La Biología del Libre Albedrío.

Mae-Wan Ho
Bioelectrodynamics Laboratory,
Open University, Walton Hall,
Milton Keynes, MK7 6AA, U.K.
Journal of Consciousness Studies 3, 231-244, 1996.

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El destacado neurofisiólogo Walter Freeman (1995) comienza su libro declarando que la ciencia del estudio del cerebro está en crisis: su búsqueda de unas constantes que definan los estados cerebrales derivados de unos determinados estímulos ha fracasado, después de 33 años dedicados a este empeño. Los patrones de la actividad cerebral son irrepetibles, simplemente, pues cada percepción está influida por todo lo que ha ocurrido anteriormente. Es un callejón sin salida conceptual, no experimental o lógico. Este descalabro del determinismo mecanicista en la ciencia cerebral ya hace tiempo que se conoce, pero esto no supone un triunfo del vitalismo. Como recientemente ha demostrado Freeman, ciertos descubrimientos en matemáticas no lineales pueden contribuir a algún tipo de entendimiento de las actividades no repetibles del cerebro.


La tradicional oposición entre mecanicistas y vitalistas ya empezó a disolverse en el cambio de los siglos XIX a XX, cuando la física newtoniana dio paso a la Física Cuántica en el ámbito de las partículas elementales y de la Relatividad General a escala planetaria. La concepción estática y determinista del universo, con un tiempo y un espacio absolutos, se sustituye por nuevos contingentes, como el marco del espacio-tiempo dependiente del observador. En lugar de objetos mecánicos simples ubicando en el espacio y en el tiempo, se habla ahora de una deslocalización, las entidades cuánticas mutuamente ínter-relacionadas, cargados de su experiencia, como si se tratase de organismos en constante evolución. Estos nuevos puntos de vista dio lugar en la ciencia contemporánea occidental a la Filosofía Organicista (Organicismo).

Una figura clave del Organicismo fue el filósofo francés Henri Bergson (1916), que mostró como los conceptos de Newton, que dominaban las ciencias biológicas por aquel entonces, negaban las implicaciones psicológicas de nuestra experiencia anterior. En particular, destaca la inseparabilidad del espacio y el tiempo, ambos atados a los mismos procesos que tienen duraciones características. La otra figura significativa en el Organicismo fue el matemática y filósofo polaco Alfred Whitehead ( 1925), que vio a la física y toda la naturaleza como ininteligible sin una teoría minuciosa del organismo que participa en el conocimiento.

El Organicismo fue tomado muy en serie por un destacado grupo de personas que formaron una asociación multidisciplinar denominada Club de Biología Teórica. Entre sus miembros estaban Joseph Needham, un embriólogo y bioquímico eminente que más tarde sería reconocido por sus trabajos en torno a la Ciencia china; Dorothy Needham, bioquímico y estudiosa de la fisiología del músculo; el genetista C.H.Waddington; el cristalógrafo J.D.Bernal; el matemático Dorothy Wrinch; el filósofo J.H. Woodger, y el físico Neville Mott. Todos ellos reconocían la complejidad de la organización de los seres vivos, y que no se podía entender como un axioma, sino como algo que debía ser comprendido con ayuda de la filosofía, la física, la química, la biología y las matemáticas, con un espíritu de investigación libre, dejando abierta la posibilidad de nuevos conceptos o leyes que pudieran ser descubiertas.

Mucho ha corrido desde la constitución del Club de Biología Teórica, que acabó de forma prematura por falta de financiación de la Fundación Rockefeller. El Organicismo no ha sobrevivido como tal, pero su influencia se deja sentir todavía, tocando corazones y mentes, sintiéndose atraídos pro el enigma central que planteó Erwin Schrödinger (1944): ¿Qué es la vida?

En los años transcurridos se ha inventado la radio a transistores, la computadora, el láser. Nuevas disciplinas han surgido, como la termodinámico del no-equilibrio, la física del estado sólido, la óptica cuántica, y eso por nombrar sólo algunas de ellas. En Matemáticas, la dinámica no lineal y la teoría del caos, que se fueron abandonando a lo largo de las décadas de 1960 y 70. Quizás en parte debido a que muchos procesos no lineales y fenómenos de la físico-química están siendo estudiados activamente en los últimos diez años, volviéndose más y más orgánica.

En cierto modo, la totalidad de la ciencia está teñida de Organicismo, ya que incluso la conciencia y el libre albedrío están ahora en la agenda científica. Bergson (1916) dijo de forma convincente que el problema tradicional del libre albedrío estaba enfocado erróneamente, planteando un desajuste entre la calidad de la experiencia auténtica, subjetiva y su proyección en el lenguaje, en particular en el lenguaje de esa ciencia mecanicista que es la Psicología. En un libro reciente, se mostraba que los conceptos científicos occidentales contemporáneos referidos al organismo, llevan más allá de la termodinámica convencional hacia la teoría cuántica (Ho, 1993), ofreciendo puntos de vista rigurosos que reafirman y amplían de forma poética, e incluso romántica, las nociones de espontaneidad y libre albedrío.

El organismo se libera de las "leyes" de la física


“Leyes” va entre comillas para enfatizar que no hay que rendirse de una vez para siempre, especialmente en lo que se puede o no pensar. Son herramientas que nos ayudan a pensar y, sobre todo, que pueden ser superadas si fuera necesario.


Muchos físicos se han maravillado en la forma en que muchos organismos parecen ser capaces de desafiar la Segunda ley de la Termodinámica, que establece Lord Kelvin, co-inventor de la Segunda Ley de la Termodinámica, excluyendo a los organismos de su dominio:


“El animal no actúa como un motor termodinámico... La conciencia enseña a cada individuo que están, en cierta medida, bajo la dirección de su voluntad. Por consiguiente, parece que los seres vivos tienen el poder de aplicar ciertas partículas que se desplazan dentro de sus cuerpos, fuerzas por las cuales los movimientos de estas partículas producen determinados efectos mecánicos.”.

-. Citado en Ehrenber, 1967, p103

Lo que impresiona a Lord Kelvin es ver cómo los organismos parecen tener disponible energía, a voluntad, siempre y cuando sea necesario, y además de una forma perfectamente coordinada. Otra característica igualmente desconcertante es que, contrariamente a la Segunda Ley de la Termodinámica, que dice que todos los sistemas debieran acabar en equilibrio y desorden, sin embargo los organismos se desarrollan y evolucionan hacia una organización cada vez mayor. Por supuesto, no hay ninguna contradicción, ya que la Segunda Ley de la Termodinámica se aplica a sistema aislados, mientras que los organismos son sistemas abiertos. Pero ¿cómo es posible que los organismos no alcancen el equilibrio termodinámico y conseguir cada vez una organización mayor?


Schrödinger escribe:


“Es por evitar un rápido decaimiento en el estado inerte “de equilibrio” que los organismos se nos muestran tan enigmáticos... Los organismos se alimentan de una entropía negativa, o por decirlo de otra manera menos paradójica, el metabolismo esencial de los organismos vivos tiene éxito en la liberación de todas las entropías, lo cual no puede dejar de hacer mientras se mantenga vivo”.

-. Schrödinger, 1944, pp.70-71.


Shrödinger fue severamente criticado por Linus Pauling y otros, por usar el término “entropía negativa”, ya que este término no se corresponde con ninguna entidad termodinámica rigurosa. Sin embargo, la idea que transmite, de que los sistemas abiertos pueden “auto-organizarse” en un flujo de energía, se hizo más concreta con el descubrimiento de las “estructuras disipativas” (Prigogine, 1967) . Un ejemplo, son las “células de convección de Bénard”, que surgen desde abajo cuando se calienta agua en una cazuela. La diferencia entre las temperaturas críticas superior e inferior, se produce una transmisión de fase: el flujo global de agua comienza con suavidad, luego se eleva desde el fondo el agua caliente y el más denso, descendiendo el agua fría. En toda la cazuela surge finalmente un conjunto regular de células de flujo. Antes de alcanzar esta fase, todas las moléculas se mueven al azar unas con respecto a las otras. Sin embargo, cuando se produce un suministro crítico de energía, el sistema se auto-organiza en una dinámica global ordenada, en la que toda la miríada de moléculas se mueven en formación como si se tratase de una coreografía.


Una metáfora física aún más esclarecedora para comprender los sistemas vivos es el láser (Haken, 1977), en el que la energía se bombardea a una cavidad que contiene átomos capaces de emitir luz. A bajos niveles de bombardeo, los átomos emiten luz al azar como si se tratase de una luz ordinaria. Pero cuando el bombardeo alcanza un determinado umbral, todos los átomos oscilan juntos en la misma fase, enviando un haz de luz enorme, que es un millón de veces más grande que el emitido por los átomos de manera individual. Ambos ejemplos ilustran cómo la aportación de energía, o la energía de bombardeo y el orden dinámico que se alcanza, están estrechamente relacionados.

Estas y otras consideraciones son las que llevaron a Shrödinger a hablar de “entropía negativa”, que sería la “energía almacenada capaz de movilizarse en un sistema estructurado de espacio-tiempo”. (Ho, 1994b, 1995a). La clave para comprender la termodinámica de los seres vivos se centra no tanto en el flujo de energía, sino en el almacenamiento de ese flujo de energía. El flujo de energía no tiene mayores consecuencias, a menos que la energía pueda ser atrapada y almacenada en el sistema por donde circula para cumplir su función antes de disiparse. Un ciclo reproductivo de un ser vivo se cumple cuando el ciclo de circulación de la energía se cierra. El ciclo de la vida, en el que la energía está en movimiento, almacena tanta energía como moviliza.


El ciclo de vida es una estructura espacio-temporal altamente diferenciada; los principales modos de actividad son ciclos que atraviesan una amplia gama de espacio-tiempos locales, todos ellos acoplados entre sí. Estos ciclos nos resultan más familiares en la forma de ritmos biológicos, que abarcan más de 20 órdenes de magnitudes de tiempo, de la actividad eléctrica de las neuronas y otras células en ritmos circadianos anuales o más amplios. Este complejo de estructuras espacio-temporales recuerda mucha a la “duración” de Bergson referido a los procesos ecológicos, que requiere una forma distinta de concebir el espacio tiempo, heterogénea y no lineal, multidimensional y no local (Ho, 1193)

Debido a la gama completa de ciclos que se acoplan, la energía se almacena y se moviliza por encima de todos los espacio-tiempos de acuerdo a los tiempos de relajación (y de volumen) de los procesos implicados. Así los organismos pueden aprovechar de dos formas distintas la transferencia de energía con la máxima eficiencia -- en no-equilibrio en el que la energía almacenada es transferida antes de que se produzca la termalización-- (Se denomina Termalización o Moderación de Neutrones al proceso por el cuál los neutrones reducen su velocidad de manera gradual como consecuencia de los choques de estos con los núcleos de los átomos vecinos. Es un fenómeno típico de los procesos que tienen lugar en los reactores de las centrales nucleares. Wikipedia) y la transferencia en un casi-equilibrio, en el que las transferencias de energía libre es cero, de acuerdo con las consideraciones termodinámicas convencionales (McClare, 1971)


La entrada de energía puede ser de cualquier manera fácilmente deslocalizada, y al revés, la energía puede concentrarse de cualquier manera. En otras palabras, el acoplamiento de energía en los seres vivos es simétrica, por lo que podemos disponer de energía a voluntad, siempre y cuando sea necesaria (Ho, 1993, 1194b, 1195a, b). El organismo es, en efecto, un organismo cerrado, autosuficiente energéticamente en procesos cíclicos no-disipativos, junto a otros que sí lo son. En la termodinámica clásica formal, el ciclo de la vida puede considerarse, en una primera aproximación, en que todos los procesos son cíclicos -para que el saldo total de energía sea cero-, junto a otros procesos necesarios para mantener su funcionamiento, por lo que la variación neta de entropía es mayor de cero. Esto se deriva de la Termodinámica de los estados de equilibrio (Denbigh, 1951).


En consecuencia, el organismo se ha liberado de las restricciones inmediatas del principio de conservación de la energía – La primera ley-, así como de la Segunda Ley de la Termodinámica. Hay siempre energía disponible en el sistema, que se moviliza para obtener el máximo de eficiencia y en todos los modos espacio-temporales.

 El organismo está libre del determinismo mecanicista

El genetista y embriólogo C.H. Waddington (1975) fue el que introdujo por primera vez la idea de las dinámicas no lineales en Biología del Desarrollo en forma de “paisaje epigenético”, una metáfora de las dinámica de los procesos del desarrollo. Los caminos seguidos en el desarrollo de tejidos y células se canalizan en ciertos “valles” gracias a la “fuerza” que se ejercen sobre el “paisaje” por varios factores génicos, que definen una topografía fluida del paisaje (Las ideas de Waddington sobre la teoría evolutiva han sido repasadas recientemente por Ho, 1996b) Esta topografía fluida contiene múltiples posibles vías de desarrollo que pueden lograrse gracias a las “fluctuaciones” o a las condiciones ambientales, los genes o por la modificación de factores génicos. Esta metáfora ha sido expuesta de forma más explícita por el matemático Peter Saunders (1992), que muestra que la propiedades del paisaje epigenético “no son comunes solamente en el desarrollo de los organismos, sino válidos también para la mayoría de los sistemas dinámicos no lineales”.

El organismo policromático

Un tipo particular de no linealidad, que ha sido noticia recientemente, es el “caos determinista”: un comportamiento dinámico complejo que a nivel local es impredecible e irregular, que se ha utilizado para describir las funciones de muchos seres vivos, incluyendo el comportamiento colectivo de las colonias de hormigas (Goodwin, 1994). Los patrones irrepetibles de la actividad del cerebro convenció a Freeman (1995), declarando que la ciencia del cerebro en situaciones de crisis exhibe el mismo sistema típico del caos determinista. Otro ejemplo, son los latidos del corazón, que son mucho más irregulares en las personas sanas que en los pacientes cardíacos (Esto fue comprensivamente descrito por Goodwin (1995) en la Open University Third Level Course con un vídeo de acompañamiento). El fisiólogo Golderberg (1991) llegó a la conclusión de que los latidos del corazón sano tienen “ un tipo de variabilidad denominada caos” , y que la pérdida de esta “variabilidad compleja” está asociada con patologías y el envejecimiento. Del mismo modo, la actividad eléctrica del funcionamiento del cerebro, además de ser irrepetible, de un momento a otro, también contiene muchas frecuencias. Sin embargo, durante los ataques epilépticos, el espectro cerebral es mucho más pobre (Kandel, Schwartz y Jessell, 1991). Hay actualmente un debate en cuanto a si estas variabilidades complejas están asociados con el estado de salud, los estados funcionales constituyen un caos en sentido técnico, pero la pregunta no es contestada (Glass y Mackey, 1988).

Una diferente comprensión del espectro de la actividad compleja relacionado con el estado de salud sería en que es policromático (Ho, 1996c), acercándose al “blanco” en una situación ideal, en el que todos los modos de almacenamiento de energía están igualmente representados. Corresponde a la f (l)= regla constante de Popp (1986), que se ha generalizado a partir del espectro luminoso o “biofotones”, que son emitidos por todos los seres vivos. He propuesto que esta distribución policromática ideal de energía almacenada sea el estado ideal en el cual todos los sistemas abiertos son capaces de almacenar energía en un desarrollo natural (Ho, 1994b), Es tanto un estado de máximos y mínimos en su estado de entropía: máximo debido a que la energía se distribuye por igual en todos los modos de espacio-tiempo, por lo tanto, “blanco ideal”); mínimo, porque las distintas formas se acoplan y unen entre sí para dar un todo coherente, en otras palabras, un solo grado de libertad (Popp, 1986; Ho, 1993). En un sistema donde no hay resistencia para la movilización de la energía, todos los modos pueden intercomunicarse entre sí, y, por lo tanto, todas las frecuencias estarán representadas. En cambio, cuando el acoplamiento es imperfecto, o cuando los subsistemas, por ejemplo el corazón y el cerebro, no se comunican correctamente, echa mano de un modo único, llevando a un empobrecimiento de su espectro de actividad. Los sistemas vivos son necesariamente un conjunto polícromo, llenos de complejidad cromática y variada, que sin embargo produce un todo coherente y singular.

Los seres vivos son seres sensibles libres capaces de decidir su propio destino

Una característica distintiva de los seres vivos es su exquisita sensibilidad para detectar señales muy débiles. Por ejemplo, el ojo puede detectar los fotones individuales que alcanzan la retina, y la presencia de varias moléculas de feromonas en el aire es suficiente para que el insecto macho encuentre a su pareja adecuada. La extrema sensibilidad del organismo se aplica a todos los niveles y es la consecuencia directa de su autosuficiencia energética. Ninguna parte del sistema tiene que ser obligado o empujado a realizar acción alguna, ni está sometido a una regulación y control mecánico. La acción coordinada de todas las partes depende de la rápida intercomunicación de todo el sistema. El organismo es un sistema excitable de comunicación (Goodwin, 1994, 1995), o de células y tejidos excitables preparados para responde de forma específica y desproporcionada (no lineal) a la débiles señales, debido a la gran cantidad de energía almacenada, lo que le permite amplificar las débiles señales a nivel macroscópico. En virtud de esta autosuficiencia energética un organismo es un ser sensible, un sistema formado por partes sensibles comunicadas entre sí, para responder adecuadamente en su conjunto a cualquier contingencia.

El organismo está libre del determinismo mecánico, pero no por ella está sujeto a la indeterminación. Lejos de renunciar a su suerte, a la indeterminación de la dinámica no lineal de la teoría cuántica, el organismo maximiza sus oportunidades inherentes en la multiplicidad de recursos de que dispone. La indeterminación es fruto de la ignorancia de un observador externo, que no experimenta el ser mismo, que sí que tiene conocimiento de su estado, y que puede fácilmente adaptarse, responde y actuar de manera adecuada (Ho, 1993). En un sentido real, el organismo es libre de decidir su propia suerte, porque es un ser sensible que tiene en cada momento un conocimiento del estado de su medio, interno, así como del entorno, externo.

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