El reduccionismo, el determinismo, el libre albedrío y la causalidad descendente

@thefromthetree

Ellis comienza explicando por qué los científicos tienden a ser deterministas, esto es, a considerar que

“si se conocen los valores iniciales de las variables que caracterizan un sistema físico, junto con las ecuaciones que explican cómo cambian estas variables con el tiempo, se puede calcular el estado del sistema en cualquier momento posterior. . Por ejemplo, si conoce las posiciones y velocidades de todas las partículas que forman un gas en un recipiente, puede determinar las posiciones y velocidades de todas esas partículas en cualquier momento posterior. Esto significa que no debería haber libertad para ninguna desviación de esta trayectoria determinada físicamente”

A esta seguridad, la teoría cuántica vino a sustituirla por incertidumbre:

A escalas muy pequeñas, la teoría cuántica subyace a lo que está sucediendo en el mundo. El principio de incertidumbre de Heisenberg introduce una confusión inevitable y una incertidumbre irreducible en los resultados cuánticos. Es posible que conozca el valor de una variable, como el impulso de una partícula, pero eso no significa que puede detectar con precisión otra, como su posición.

Pues bien, Ellis nos advierte que las cosas no suceden todas al mismo “nivel”. Por ejemplo, muchas “cosas” suceden a nivel celular debido

“a la estructura de otras moléculas, proteínas y moléculas mensajeras asociadas. El ADN es importante solo porque codifica las proteínas que hacen el trabajo biológico real. Por ejemplo, la hemoglobina en las células sanguíneas transporta oxígeno desde los pulmones al resto del cuerpo. La rodopsina en el ojo absorbe la luz y la convierte en señales eléctricas. La kinesina y la dineína son proteínas motoras que transportan materiales de un lugar a otro en una célula. Las enzimas aceleran las reacciones químicas en cantidades tan grandes que esencialmente las encienden y apagan. Los canales iónicos activados por voltaje sirven como versiones biológicas de los transistores, mientras que los canales iónicos activados por ligando permiten que las moléculas mensajeras ('ligandos') como los neurotransmisores transmitan información de una célula a otra en el cerebro

A continuación nos recuerda el caso de la ley de la gravedad y la famosa manzana de Newton. La caída de la manzana se explica como un “movimiento sin restricciones” pero “supongamos que Newton había colgado la manzana de una rama del árbol atada con una cuerda”. En tal caso, dice Ellis, la caída de la manzana se habría convertido en un movimiento pendular, porque

“la cuerda limitaría el movimiento. En lugar de caer al suelo, se habría balanceado hacia adelante y hacia atrás en un arco circular debajo de la rama, con su estado de movimiento determinado únicamente por su posición y velocidad iniciales. En consecuencia, los movimientos de todos los miles de millones de átomos que componen la manzana también estarían determinados por la cuerda. Haría que cada uno de ellos también se mueva en un arco circular debajo del soporte. Así es como las restricciones dan forma a los resultados”.

¿Y el tiempo?

… imagínese que Newton corta la cuerda. La manzana habría caído al suelo. El estado inicial (su velocidad en un arco circular cuando comenzó) ya no determina el resultado. El resultado lo determina haber cortado inesperadamente la cuerda, porque elimina la restricción anterior.

La moraleja de la historia es que, cuando las restricciones varían, los resultados no están determinados por las condiciones iniciales; dependen de la forma en que las restricciones cambian con el tiempo.

¿Cómo se aplican estas ideas a la Biología

En el caso de las biomoléculas que explican la existencia de la vida, es la forma de la molécula la que actúa como una restricción sobre lo que sucede. Estas moléculas son bastante flexibles, se doblan alrededor de las articulaciones como si fueran bisagras. Las distancias entre los núcleos atómicos en las moléculas determinan qué flexión es posible. Cualquier particular "conformación" molecular (un estado específico de plegamiento) restringe los movimientos de iones y electrones en el nivel físico subyacente… De esta manera, la biología puede alcanzar los resultados físicos. Cambia las restricciones en la ecuación de Schrödinger aplicable.

La importancia de la membrana celular y los canales iónicos…

Un caso clave son los canales iónicos en las paredes celulares que separan el interior de una célula de su exterior. Los iones son átomos que se han cargado eléctricamente porque han perdido o ganado un electrón. Los átomos de sodio y potasio están cargados positivamente porque han perdido un electrón, mientras que los iones de cloro están cargados negativamente porque han ganado un electrón. Los canales iónicos son proteínas incrustadas en la pared celular, que controlan el flujo de iones dentro y fuera de la célula. Pueden ser abiertos o cerrados, dependiendo de la posición de sus partes articuladas. De este modo, permiten el movimiento de iones dentro o fuera de la célula (según su tipo) o lo impiden.

… en el funcionamiento del cerebro.

Por ejemplo, las neuronas están unidas entre sí por fibras llamadas axones. Los canales iónicos activados por voltaje en la pared del axón se abren o cierran en función de la diferencia en el voltaje eléctrico entre el interior y el exterior de la celda. Los iones que entran y salen de los axones a través de estos canales iónicos provocan que una señal eléctrica se mueva a lo largo de las fibras de las neuronas, creando así los impulsos nerviosos eléctricos por los que pensamos (llamados 'cadenas de picos', porque consisten en una serie de pequeñas sobretensiones) o 'picos'). Estos canales iónicos son un análogo biológico de los transistores en las computadoras, que permiten que las corrientes fluyan o no, en función de la diferencia de voltaje entre dos partes del circuito.

Pero ¿determinan nuestras experiencias psicológicas?

Por ejemplo, suponga que está caminando por la calle, y justo frente a usted ocurre un terrible accidente: coches destrozados, personas heridas, sangre por todas partes. Reacciona con horror: simpatía por aquellos que han sido heridos, miedo a que mueran, una sensación culpable de alivio por no ser la víctima. Todos estos son eventos mentales que tienen lugar debido a la forma en que su cerebro funciona a nivel psicológico, basado en alguna combinación de experiencias pasadas y respuestas innatas. Ninguna de esas cualidades (simpatía, miedo, culpa) se produce a nivel de iones o sinapsis.

No. Es al revés: las operaciones mentales de alto nivel alteran la forma de los canales iónicos “y, por lo tanto, cambian los movimientos de miles de millones de iones y electrones en su cerebro”. De manera que esos pensamientos son de naturaleza

“esencialmente psicológica.. La física permite que ocurra lo que ocurre en la cabeza y en el cuerpo, pero no lo determina. Lo que lo determina es la interpretación mental del evento”

Los efectos causales descendentes del aprendizaje y la memoria

La memoria está controlada por genes que se activan y desactivan, lo que se conoce como 'regulación genética'. Los genes, hechos de moléculas de ADN, contienen la información necesaria para que las células fabriquen proteínas específicas en el lugar y momento correctos. Ahora bien, casi todas las células de nuestro cuerpo tienen los mismos genes y codifican todas las proteínas que se producen en el resto del cuerpo. Pero cada célula necesita proteínas específicas para producirse, según el contexto. Es decir, cadenas de ADN idénticas producen diferentes proteínas en diferentes células en varios momentos. ¿Como explicarlo? Se produce por regulación génica: los genes se activan y desactivan, y se expresan o no. La regulación génica está controlada por proteínas llamadas factores de transcripción.

Pues bien,

el proceso de aprendizaje a nivel mental conduce a cambios en los patrones de expresión génica y a la producción de proteínas específicas, que alteran las fuerzas de las conexiones neuronales en las sinapsis. Esto cambia la fuerza de las conexiones entre las neuronas, almacenando recuerdos.

De manera que los recuerdos

“son eventos psicológicos irreducibles: no se pueden describir en ningún nivel inferior.. Esta causalidad descendente triunfa sobre el poder de las condiciones iniciales. Las implicaciones lógicas determinan los resultados a nivel macro en nuestros pensamientos, y a nivel micro en términos de flujos de electrones e iones.

Por supuesto, nada sobre la biología molecular contradice la física que subyace a toda existencia material. Más bien, proporciona un contexto extraordinariamente complejo donde las cosas funcionan de acuerdo con ese contexto. Aunque nuestros cerebros están compuestos de partículas fundamentales, la función de alto nivel emerge a través de la interacción de procesos causales ascendentes y descendentes.

Los procesos que tienen lugar a escala molecular «olvidan» los datos iniciales debido a los trillones de colisiones entre moléculas cada segundo… la aleatoriedad molecular brinda a los mecanismos celulares la opción de elegir los resultados que desean y descartar los que no. Este poder de elección permite que los sistemas fisiológicos, como el corazón y el cerebro, funcionen de una manera que no esté esclavizada por las interacciones de nivel inferior, sino que elijan los resultados de las interacciones preferidas entre una multitud de opciones... Esto no es una prueba concluyente de que exista el libre albedrío, pero al menos abre un camino para que exista.

George Ellis, From Chaos to Free Will, AEON, june 2020