciencia ^{de la biología cognitiva. [12]} En 2007 se presentó un prolegómeno ^{[13] para esa ciencia y varios autores [14]} han publicado sus ideas sobre el tema desde finales de los años 1970. Sin embargo, como sugieren los ejemplos de la siguiente sección, no hay consenso sobre la teoría ni una aplicación generalizada en la práctica.

Aunque a veces ambos términos se utilizan como sinónimos, ^[15] la biología cognitiva no debe confundirse con la biología de la cognición en el sentido en que la utilizan los partidarios de la Escuela Chilena de Biología de la Cognición. ^[16] También conocida como la Escuela de Santiago, la biología de la cognición se basa en el trabajo de Francisco Varela y Humberto Maturana, ^[17] quienes elaboraron la doctrina de la autopoiesis . Su trabajo comenzó en 1970, mientras que la primera mención de la biología cognitiva por parte de Brian Goodwin (que se analiza a continuación) fue en 1977 desde una perspectiva diferente. ^[18]

La primera vez que apareció en la literatura científica fue en un artículo titulado «Biología cognitiva» de Brian C. Goodwin en 1977. ^[19] Allí y en varias publicaciones relacionadas ^[20] Goodwin explicó las ventajas de la biología cognitiva en el contexto de su trabajo sobre la morfogénesis. Posteriormente, pasó a tratar otros temas relacionados con la estructura, la forma y la complejidad, sin mencionar demasiado la biología cognitiva. Sin un defensor, el concepto de biología cognitiva de Goodwin aún no ha logrado una aceptación generalizada.

Aparte de un ensayo sobre la concepción de Goodwin escrito por Margaret Boden en 1980, la siguiente aparición de la "biología cognitiva" como término en la literatura se produjo en 1986, de la mano de un profesor de bioquímica, Ladislav Kováč. Su concepción, basada en principios naturales fundamentados en la bioenergética y la biología molecular, se analiza brevemente a continuación. La continua defensa de Kováč ha tenido una mayor influencia en su país natal, Eslovaquia, que en otros lugares, en parte porque varios de sus artículos más importantes fueron escritos y publicados únicamente en eslovaco.

En la década de 1990, los avances en biología molecular, celular, evolutiva y del desarrollo generaron una cornucopia de teorías basadas en datos relevantes para la cognición. Sin embargo, aparte de los teóricos ya mencionados, nadie se ocupaba de la biología cognitiva, excepto Kováč.

En su obra “Introducción a la biología cognitiva” (Kováč, 1986a), Ladislav Kováč enumera diez “principios de la biología cognitiva”. Al año siguiente se publicó un artículo de treinta páginas muy relacionado con este: “Visión general: la bioenergética entre la química, la genética y la física” (Kováč, 1987). Durante las décadas siguientes, Kováč elaboró, actualizó y amplió estos temas en publicaciones frecuentes, entre ellas “Principios fundamentales de la biología cognitiva” (Kováč, 2000), “Vida, química y cognición” (Kováč, 2006a), “Información y conocimiento en biología: tiempo de reevaluación” (Kováč, 2007) y “Bioenergética: una clave para el cerebro y la mente” (Kováč, 2008). ^[21]

El concepto de biología cognitiva se ejemplifica en esta descripción del seminario: ^[22]

La ciencia cognitiva se ha centrado principalmente en las actividades cognitivas humanas, como la percepción, la memoria y el aprendizaje, la evaluación y la toma de decisiones, la planificación de acciones, etc. Pero los seres humanos no son los únicos organismos que participan en estas actividades. De hecho, prácticamente todos los organismos necesitan ser capaces de obtener información sobre su propia condición y su entorno y regular sus actividades de manera adecuada a esta información. En algunos casos, las especies han desarrollado formas distintivas de realizar tareas cognitivas, pero en muchos casos estos mecanismos se han conservado y modificado en otras especies. Este curso se centrará en una variedad de organismos que normalmente no se consideran en la ciencia cognitiva, como las bacterias, las planarias, las sanguijuelas, las moscas de la fruta, las abejas, los pájaros y varios roedores, y se preguntará sobre los tipos de actividades cognitivas que realizan estos organismos, los mecanismos que emplean para realizarlas y qué lecciones sobre la cognición en general podríamos obtener al estudiarlos. ^[23]

La Universidad de Adelaida ha creado un grupo de trabajo sobre “Biología cognitiva” que utiliza este concepto operativo:

La cognición es, ante todo, un fenómeno biológico natural , independientemente de cómo proceda la ingeniería de la inteligencia artificial. Como tal, tiene sentido abordar la cognición como otros fenómenos biológicos. Esto significa asumir primero un grado significativo de continuidad entre diferentes tipos de organismos (una suposición que se confirma cada vez más en la biología comparada , especialmente la genómica) , estudiar sistemas modelo simples (por ejemplo, microbios , gusanos, moscas) para comprender los conceptos básicos, y luego ampliarlos a ejemplos más complejos, como mamíferos y primates , incluidos los humanos. ^[24]

Los miembros del grupo estudian la literatura biológica sobre organismos simples (por ejemplo, nematodos ) en relación con el proceso cognitivo y buscan homólogos en organismos más complejos (por ejemplo, cuervos) ya bien estudiados. Se espera que este enfoque comparativo produzca conceptos cognitivos simples comunes a todos los organismos. “Se espera que un conjunto de herramientas teóricamente bien fundamentado de conceptos cognitivos básicos facilite el uso y la discusión de la investigación realizada en diferentes campos para aumentar la comprensión de dos cuestiones fundamentales: qué es la cognición y qué hace la cognición en el contexto biológico”. ^[25] (Las letras en negrita son del texto original).

El nombre elegido por el grupo, como explican en una página web aparte, podría haber sido " cognición corporizada " ^[26] o "ciencia cognitiva biológica". ^[27] Pero el grupo eligió "biología cognitiva" por (i) el énfasis y (ii) el método. Para enfatizar, (i) "Queremos mantener el foco en la biología porque durante demasiado tiempo se consideró que la cognición era una función que podía divorciarse casi por completo de su instanciación física, hasta el punto de que todo lo que se pudiera decir de la cognición casi por definición tenía que ser aplicable tanto a los organismos como a las máquinas". (ii) El método es "asumir (aunque sea solo por el bien de la investigación) que la cognición es una función biológica similar a otras funciones biológicas, como la respiración, la circulación de nutrientes, la eliminación de desechos, etc." ^[28]

El método supone que la génesis de la cognición es biológica, es decir, el método es biogénico . El anfitrión del sitio web del grupo ha dicho en otro lugar ^[29] que la biología cognitiva requiere un enfoque biogénico, habiendo identificado diez principios de biogénesis en un trabajo anterior. ^[30] Los primeros cuatro principios biogénicos se citan aquí para ilustrar la profundidad con la que se han establecido los fundamentos de la escuela de Adelaida de biología cognitiva:

1. “Las capacidades cognitivas complejas han evolucionado a partir de formas más simples de cognición. Existe una línea continua de descendencia significativa”.
2. “La cognición modula directa o indirectamente los procesos físico-químicos-eléctricos que constituyen un organismo”.
3. “La cognición permite el establecimiento de relaciones causales recíprocas con un entorno, lo que conduce a intercambios de materia y energía que son esenciales para la persistencia, el bienestar o la replicación continuos del organismo”.
4. “La cognición se relaciona con la evaluación (más o menos) continua de las necesidades del sistema en relación con las circunstancias prevalecientes, el potencial de interacción y si la interacción actual está funcionando o no”. ^[31]

• Como otro ejemplo, el Departamento de Biología de la Cognición ^[32] de la Universidad de Viena declara en su declaración de misión un fuerte compromiso “con la evaluación experimental de hipótesis múltiples y comprobables” en relación con la cognición en términos de historia evolutiva y de desarrollo, así como de función y mecanismo adaptativos, ya sea cognitivo, neuronal y/u hormonal. “El enfoque es fuertemente comparativo: se estudian múltiples especies y se comparan dentro de un marco filogenético riguroso , para comprender la historia evolutiva y la función adaptativa de los mecanismos cognitivos ('filogenética cognitiva')”. ^[33] Su sitio web ofrece una muestra de su trabajo: “Cognición social y evolución del lenguaje: construcción de filogenias cognitivas”. ^[34]
• Un ejemplo más restringido se puede encontrar en el Grupo de Biología Cognitiva, ^[35] Instituto de Biología, Facultad de Ciencias, Universidad Otto-von-Guericke (OVGU) en Magdeburgo, Alemania. El grupo ofrece cursos titulados “Neurobiología de la Conciencia” y “Neurobiología Cognitiva”. ^[36] Su sitio web enumera los artículos generados a partir de su trabajo de laboratorio, centrándose en los correlatos neuronales de las consecuencias perceptivas y la atención visual. El trabajo actual del grupo está dirigido a detallar una dinámica conocida como “ percepción multiestable ”. El fenómeno , descrito en una oración: “Ciertas exhibiciones visuales no se perciben de manera estable sino que, de vez en cuando y aparentemente de manera espontánea, su apariencia oscila y se establece en una forma claramente diferente”. ^[37]
• Un último ejemplo del compromiso universitario con la biología cognitiva se puede encontrar en la Universidad Comenius de Bratislava, Eslovaquia. Allí, en la Facultad de Ciencias Naturales, el Biocentro de Bratislava se presenta como un consorcio de equipos de investigación que trabajan en ciencias biomédicas. En su sitio web, en la parte superior de la página aparece el Centro de Biología Cognitiva del Departamento de Bioquímica, seguido de cinco grupos de laboratorio, cada uno de ellos en un departamento independiente de biociencias. La página web del Centro de Biología Cognitiva ^[38] ofrece un enlace a "Fundamentos de la Biología Cognitiva", una página que simplemente contiene una cita de un artículo escrito por Ladislav Kováč, el fundador del sitio. Su perspectiva se analiza brevemente a continuación.

Las palabras "cognitivo" y "biología" también se usan juntas como el nombre de una categoría. La categoría de biología cognitiva no tiene un contenido fijo sino que, más bien, el contenido varía con el usuario. Si el contenido solo puede reclutarse de la ciencia cognitiva , entonces la biología cognitiva parecería limitada a una selección de elementos en el conjunto principal de ciencias incluidas en el concepto interdisciplinario: psicología cognitiva , inteligencia artificial , lingüística , filosofía , neurociencia y antropología cognitiva . ^[39] Estas seis ciencias separadas se aliaron "para cerrar la brecha entre el cerebro y la mente" con un enfoque interdisciplinario a mediados de la década de 1970. ^[40] Los científicos participantes solo se preocupaban por la cognición humana. A medida que ganó impulso, el crecimiento de la ciencia cognitiva en las décadas posteriores pareció ofrecer una gran carpa a una variedad de investigadores. ^[41] Algunos, por ejemplo, consideraron la epistemología evolutiva como un compañero de viaje. Otros se apropiaron de la palabra clave, como por ejemplo Donald Griffin en 1978, cuando abogó por el establecimiento de la etología cognitiva . ^[42]

Mientras tanto, los avances en biología molecular , celular , evolutiva y del desarrollo generaron una cornucopia de teoría basada en datos relevante para la cognición. Las asignaciones categóricas fueron problemáticas. Por ejemplo, la decisión de agregar la cognición a un cuerpo de investigación biológica sobre neuronas, por ejemplo, la biología cognitiva de la neurociencia, es independiente de la decisión de colocar dicho cuerpo de investigación en una categoría llamada ciencias cognitivas. No menos difícil es la decisión que se debe tomar -entre el enfoque computacional y constructivista ^[43] de la cognición, y la cuestión concomitante de modelos cognitivos simulados versus corporizados ^[44] - antes de agregar la biología a un cuerpo de investigación cognitiva, por ejemplo, la ciencia cognitiva de la vida artificial .

Una solución es considerar la biología cognitiva sólo como un subconjunto de la ciencia cognitiva . Por ejemplo, el sitio web de una importante editorial ^[45] muestra enlaces a material en una docena de dominios de importante esfuerzo científico. Uno de los cuales se describe así: “La ciencia cognitiva es el estudio de cómo funciona la mente, abordando funciones cognitivas como la percepción y la acción, la memoria y el aprendizaje, el razonamiento y la resolución de problemas, la toma de decisiones y la conciencia”. Al seleccionarlo de la pantalla, la página de Ciencia cognitiva ofrece en orden casi alfabético estos temas: Biología cognitiva , Ciencias de la computación, Economía, Lingüística, Psicología, Filosofía y Neurociencia. Vinculada a través de esa lista de temas, al seleccionarla, la página de Biología cognitiva ofrece una selección de revisiones y artículos con contenido biológico que van desde la etología cognitiva ^[46] hasta la epistemología evolutiva ; cognición y arte; evo-devo y ciencia cognitiva; aprendizaje animal ; genes y cognición; cognición y bienestar animal; etc.

Una aplicación diferente de la categoría de biología cognitiva se manifiesta en la publicación en 2009 de los trabajos presentados en un taller interdisciplinario de tres días sobre “Las nuevas ciencias cognitivas” celebrado en el Instituto Konrad Lorenz para la Investigación de la Evolución y la Cognición en 2006. Los trabajos se enumeraron bajo cuatro títulos, cada uno de los cuales representaba un dominio diferente de la capacidad cognitiva requerida: (i) espacio, (ii) cualidades y objetos, (iii) números y probabilidades, y (iv) entidades sociales. Los trabajos del taller examinaron temas que abarcaban desde “Los animales como geómetras naturales” y “La generalización del color por parte de las aves”, pasando por “La biología evolutiva de la atención limitada” y “Una perspectiva comparada sobre el origen del pensamiento numérico”, así como “La neuroetología de la atención en los primates” y diez más con títulos menos pintorescos. “El último día del taller los participantes coincidieron en que el título 'Biología cognitiva' sonaba como un candidato potencial para capturar la fusión de las ciencias cognitivas y de la vida que el taller pretendía representar”. ^[47] De ahí la publicación de Tommasi et al. (2009), Cognitive Biology: Evolutionary and Developmental Perspectives on Mind, Brain and Behavior.

Un último ejemplo de uso categórico proviene de la introducción de un autor a su publicación de 2011 sobre el tema, Cognitive Biology: Dealing with Information from Bacteria to Minds . Después de discutir las diferencias entre las ciencias cognitivas y biológicas, así como el valor de una para la otra, el autor concluye: “Por lo tanto, el objeto de este libro debe considerarse como un intento de construir una nueva disciplina, la biología cognitiva , que intenta tender un puente entre estos dos dominios”. ^[48] Sigue una metodología detallada ilustrada por ejemplos de biología anclados en conceptos de la cibernética (por ejemplo, sistemas autorreguladores) y la teoría de la información cuántica (con respecto a los cambios probabilísticos de estado) con una invitación “a considerar la teoría de sistemas junto con la teoría de la información como las herramientas formales que pueden fundamentar la biología y la cognición como las matemáticas tradicionales fundamentan la física”. ^[49]

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