Este año el Instituto Donders celebra el 200.º aniversario de Franciscus Donders, pionero de la investigación cognitiva del cerebro. Con motivo de la conmemoración, la psicóloga del lenguaje Ardi Roelofs repitió el experimento revolucionario con el que Donders demostró, hace 150 años, que pensar lleva tiempo. Utilizó las listas de estímulos originales conservadas en los archivos del Museo de la Universidad de Utrecht.
«Por fin tuve una buena excusa para sumergirme en la historia de Franciscus Donders durante la jornada laboral», comenta Roelofs, profesor de Lenguaje y Atención en la Universidad de Radboud y colaborador del Instituto Donders. Este centro de investigación en Nijmegen, dedicado al cerebro, la cognición y el comportamiento, lleva el nombre del médico y fisiologista nacido en Tilburg en 1818. Aunque Donders alcanzó fama mundial por sus estudios sobre el ojo y sus trastornos, también estuvo en la cuna de una disciplina entonces inexplorada: la neurociencia cognitiva.
«En aquella época se creía que la conducción nerviosa era más rápida que la luz, por lo que resultaba incalculable. Lo mismo se decía de la velocidad del pensamiento», explica Roelofs. «Pero el amigo de Donders, Hermann von Helmholtz, demostró en 1850 que no era así». El físico alemán amputó la pata de una rana, la incorporó a un circuito eléctrico y estimuló el nervio a distintas distancias del músculo, midiendo el tiempo que tardaba en contraerse. A partir de sus datos estimó la velocidad del impulso nervioso en unos treinta metros por segundo.
En el siglo XIX cortar una extremidad con fines experimentales resultaba poco ético, de modo que von Helmholtz adaptó su método para humanos: aplicó estímulos eléctricos en diferentes puntos de la pierna y pidió a los sujetos pulsar un botón lo más rápido posible. Al comparar la respuesta del pie (más alejado) con la del muslo, pudo también estimar la velocidad nerviosa. Roelofs señala: «Von Helmholtz encontró gran variabilidad entre los participantes y atribuyó esas diferencias al cerebro. Donders se intrigó al observar que la señal atravesaba el cerebro. Repitió el experimento con su hija Marie y comprendió que la medición era indirecta». A partir de allí diseñó otro experimento que, en 2002, quedó inmortalizado en la fachada del instituto.
El pensamiento lleva tiempo
En el experimento de Donders el sujeto realiza tres tareas casi idénticas. En la tarea A se pronuncia continuamente «ki» y el participante debe repetirlo lo antes posible. En la tarea B también debe repetir lo que oye, pero ahora la sílaba puede ser «ka», «ke», «ki», «ko» o «ku». El cerebro tiene que distinguir los sonidos y seleccionar rápidamente el programa de articulación correspondiente. En la tarea C se escuchan los mismos sonidos que en B, pero solo se repite cuando la sílaba es «ki». Así, el programa de articulación ya está preparado, pero el sujeto debe prestar atención para discriminar los estímulos.
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Donders registró los tiempos de reacción de cada tarea y los restó entre sí para estimar cuánto añadía el “paso de pensamiento”. Restando el tiempo de la tarea A al de la C descubrió que distinguir los sonidos requiere unos 36 ms. La selección del programa de articulación añade aproximadamente 47 ms, según la diferencia entre B y C. Roelofs comenta: «Demostró, por ejemplo, que los procesos mentales consumen tiempo. Un hallazgo sorprendente que publicó inmediatamente en varios idiomas».
Registro de los tiempos de pensamiento
Los experimentos de Donders fueron innovadores, aunque no contaba con computadoras rápidas. ¿Cómo logró medir con tanta precisión? «Utilizó un fonautógrafo, un dispositivo patentado por el francés Léon Scott de Martinville», explica Roelofs. «Era una especie de gramófono a medio hacer: solo grababa, no reproducía. Al hablar en un cuerno, una membrana vibraba y una aguja trazaba ondas sobre papel ennegrecido que giraba sobre un cilindro. Edison, años después, pensó que sustituyendo el papel por cera se podría reproducir el sonido».
Donders ensanchó ligeramente la boquilla del cuerno para captar simultáneamente las voces de dos personas y añadió un diapasón al aparato; la onda sonora pura del diapasón servía como referencia temporal. Así nació el noematafógrafo, o “escritor de la velocidad del pensamiento”.
Un hallazgo notable
El mismo noematafógrafo forma parte de la colección del Museo de la Universidad de Utrecht y estuvo expuesto en el Museo Anatómico del Radboudumc con motivo del aniversario. En el archivo del museo Roelofs descubrió otros objetos valiosos, entre ellos todas las listas originales manuscritas de estímulos de Donders. «Contienen las sílabas utilizadas en cada tarea y los resultados. Por ejemplo, el 21 de agosto de 1865, a las 19:00, Donders completó nueve listas junto a sus alumnos Hamer y Stark. Cambiaban de rol en el experimento, pero Donders sólo publicaba sus propios tiempos de reacción, algo habitual en la época».
Paralelo histórico
Al analizar los tiempos de reacción de los estudiantes, Roelofs halló algo curioso. Mientras que Donders mostraba una clara diferencia entre las tareas B y C, sus alumnos apenas la presentaban. «Donders ya señalaba en su artículo que la gente tenía dificultades con la tarea C porque reaccionaba demasiado rápido», recuerda Roelofs. Sin embargo, Wilhelm Wundt, contemporáneo de Donders y fundador de la psicología experimental, señaló otro problema: aunque ya no se necesitaba seleccionar un programa de articulación, sí era necesario decidir si pronunciar o no la sílaba, una tarea de “ir/no ir” que también consume tiempo.
Al no resolverse esa cuestión, Roelofs la abordó la primavera pasada con la ayuda de su hija Sterre, creando un “hermoso paralelo histórico”. Transcribió las listas de Donders, su hija las leyó en voz alta y midió sus propias reacciones. «Los promedios de las nueve listas siguen el mismo patrón que los de Donders, aunque yo fui ligeramente más lento. Además, la diferencia entre B y C fue menor en mi caso y tuve más problemas con la tarea de “ir/no ir”».
Paso extra de pensamiento
Para investigar el punto de controversia, Roelofs empleó el modelo computacional de producción del lenguaje que ha desarrollado durante 25 años con colegas del Instituto Max Planck vecino. El modelo incorpora todas las etapas del experimento: audición, discriminación, elección y articulación. «Obtengo el patrón clásico de Donders, pero si introduzco una decisión de “ir/no ir” que lleva tiempo, el modelo reproduce exactamente el patrón de los estudiantes de Donders. Eso apoya la idea de Wundt de que ese paso adicional consume tiempo», afirma. Así, parece que Donders era excepcionalmente eficiente en su propio proceso.
Para Peter Hagoort, director del Instituto Donders, la elección del nombre era evidente: rendir homenaje al fundador de la investigación cognitiva del cerebro. En la página del instituto escribe: «Donders es un nombre reconocido por su método de sustracción, base de las técnicas de imagen contemporáneas. Quería un nombre asociado con la neurociencia a nivel mundial». Con la réplica de Roelofs, el círculo se ha cerrado de forma elegante.
