Biología de las emociones (explicada para programadores)

Este es probablemente el artículo más ambicioso y complicado que he escrito hasta ahora en este blog. Es ambicioso porque pretende nada menos que explicar la neurobiología y funcionamiento de las emociones humanas. Eso que parece tan simple como "estoy enfadado" o "ese tío me cae bien" en realidad es tan complicado como intentar manejar una imprenta del siglo XVII con tu móvil Android de última generación (volveremos a este símil después), e intentar explicarlo en un solo artículo sólo puede hacerse a través de una simplificación tan amplia que he prescindido de la mayoría de funciones y conexiones hasta dejar sólo las esenciales para poder comprender a grandes rasgos el sistema.

Para poder hacer comprensibles las funciones que llevan a cabo los diferentes sistemas y las relaciones que existen entre ellos voy a utilizar símiles del mundo de la informática. ¿Por qué estos? Pues porque yo, como ingeniero informático, estoy acostumbrado a estos tipos de patrones de diseño y modelos funcionales, y al leer este tipo de literatura en la que baso este artículo siempre he recurrido a este tipo de símiles para entender yo mismo cómo funciona todo.

Este artículo está basado en 4 libros de Paul Ekman y Antonio Damasio y algunos otros libros menos específicos y unos cuantos artículos de la misma temática, en los que cada uno explica partes diferentes del sistema. La idea de escribir esto era principalmente crear una fotografía general del sistema completo para poder tener la perspectiva de cómo funciona todo y como afectan las diferentes partes del sistema al funcionamiento global del mismo.

Como todo modelo, es sólo una forma simplificada de intentar explicar de manera funcional algo mucho más complejo como es el cuerpo humano y la neurobiología de las emociones. No pretendo crear un modelo 100% completo ni correcto. Como he dicho antes, habrá partes del sistema que no aparezcan y otras que puede que no estén completas. También es posible que unos años o incluso ahora mismo en literatura que no conozco se describan diferentes relaciones y sistemas que no he tenido en cuenta en este modelo, o incluso que lo hagan obsoleto y sea necesario volver a hacer uno nuevo con otro enfoque diferente.

Bueno, y después de estos párrafos de "disclaimers" y "acknowledgements", comenzamos:

¿Alguna vez habéis comenzado un proyecto que iba a ser muy sencillo y que luego a lo largo de los meses o años se ha convertido en un monstruo ingobernable?

Le habéis hecho tantas ampliaciones, capas de abstracción, clases nuevas, apaños y ñapas que a veces os plantearíais que sería mucho mejor empezar de nuevo y tirar el viejo a la basura, pero esta opción es totalmente inviable porque el sistema está en producción y no puede retirarse el servicio. Así que estáis obligados a mantener, ampliar y dar soporte a un sistema que en principio no estaba pensado para ser tan grande y ni siquiera para hacer lo que hace ahora mismo.

Imagen: jonwatson

Pues el cuerpo humano es algo mucho peor.

Imaginaos que es algo así como intentar controlar una imprenta del siglo XVII con vuestro teléfono Android de nueva generación. 

¿Cómo lo hacéis? La única manera posible es crear capas de abstracción entre diferentes tecnologías y sistemas hasta poder hacer que el Android se comunique y pueda manipular las palancas y engranajes de la imprenta. ¿Por qué es así? Comencemos por el principio...

Hace muchos, muchos años, el Monstruo Espagueti Volador surcaba los cielos de un mundo estéril cuando un poco de su salsa boloñesa cayó sobre el caldo de cultivo primigenio y cadenas de aminoácidos comenzaron a juntarse y reproducirse hasta crear las primeras células.

Estas células sobrevivían en un ambiente con unas determinadas condiciones de nutrientes, iones y temperatura. Aunque parezca increíble, todas y cada una de nuestras células necesita un ambiente con estas características para sobrevivir. Es lo que se llama equilibrio homeostático.

Imaginaos al ser humano como un globo en el que nuestra piel es la piel del globo y en el que dentro de él tienen que cumplirse esas condiciones homeostáticas ya que si no, nuestra células mueren y eso es muy, pero que muy peligroso, porque si mueren las suficientes células de un órgano vital, nosotros mismos nos morimos.

Para regular el equilibrio homeostático, los órganos de nuestro cuerpo se comunican con dos tecnologías diferentes. Una más antigua y otra más nueva.

La más antigua son las hormonas. Señales químicas que generan las glándulas hormonales y que se liberan en el torrente sanguíneo haciendo un broadcast a todas las células del cuerpo. Es una comunicación a la que todo el cuerpo tienen acceso (ya que utilizan el medio compartido de la sangre) y que tiene un periodo de activación lento, es mantenido en el tiempo y se van eliminando con el tiempo de manera progresiva.

El torrente sanguíneo es lo equivalente a escribir en un archivo de texto en el que todos los órganos pueden leer.

La segunda tecnología es la "eléctrica", a través de conexiones nerviosas entre los propios órganos, las glándulas hormonales y sensores que leen del torrente sanguíneo la cantidad de hormonas que hay liberadas en él. Estas neuronas se juntan creando pequeños centros de control que regulan de forma muy primitiva los diferentes niveles básicos.

Este es el sistema autónomo, que de una manera totalmente automática guarda el equilibrio homeostático del cuerpo y que funciona como un sistema de eventos reactivos o alarmas. 

Cuando un valor de una variable se sale de unos determinados valores, mandan señales tanto a los órganos como a las glándulas hormonales para volver a un estado de equilibrio que permita continuar viviendo.

Aquí podemos incluir los sistemas simpáticos y parasimpáticos que (entre otras cosas) luchan por regular la presión del corazón, o otros circuitos que regulan la eliminación o retención de agua para compensar los niveles de electrolitos en sangre a través de hormonas que afectan a los riñones.

Los sentidos externos son en realidad órganos internos que están en contacto con el exterior (por ejemplo los ojos, los oídos o las terminaciones externas de la piel) y que reaccionan y se excitan con determinadas condiciones del entorno. El sistema nervioso autónomo también reacciona ante cambios en las variables de estos sentidos.

Por ejemplo, en el fondo del ojo hay unas células, totalmente independientes de las que nos sirven para ver, cuya misión es captar la cantidad de luz global y con ella, el sistema autónomo regula la actividad de la glándula pineal, liberando melatonina y regulando los ciclos sueño-vigilia. De la misma manera, la cantidad de luz recibida hace que el sistema autónomo abra o cierre la pupila para regular la cantidad de luz que entra.

El Monstruo Espagueti Volador (MEV) vio que esto era bueno, pero como es un poco tocapelotas hizo que estos organismos primitivos se reprodujesen por doquier y compitiesen entre ellos en un entorno en el que los recursos eran limitados.

"Comienza la lucha por los recursos y la supervivencia.

 ¡A comeros entre vosotros!"

Entonces los organismos comenzaron a hacerse más complejos y a buscar nuevas estrategias de supervivencia.

Las neuronas que formaban el sistema autónomo comenzaron a crecer y a formar redes neuronales que reconocían patrones provenientes de los sentidos. Estos centros sensoriales recogen la información de los sentidos y la interpretan. Ahora pueden por ejemplo reconocer la presencia de un depredador, de comida o de un posible compañero para reproducirse.

A su vez, los sentidos internos comienzan a mandar parte de su información a centros que recogen la información del estado del cuerpo y comienzan a "ser conscientes" de ella (somato = (cuerpo), sensorial (sentido) = somatosensorial).

Un pequeño cerebro comienza a formarse y, recogiendo la información de estos dos nuevos sistemas, crea algo similar a una maquina finita de estados. 

Esta máquina de estados tiene como inputs el estado del cuerpo y del entorno, y como outputs, cada estado ejecuta unos scripts de actuación que ponen al cuerpo en unos estados, cada uno diseñado para maximizar su supervivencia en cada situación.

Aquí es donde entran los instintos y los apetitos más básicos. Por ejemplo, cuando tenemos sed, nuestro cuerpo lo siente, gracias al centro somatosensorial que recibe esa información, y se pone en el estado propicio para encontrar agua. Igual que cuando vemos un posible peligro, nuestro cuerpo se pone en un estado de alerta que hace más exitosa una posible huida.

Como vemos en el dibujo, estos scripts interaccionan con el sistema nervioso autónomo, el cual interacciona como hemos visto con los órganos internos y las glándulas hormonales. Esta es la API que utiliza el cerebro más básico para modificar los estados del cuerpo. En el ser humano estos centros están localizados en diferentes partes del mesoencéfalo, la una de las partes más antiguas y profundas del cerebro.

Con el tiempo, estos apetitos/instintos evolucionaron hacia unos mecanismos más complejos que están asociados a escenarios que reconocemos de manera innata.

Estos mecanismos son las emociones básicas y los escenarios innatos están almacenados en una ROM con la que nacemos todos. 

Entre ellos por ejemplo están caerse al vacío, ver un objeto que se aproxima hacia ti a gran velocidad, oler algo putrefacto, encontrarse con dificultad para avanzar, etc. Cada uno de estos escenarios dispara una emoción básica (enfado, miedo, sorpresa, tristeza, asco, alegría) que pone a nuestro cuerpo en un estado propicio para poder superar esa situación.

Estas emociones modificarían el estado en el que nos encontramos utilizando como API los apetitos y el sistema nervioso autónomo. Así, cuando sentimos miedo, nuestras pupilas se dilatan, desaparece la sensación de hambre, se acelera el pulso...

Si os fijáis bien, hay una flecha muy importante que es la que va desde los centros somatosensoriales a las emociones. Acordaos bien de esta relación, ya que luego hablaremos de ella.

Ahora tenemos algo similar a un Amstrand o un Amiga 500. Tenemos un sistema con una RAM y un pequeño sistema operativo que le permite ejecutar cosas, pero le falta algo...

Y entonces el Monstruo Espagueti Volador decidió comprar un disco duro y lo metió en el sistema. ¡Tenemos memoria!

Aquí es donde comienzan las interaccionen interesantes. Tenemos un disco duro que almacena lo que recogen los sentidos (en realidad también puede almacenar imágenes internas, pero eso es otra historia). Pero ¿de qué nos sirve un disco duro si no lo podemos reproducir? Entonces se le pidió al Monstruo Espagueti Volador comprar una pantalla nueva para poder ver el mundo en una y los recuerdos en otra. ¿Cuál fue la respuesta del MEV?

"Pues tendréis que apañaros con una pantalla, porque no hay presupuesto para otra..."

La memoria, además de recibir la información de los sentidos igual que los centros sensoriales (de esto no estoy muy seguro, ya que parece ser que sólo almacenamos aquello que interpretamos previamente, por eso he puesto la flecha desde el centro sensorial a la memoria y no directamente desde los sentidos), también, para recordar algo, conecta su salida directamente de nuevo al centro sensorial.

Podemos decir que cuando recordamos algo lo estamos viendo de nuevo... ¡LITERALMENTE!

Además, tener un disco duro es tremendamente útil. Podemos almacenar experiencias y aquí es donde viene una nueva funcionalidad terriblemente útil para sobrevivir: podemos crear una base de datos de experiencias y asociarle emociones básicas. Así ampliamos los escenarios en los que se dispara una emoción, no sólo a los escenarios que tenemos todos en la ROM, sino que a través de nuestra vida, vamos añadiendo nuevos escenarios y asociándoles emociones. A esto lo llamaremos "marcadores somáticos" o "marcadores emocionales".

Como vemos, las emociones que disparan no son nuevas, sino que son las mismas que estaban diseñadas antes para escenarios naturales. Por ello, la misma emoción que se dispara cuando un alguien nos apunta con una pistola es la misma que se dispara cuando un objeto viene a gran velocidad hacia nosotros. Esto es algo impresionante, ya que si lo pensamos bien, una pistola no es un elemento natural y no tendríamos por qué tener una emoción asociada a ella si no es porque hemos creado esa asociación a lo largo de nuestra experiencia vital.

Como curiosidad, decir que las asociaciones a cada emoción se hacen de forma diferente. Por ejemplo, las asociaciones a la emoción del miedo son de sólo escritura. No pueden borrarse. Una vez que le coges miedo a algo no puedes eliminar ese marcador emocional (aunque sí puedes reducirlo). Esta es la razón por la que las fobias son tan terribles y problemáticas.

Entonces al MEV se le ocurrió la brillante idea de hacer que un grupo de mamíferos viviesen juntos y colaborasen para vivir mejor. Para ello les dio un nuevo hardware: el neocortex.

El neocórtex es lo más parecido a un supercomputador.

Tiene una impresionante capacidad de cálculo y sobretodo, de poder dar peso a la información marcándola como más o menos importante a la hora de planificar una estrategia y tomar decisiones. La parte del neocórtex que se encarga de dar esos pesos a las diferentes imágenes mentales está localizada en el lóbulo prefrontal (córtex prefrontal).

¿Por qué necesitamos un supercomputador para vivir en comunidad?

Porque vivir en sociedad es terriblemente complicado. Para empezar, tienes que saber qué demonios está pensando el otro. Para ello contamos con un grupo de neuronas llamadas neuronas espejo. Antes de explicaros como funcionan, tenéis que ver el siguiente vídeo:


¿Os habéis reído? ¡Quién no! Esto se debe a que no sólo habéis visto al bebe riéndose, sino que vuestros sentidos han mandado esta información a las neuronas espejo y ellas directamente han mandado esa información a vuestro centro somatosensorial. ¿Os acordáis de la flecha que va del centro somatosensorial a las emociones? Pues aquí está la clave de todo. Cuando vemos a alguien feliz, las neuronas espejo hacen que realmente también nosotros nos sintamos felices. Igual que cuando vemos una película con final llorón y acabamos todos como magdalenas.

Esta flecha es muy especial, ya que hace que lo que siente el cuerpo afecte directamente a nuestras emociones y hace que, por ejemplo, simplemente poniendo cara de felicidad REALMENTE NOS HAGA FELICES.  Llegados a este punto, os voy a dar un consejo:

La próxima vez que os sintáis deprimidos, morded  un lapicero atravesado en la boca y os sentiréis mucho mejor.

Foto: kantknowsbest

Y toda esta información (neuronas espejo, centro somatosensorial, marcadores emocionales, sentidos...) llega al neocórtex. Esta gran información es procesada, se selecciona lo más importante y se evalúa como interaccionan las diferentes informaciones entre sí... y al final esto desencadena las emociones sociales.

¿Qué son las emociones sociales? 

Son aquellas que nos permiten vivir en una sociedad en concreto. Están basadas en las emociones básicas e incluyen el enfado, el desprecio, la vergüenza, la gratitud, la admiración... Estas emociones son en su mayoría innatas, aunque puede haber emociones especiales creadas o inhibidas por la sociedad en la que crecemos. Esto hace posible que un ser humano pueda vivir y desarrollarse en cualquier sociedad pasada, presente o futura, cada una adaptada al entorno y situación en la que le toca sobrevivir.

Ahora que vemos el sistema completo podemos pensar en cosas curiosas.

¿Cómo afecta el alcohol o el prozac a nuestra relaciones sociales?

El alcohol y el prozac afectan a los receptores hormonales en el cuerpo y a neurotransmisores como la serotonina en el cerebro. Esto hace que la parte más profunda de nuestro sistema sea modificada, y como vemos, esto afecta a todo el sistema. No son capas aisladas o independientes. Siempre hay una vía de comunicación entre el sistema inferior y el superior, una retroalimentación.

Tomar una de estas drogas afectará no sólo al nivel de ciertas hormonas o neurotransmisores en el cerebro, sino que a través de estas modificaciones se llega también a los centros somatosensoriales, y afectará a las decisiones que tome el neocórtex en las relaciones sociales. Supongo que todos recordaréis cosas que habéis hecho bajos los efectos del alcohol que desearíais olvidar...

¿Tener hambre o sueño también afecta nuestras decisiones?

Por supuesto. ¿Habéis ido alguna vez al supermercado teniendo hambre? La decisión de comprar algo o no es una acción que toma el neocórtex tomando muchas cosas en consideración. Desde el envase, el precio, los productos que lo rodean, lo que tenemos en la nevera, si nos gusta o no el sabor... ¡y nuestro estado interior! La probabilidad de comprar el objeto o no también dependerá de si tenemos hambre en ese momento o no.

Imagen: Franjz

¿Quieres saber más?

Si te ha gustado este tema y quieres saber más, puedes empezar por "Emotions Revealed" de Paul Ekman y continuar con "Looking for Spinoza" de Antonio Damasio. También "El Error de Descartes" de este último da una visión más profunda de la labor del cortex prefontal a la hora de tomar decisiones, sobre todo en el ámbito social.

Más adelante seguiré publicando más artículos de esta temática. Si queréis tirar de hemeroteca, hace tiempo escribí un artículo sobre la universalidad de las emociones y también podéis seguir otro blog en el que me dedico a cazar microexpresiones de gente en vídeos e imágenes de actualidad.