Este año el Instituto Donders celebra el 200 cumpleaños de Franciscus Donders, fundador de la investigación cognitiva del cerebro. Con motivo de este aniversario, el psicólogo del lenguaje Ardi Roelofs repitió el innovador experimento con el que Donders demostró hace 150 años que pensar requiere tiempo. Utilizó las listas de estímulos originales de los archivos del Museo de la Universidad de Utrecht.
“Por fin tuve una buena razón para sumergirme en la historia de Franciscus Donders durante las horas de trabajo”, dice Ardi Roelofs, afiliado al Instituto Donders y profesor de Lenguaje y Atención en la Universidad de Radboud. Este instituto de investigación de Nijmegen sobre el cerebro, la cognición y el comportamiento lleva el nombre del médico y fisiólogo que nació en Tilburg en 1818. Aunque Donders ganó fama mundial con sus investigaciones sobre los ojos y las enfermedades oculares, también fue la cuna de un campo que todavía estaba inexplorada en ese momento:la ciencia cognitiva del cerebro.
“En aquella época se pensaba que la conducción nerviosa era más rápida que la luz. Entonces no es mensurable. Lo mismo se aplica a la velocidad del pensamiento”, afirma Roelofs. "Pero el amigo de Donders, Hermann von Helmholtz, demostró en 1850 que esto no era cierto". El físico alemán cortó una anca de rana y la incrustó en un circuito eléctrico. Estimuló la vía nerviosa a diferentes distancias del músculo y observó la rapidez con la que se contraía el músculo. Basándose en sus mediciones, estimó la velocidad del nervio en treinta metros por segundo.
También en el siglo XIX e En el siglo XIX no era ético cortar una pierna con fines experimentales, por lo que von Helmholtz tuvo que adaptar ligeramente su método para investigar cómo funcionaba esto en humanos. Les dio a sus sujetos un estímulo eléctrico en varios lugares de la pierna y les pidió que presionaran un botón lo más rápido posible. Como el pie está más lejos que el muslo, aquí también se puede estimar la velocidad del nervio. Roelofs:“Sin embargo, Von Helmholtz encontró muchas variaciones entre los sujetos de su prueba. Según él, la causa fue ese cerebro difícil. A Donders le pareció interesante que la señal atravesara el cerebro. Repitió el experimento con su hija Marie, entre otras personas, y se dio cuenta de que el cerebro garantizaba que la medición fuera indirecta”. Luego ideó otro experimento, con el que su nombre acabó en la fachada exterior del instituto de investigación de Nijmegen en 2002.
Pensar lleva tiempo
En este experimento, el sujeto realiza tres tareas casi idénticas. En la tarea A, alguien sigue diciendo "ki" y el sujeto tiene que repetirlo lo más rápido posible. En la tarea B, el sujeto también repite lo dicho, pero ahora puede ser 'ka', 'ke', 'ki', 'ko' o 'ku'. Por tanto, el cerebro del sujeto debe distinguir los sonidos entre sí y seleccionar rápidamente el programa de articulación correspondiente. En la tarea C, el sujeto escucha los mismos sonidos que en B, pero sólo tiene que repetirlos cuando escucha 'ki'. Por lo tanto, su cerebro ya puede seleccionar el programa de articulación, pero el sujeto debe escuchar atentamente para distinguir los sonidos entre sí.
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Donders registró los diferentes tiempos de reacción y los restó entre sí para determinar cuánto tiempo tomó el "paso de pensamiento" adicional. Restando el tiempo de respuesta de la tarea A del de la tarea C, determinó que distinguir entre los sonidos lleva unos 36 milisegundos. Seleccionar el programa de articulación correcto requiere aproximadamente 47 milisegundos, como se desprende de la diferencia en los tiempos de reacción entre las tareas B y C. Roelofs:“Demostró, por ejemplo, que los procesos mentales requieren tiempo. Un hallazgo sorprendente que publicó inmediatamente en varios idiomas.”
Registrar tiempos de pensamiento
Los experimentos sobre el tiempo de reacción de Donders fueron muy innovadores. Por supuesto, todavía no tenía computadoras rápidas, entonces, ¿cómo podía medir con tanta precisión? “Para ello utilizó un fonautógrafo un dispositivo patentado por el francés Leon Scott de Martinville”, afirma Roelofs. “En realidad es una especie de medio gramófono, con el que sólo se puede grabar, no reproducir. Cuando hablas por una bocina, una membrana vibra. Esa membrana utiliza una pequeña aguja para crear una onda en un papel lleno de hollín, que gira sobre un cilindro. Más tarde, Edison pensó que si reemplazaba el papel lleno de hollín con cera, también podría reconstruir el sonido”.
Donders ensanchó un poco la boca del cuerno para poder registrar correctamente los sonidos de dos personas una al lado de la otra. También puso un diapasón en el dispositivo:la onda sonora uniforme del tono puro sirvió como indicación del tiempo. Et voilà, nació el noematacógrafo ('escritor rápido del pensamiento').
Descubrimiento notable
El mismo noematacógrafo se encuentra actualmente en posesión del Museo de la Universidad de Utrecht y con motivo de este aniversario estuvo expuesto en el Museo Anatómico de Radboudumc. El Museo de la Universidad de Utrecht alberga piezas más valiosas del pasado de Donders, como descubrió Roelofs durante su búsqueda. “El museo también tiene todas las listas de estímulos originales escritas a mano de Donders”, dice. Las listas contienen las sílabas que se leyeron para las distintas tareas, incluidos los resultados. “Por ejemplo, vi que el lunes 21 de agosto de 1865, a las 7 de la tarde, Donders completó nueve listas con dos de sus alumnos, Hamer y Stark. Siguieron cambiando de roles en el experimento, pero Donders solo publicó sus propios tiempos de reacción. Eso era costumbre en aquella época”.
Paralelo histórico
Roelofs decidió analizar los tiempos de reacción de los estudiantes e hizo un descubrimiento notable. Si bien el tiempo de reacción para la tarea B fue claramente mayor para Donders que para la tarea C, estos diferían poco o nada en sus alumnos. Roelofs:“Donders ya mencionó en su artículo que las personas tenían dificultades con la tarea C, que cometían errores porque reaccionaban demasiado rápido”. Pero el contemporáneo de Donders, Wilhelm Wundt, vio un problema diferente. Este fundador de la psicología experimental señaló que, aunque ya no es necesario seleccionar un programa de articulación allí, todavía hay que elegir si se debe pronunciar o no. Es una tarea de 'ir/no ir', en la que elegir (además de distinguir) también lleva tiempo.
Como este problema nunca se resolvió, Roelofs empezó a trabajar él mismo en ello la primavera pasada. Con su hija Sterre – "para crear un hermoso paralelo histórico". Escribió las listas de Donders, hizo que su hija las leyera en voz alta y midió sus propios tiempos de reacción. "Los promedios de las nueve listas muestran el mismo patrón que con Donders, aunque en general fui un poco más lento que él", dice. “Además, la diferencia entre la tarea B y C es menor conmigo que con él. También tuve más problemas con la tarea 'ir/no ir'”.
Paso de pensamiento adicional
Luego probó el punto de discordia utilizando el modelo computacional para la producción del lenguaje, que desarrolló durante los últimos 25 años con colegas del vecino Instituto Max Planck. Este modelo incorpora todas las etapas necesarias para realizar el experimento:escuchar, discernir, elegir, articular. Roelofs:“De eso deduzco el patrón clásico de Donders. Pero si incorporo una decisión de 'ir/no ir' y dejo que eso tome tiempo, obtengo exactamente el patrón de los estudiantes de Donders. Esto es un apoyo adicional a la idea de Wundt de que ese paso de pensamiento adicional lleva tiempo”. Así que parece que el propio Donders era extremadamente bueno en su propio trabajo.
Para Peter Hagoort, director del Instituto Donders, estuvo claro desde el principio que el instituto de investigación debería llevar el nombre del fundador de la investigación cognitiva del cerebro. En el sitio web del instituto escribe:“Donders era conocido por su método de resta, en el que se basan las técnicas de imagen contemporáneas. Quería un nombre que estuviera asociado con la neurociencia en todo el mundo”. Con el estudio de replicación realizado por el investigador de Donders, Roelofs, el círculo ahora es bastante redondo.
