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Modelos fenoménicos y modelos mecanicistas en ciencias cognitivas

Sergio Barberis

Universidad de Buenos Aires – Conicet

Las explicaciones objetivas y los textos explicativos

Existe una cierta “manía” por los mecanismos en filosofía de la ciencia: Bechtel y

Richardson (1993) han defendido posiciones mecanicistas acerca de la naturaleza explicación

en biología celular; Machamer, Darden & Craver (2000) en neurobiología; Craver (2007) en

neurociencias; Bechtel (2008) y Glennan (2005) en psicología; Barros (2008) (vs. Skipper &

Millstein 2005) acerca de la teoría de la evolución; Elster (2005) en ciencias sociales.

Central a la concepción mecanicista es la distinción entre explicaciones objetivas y

textos/modelos explicativos (Craver 2006). En este punto siguen a Wesley Salmon (1984,

1998) quien fue el primero en abandonar la idea – explícita en el modelo N-D (Hempel

1965) y en el modelo unificacionista de Kitcher (1984) – según la cual las explicaciones son,

en primera instancia, argumentos. Salmon defendió una concepción óntica, de acuerdo con

la cual las explicaciones son rasgos objetivos del mundo, de modo que por “explicaciones

objetivas” se entiende primariamente aquella porción de la estructura causal del mundo, esto

es, al conjunto de factores que causan o sostienen un fenómeno dado. En términos de

Craver (2007, p. 26-27): “Están los mecanismos (las explicaciones objetivas) y están sus

descripciones (textos explicativos). Las explicaciones objetivas no son textos; son objetos

concretos. Son hechos, no representaciones (…) Los textos explicativos completos son

completos porque representan todas y sólo las porciones relevantes de la estructura causal

del mundo.”

Los modelos fenoménicos y los modelos (genuinamente) explicativos

Dentro del ámbito de los textos explicativos, consideremos la distinción (también

central al mecanicismo, aunque compartida por otras concepciones) entre modelos

fenoménicos y modelos genuinamente explicativos.

Lo primero que debe señalarse es que no existe una elucidación ampliamente

aceptada del concepto de “modelo” (cf. Suppes 1967, Giere 1999, Morgan & Morrison

1999, van Fraassen 2008, Bailer-Jones 2009). Craver (2006) pone el énfasis, particularmente,

en los “modelos representacionales” (en oposición a los modelos como-si).

Según este autor, un modelo representacional fenoménico debe satisfacer sólo las

siguientes tres condiciones: (i) Para cada input (o conjunto de inputs) en un sistema T existe

un input (o conjunto de inputs) correspondiente en el modelo S (ii) para cada output (o

conjunto de outputs en) en T existe un output (o conjunto de outputs) correspondiente en S

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(iii) para cada relación input-output en T existe una relación input-output correspondiente en

S. Si el mapeo input-output en S es lo suficientemente similar (según ciertos criterios

contextuales de relevancia) al mapeo input-output en T, entonces S es fenoménicamente

adecuado.

Algunos ejemplos de modelos fenoménicamente adecuados mencionados por los

mecanicistas son los siguientes: el modelo de Ptolomeo de las órbitas de los planetas, la ley

de Snell de la refracción de la luz, al fórmula de Balmer, los modelos computacionales

oracionales de la mente (cfr. Churchland 1989) y, de particular interés para nuestro trabajo,

el modelo de Hodgkin y Huxley (1952) del potencial de acción.

¿Qué distingue un modelo fenoménico de un modelo (genuinamente) explicativo?

Craver (2006, p. 358) sugiere una defensa instrumentalista: los modelos explicativos son

“mucho más útiles que los modelos fenoménicos para los propósitos de control y

manipulación”. Las explicaciones muestran cómo el sistema se comportaría bajo un amplio

rango de intervenciones, permitiendo responder a una gran variedad de preguntas-w: “qué-

pasaría-si-las-cosas-fuesen-diferentes” (Woodward 2003).

Cabe señalar que existen posibles objeciones a este criterio. Weiskopf (Synthese)

señala que no todos los modelos genuinamente explicativos posibilitan la manipulación y el

control: tal es el caso de nuestros modelos acerca del comportamiento de los agujeros

negros, o nuestra explicación de la producción de neutrinos en la fusión nuclear. En todo

caso, debe distinguirse entre el apoyo a contrafácticos y la capacidad de manipulación y

control. Por otro lado, muchos modelos (pretendidamente) fenoménicos soportan un rango

relevante de contrafácticos e, incluso, permiten cierta manipulación (cfr. Weber 2006

respecto del caso del modelo HH).

La explicación mecanicista

Si nos enfocamos en los textos (modelos) representacionales genuinamente

explicativos, la intuición de los mecanicistas es que dichos modelos son aquellos que

describen el mecanismo causal que subyace a un determinado fenómeno. Ahora bien, para

que esta “intuición” ofrezca una propuesta adecuada acerca de la explicación en ciencias

cognitivas debe explicitarse hasta satisfacer, al menos, dos requisitos filosóficos muy

generales: por un lado, los mecanicistas deben contar una historia plausible acerca de la

estructura de las explicaciones propiamente mecanicistas en ciencias cognitivas (y que no

dependa esencialmente de la formulación de leyes naturales, esto es: que no sea

nomológica); por otro lado, deben contar una historia acerca de qué relación, epistémica o

de otro tipo, se establece entre explanans y explanandum en las explicaciones mecanicistas (y

que no sea una relación de deducción lógica)

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El fenómeno explanandum

Una explicación mecanicista debe realizar una caracterización adecuada y completa

del fenómeno-explanandum (Kauffman), llamémoslo Φ. Esto supone dar cuenta de: 1. Las

condiciones de precipitación [precipitating conditions] de Φ –esto es, las condiciones bajo las

cuales el fenómeno ocurre– y las manifestaciones de Φ (las relaciones input-output). 2. Las

condiciones de inhibición de Φ – las condiciones bajo las cuales el fenómeno no ocurre. 3.

Las condiciones de modulación de Φ – las condiciones cuya variación altera al fenómeno. 4.

Cómo se comporta Φ bajo condiciones no estándar. Estas incluyen las condiciones de

laboratorio, típicamente, pero también las condiciones en las cuales el mecanismo es

manipulado experimentalmente de modos específicos. 5. Los efectos colaterales de Φ o

byproducts. Se trata de una serie de rasgos de Φ que no son funcionalmente significativos

pero que resultan cruciales a la hora de distinguir entre la adecuación de diferentes

mecanismos.

El explanans: partes, actividades y organización

El explanans de una explicación mecanicista es un modelo (idealmente completo) de

las partes componentes, las actividades y los rasgos organizacionales del mecanismo que

subyace a las manifestaciones del fenómeno explanandum.

1. Partes. Craver distingue entre modelos que describen las partes efectivamente

existentes de un mecanismo y modelos que plantean relaciones entre ficciones útiles pero

que no se corresponden con partes reales del fenómeno. (1) Las partes exhiben un conjunto

estable de propiedades (Boyd 1991). (2) Las partes son robustas –esto es, detectables gracias

a múltiples dispositivos causal y teoréticamente independientes. (3) Las partes son reales

cuando las podemos usar para intervenir en otros componentes o actividades (Hacking

1983)(4) Las partes son fisiológicamente plausibles. No deberían existir únicamente, por

ejemplo, en condiciones de laboratorio totalmente artificiales o en estados patológicos. (5)

Las partes deben ser relevantes para el fenómeno a ser explicado. Un modo de establecer

que un componente es relevante es intervenir en el mecanismo alterando o eliminando el

componente y observar si se producen cambios en el mecanismo como un todo. Otro modo

es intervenir en el mecanismo como un todo y observar si se producen cambios en el

componente en cuestión.

2. Actividades. Las actividades de un mecanismo no pueden ser descriptas

meramente como pares de inputs-outputs, porque hay pares de inputs-outputs que no son

explicativos: aquellos que describen secuencias temporales no causales, pares efecto-a-causa,

correlaciones entre los efectos de una causa común y pares irrelevantes de pseudocausas-a-

efectos. Tampoco ayuda que la regularidad input-output soporte a contrafácticos, porque

muchas de las regularidades expresadas en los pares mencionados soportan contrafácticos y

sin embargo no son explicativas. Ejemplo: Si los gallos estuvieran cantando, se aproximaría el

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amanecer. El criterio que propone Craver para distinguir las relaciones input-output

explicativas de aquellas que no lo son es el de la manipulabilidad: si hay una actividad que

conecta un rasgo de un mecanismo X con otro rasgo del mecanismo Y, entonces debería ser

posible manipular Y manipulando X. Este criterio sirve para distinguir factores causalmente

relevantes de factores causalmente irrelevantes: uno no puede hacer que el sol se eleve

interviniendo en las cuerdas vocales de los gallos.

3. Rasgos organizacionales. Un mecanismo no es meramente la agregación de las

propiedades de sus partes componentes. Uno no puede ni intercambiar las partes

indiscriminadamente, ni agregar o quitar partes de un mecanismo sin producir

discontinuidades en el comportamiento del mecanismo como un todo (Wimsatt 1974).

La simulación

¿Cuál es la relación (epistémica) entre el explanans y el explanandum? No puede

tratarse de una relación deductiva, como en el modelo N-D. Tampoco puede tratarse de la

mera ostensión de las partes, actividades y organización relevantes del mecanismo en el

mundo (vs. Scriven 1978). Una alternativa que considero vale la pena evaluar y sobre la cual

no se ha discutido mucho es la simulación. Considérese la siguiente cita de Bechtel & Wright

(2009): “Una estrategia alternativa es usar la imaginación para poner en movimiento las

propias representaciones y así visualizar cómo se genera el fenómeno. Aunque se sabe poco

acerca de lo que sucede dentro de la cabeza de la gente cuando razona acerca de

mecanismos, parece ser el caso que crean modelos visuales o táctiles de los mecanismos, que

luego transforman para simular la actividad del mecanismo. Es la habilidad de modelar

mecanismos lo que provee la dinámica de la comprensión – no la lógica tradicional”.

Los modelos posibles, plausibles y efectivos.

Central a esta concepción es la distinción entre modelos posibles, plausibles y

efectivos o actuales (Darden, Machamer & Craver 2000; Craver 2006, 2007). Para que un

modelo explique un fenómeno Φ, se requiere que las representaciones de partes, actividades

y rasgos organizacionales en el modelo S se correspondan a las partes, actividades y

organización del sistema T (en el mundo) que produce (subyace) al fenómeno Φ. Pues bien,

los modelos varían en su plausibilidad mecanicista. (a) Modelos posibles. A diferencia de los

modelos fenoménicos, proponen conjeturas – aunque endeblemente restringidas – acerca

del mecanismo que produce el fenómeno (p.e. modelos computacionales). (b) Modelos

efectivos. Describen los componentes, actividades y rasgos organizacionales del mecanismo

que, de hecho, produce el fenómeno.(c) Modelos plausibles. Modelos que son más o menos

consistentes con las restricciones conocidas sobre los componentes, sus actividades y su

organización.

Nuevamente siguiendo a Weiskopf (Synthese), cabe señalar no hay ninguna

diferencia en la estructura interna entre los modelos posibles/plausibles/efectivos. La única

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diferencia es de índole epistémica: estos modelos varían en el grado de confirmación que

poseen respecto de la evidencia empírica disponible.

¿Una aplicación exitosa de la concepción mecanicista? El modelo del potencial de

acción de Hodgkin & Huxley (1952).

Según (Craver 2006, 2007) una de las virtudes del mecanicismo radica en que es la

única concepción que permite explicitar de qué manera el modelo de Hodgkin y Huxley

(1952) del potencial de acción no es un modelo genuinamente explicativo, sino que nos

encontramos frente a un modelo fenoménico. En lo que resta del artículo argumentaré a

favor de dos tesis: (1) los criterios mediante los cuales distinguir entre modelos fenoménicos

y explicativos deben revisarse hasta el punto de tornarse incompatibles con el mecanicismo

(2) entendidos correctamente, dichos criterios explicitan cómo claramente el modelo HH es

genuinamente explicativo.

El fenómeno a explicar

Los potenciales de acción son cambios rápidos y fugaces en la diferencia de potencial

eléctrico a través de la membrana de la neurona. A esta diferencia de potencial se la conoce

como el potencial de la membrana (Vm), y consiste en la separación de iones cargados a

ambos lados de la membrana. En el estado de reposo de la neurona, los iones positivos se

alinean en la superficie extracelular, mientras los iones negativos se alinean en la superficie

intracelular. Esta distribución establece un potencial de reposo polarizado (Vrest) de -60 mV a -

70 mV. Durante el potencial de acción, la membrana se vuelve fugazmente permeable a los

iones de Sodio (Na+

) y Potasio (K+

). Esto permite que los iones se difundan rápidamente a

través de la membrana celular, cambiando Vm.

El potencial de acción consiste en: (i) un aumento de Vm a un valor máximo,

alrededor de +35 mV (ii) seguido de una rápida disminución de Vm a valores inferiores a Vrest

(iii) y luego un período refractario durante el cual la neurona es menos excitable.

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La “explicación” del fenoméno: las ecuaciones de Hodgkin y Huxley

El gran “logro teórico” de Hodgkin y Huxley consistió en construir la llamada

ecuación de la corriente total, que permite obtener la corriente total a través de la membrana

como una función de la capacitancia eléctrica de la membrana (su capacidad para mantener

una carga eléctrica), el voltaje, los potenciales de equilibrio para los iones de sodio y potasio,

las conductancias eléctricas máximas para sodio y potasio y ciertas variables (gating variables)

h, m, n, que representan probabilidades relativas a ciertas moléculas de activación e

inactivación.

Ecuación de Hodgkin-Huxley:

1. 4 4. . .M k K Na Na l l

dVI C g n V V g m h V V g V V

dt

Donde I = corriente total de la membrana, CM = la capacitancia de la membrana (la capacidad

de la membrana para almacenar cargas opuestas a ambos lados de la membrana), gi = el valor

máximo de conductancia de la corriente de iones del tipo i, Vi = el potencial de equilibrio de

los iones del tipo i. La suma en la ecuación contiene términos para la corriente de

capacitancia, la corriente de potasio, la corriente de sodio y la corriente de derrame (en ese

orden). Es importante destacar que esta ley se “deriva” de otras leyes más generales de la

electricidad, tales como la ley de Nernst, la ley de Coulomb y la ley de Ohm.

Según Craver (2006, 2007) (cfr. Bogen 2005) el modelo H-H es sólo un modelo

fenoménico – en el mejor de los casos, se trata del bosquejo (sketch) de un modelo posible;

pero no se trata de un modelo genuinamente explicativo del potencial de acción. Las

ecuaciones “resumen décadas de experimentos”, “constituyen una rica restricción temporal

sobre cualquier posible mecanismo para el potencial de acción”, “pueden usarse para

simular las actividades electrofisiológicas de las células nerviosas”, “permiten inferir el valor

de variables no medidas”, “permiten la predicción de los cambios de corriente bajo varias

intervenciones experimentales” (Craver 2006, p. 363). Pero el modelo no es explicativo, pues

las ecuaciones no proveen más que una descripción empírica del curso temporal de los

cambios en la permeabilidad, no involucran ningún compromiso con los mecanismos que

cambian la conductancia de la membrana, que permiten el flujo de las corrientes iónicas y

que coordinan de tal manera que el potencial de acción tenga la forma que tiene. En este

sentido, no muestran cómo la membrana cambia su permeabilidad (Craver 2006, p. 364).

Este autor sostiene que el modelo HH (en su tratamiento de los cambios de permeabilidad)

es más parecido al modelo planetario de Ptolomeo, el cual no implica compromiso

ontológico alguno con la existencia de epiciclos, deferentes y ecuantes, que al modelo

gravitacional del movimiento planetario de Newton, que muestra cómo y por qué los

planetas se mueven como lo hacen (Craver 2006, p. 264).

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Para los cambios en el potencial de acción se requieren detalles adicionales (partes,

actividades, rasgos organizacionales) acerca de los mecanismos moleculares que subyacen a

los cambios de permeabilidad. Entre ellos: “los iones pasan a través de poros acuosos que

llamamos canales, los canales iónicos son proteínas, los canales para Na+

y K+

son distintos,

tienen gates que los abren y cierran, podemos estudiar su arquitectura usando corrientes

eléctricas para medir la apertura, la permeabilización y el bloqueo, y los bloqueadores son

moléculas que entran en los poros y se enganchan físicamente” (Hille, Armstrong &

MacKinnon 1999, p. 1106)

Una concepción alternativa

Mi intuición es que el modelo HH no puede tratarse de un modelo meramente

fenoménico. Considérese, a manera de primer apoyo textual, la siguiente cita de los autores:

“El punto que queremos considerar establecido es que los simples cambios de

permeabilidad en respuesta a alteraciones del potencial de la membrana son una explicación

suficiente del amplio rango de fenómenos que han sido abarcado por las soluciones de las

ecuaciones” (Hodgkin & Huxley 1952, p. 541).

Para apoyar esta intuición considero necesario introducir y defender una serie de

nociones que provienen de una concepción de la explicación distinta de la mecanicista. Esta

concepción alternativa traza la línea divisoria entre modelos fenoménicos y explicativos de

manera mucho más precisa (conceptualmente) y adecuada (extensionalmente) que la

concepción mecanicista, y permite por tanto “salvar” al modelo HH. Se trata de la

concepción de la explicación como subsunción teórica ampliativa especializada, basada en

los trabajos de Sneed (1971); Balzer, Moulines & Sneed (1987); Bartelborth (1996, 2001),

Forge (2002), Díez (2002), Moulines (2005), Lorenzano (2005), todos miembros (algunos

fundadores) de la tradición estructuralista en filosofía de la ciencia.

Algunos (pocos) presupuestos estructuralistas

La idea general es que explicar un fenómeno empírico consiste en subsumir el

“modelo de datos” correspondiente en un patrón nómico, esto es, subsumirlo bajo una de

las “ramas” de la red de constricciones nómicas que constituyen una teoría. La estrategia de

traer a cuento esta concepción de la explicación no es del todo descabellada pues es

compatible, en principio, con la explicación mecanicista-causal, aunque puede abarcar otros

tipos de explicaciones no mecanicistas y no causales. La comprensión plena de la idea de

subsunción teórica involucra manejar básicamente unos pocos presupuestos del

estructuralismo (Díez 2002):

En primer lugar, el análisis modelo-teórico. Las teorías no se identifican mediante

conjuntos de enunciados, sino mediante conjuntos de modelos (en el sentido matemático de

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modelo). Por ejemplo, para la identificación de la mecánica clásica serán relevantes (entre

otros) los “modelos potenciales” del tipo , , , ,pM P t s m f donde P es un conjunto de

partículas, t es un intervalo temporal, s la función posición para las partículas en ese intervalo,

m la función masa y f la función fuerza en ese intervalo.

En segundo lugar, es fundamental tener en cuenta la distinción estructuralista entre

los conceptos T-teóricos y T-no teóricos de una teoría. Los conceptos de T son los

conceptos (primitivos) que aparecen en las formulaciones de las leyes de T. Un concepto es

T- no teórico si su denotación en el modelo se puede determinar (medir) sin usar las leyes de

T; un concepto es T-teórico si todos sus procedimientos de determinación presuponen

alguna ley de T . Retomando el ejemplo de la mecánica clásica, masa y fuerza son funciones

MC-teóricas, el resto son MC-no teóricos. La distinción permite construir un criterio preciso

de distinción entre modelos o teorías puramente fenoménicas y teorías genuinamente

explicativas que, pace Craver (2006, 2007), no depende de nuestra capacidad de

manipulación y control. Una teoría es puramente fenoménica en la medida en que no ofrece

ningún enriquecimiento teórico, esto es, no incorpora ningún concepto teórico para la teoría.

De allí que, por ejemplo, la cinemática galileana sea una teoría fenoménica no explicativa,

mientras la mecánica newtoniana es genuinamente explicativa. Para gran parte de los

estructuralistas, el enriquecimiento teórico es una condición necesaria (aunque no suficiente)

para que una teoría sea explicativa.

En tercer lugar, consideremos la caracterización estructuralista de la base empírica de

una teoría. Los llamados “modelos parciales” son los recortes T- no teóricos de los modelos

potenciales de T. En otras palabras, son los modelos que representan los fenómenos

particulares que explica la teoría, su base empírica. Por ejemplo, en mecánica clásica los

modelos parciales son del tipo , ,PPM P t s . El conjunto de aquellos sistemas empíricos

concretos a los que se pretende aplicar la teoría es el conjunto I de aplicaciones pretendidas.

Nuevamente para la mecánica, sistemas tales como la luna girando en torno a la tierra o una

bola en caída libre constituyen aplicaciones pretendidas.

En cuarto lugar, consideremos las constricciones formales. Para dar cuenta de las

aplicaciones pretendidas, las teorías imponen diversos tipos de constricciones formales a los

modelos. Las principales de dichas restricciones son las “leyes fundamentales” de la teoría.

Las leyes que usan sólo cóonceptos de T definen el conjunto M de los “modelos actuales”. Si

las leyes utilizan conceptos de T y de otras teorías, determinan el conjunto L de “vínculos”.

Las restricciones que imponen condiciones de coherencia sobre los modelos de T

determinan el conjunto C de “ligaduras”. El conjunto total de constricciones teóricas sobre

los modelos se expresa como , ,K M C J . Para el estructuralismo, las “leyes

fundamentales” de una teoría presentan ciertos rasgos semántico-pragmáticos de tipo

kuhniano: suelen ser sinópticas (vinculan los conceptos T-teóricos y T-no teóricos de la

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teoría) y suelen ser enunciados “cuasi-vacíos”, no refutables directamente y, en cierto sentido,

“sintéticos a priori” (Lorenzano 2009).

En quinto lugar, la aserción empírica de una teoría. Dicho técnicamente, la aserción

empírica de una teoría puede reconstruirse, desde el estructuralismo, como una variante del

enunciado de Ramsey (cfr. Sneed 1971). Por un lado, si “juntamos” las constricciones

nómicas de M, C y L obtenemos el contenido teórico de la teoría, llamémoslo CnT. Por otro

lado, si de los modelos de CnT recortamos su parte T-teórica, obtenemos el contenido

empírico de la teoría, CnE. La aserción empírica de la teoría afirma, simplemente, que los

sistemas físicos de I cumplen las constricciones de K y se cuentan, por tanto, entre los

modelos de CnE. En el ejemplo de la mecánica clásica, la aserción empírica afirma que los

modelos de datos (partículas que, en cierto tiempo, se encuentran en tal

posición/velocidad/aceleración) que se consideran aplicaciones pretendidas de la teoría

(órbitas de planetas, planos inclinados, cuerpos en caída libre, péndulos) se subsumen bajo

las leyes fundamentales y demás constricciones nómicas de la mecánica clásica.

Por último, introduzcamos las redes teóricas. No todas las constricciones formales

están al mismo nivel, son igualmente centrales o básicas para T. Las constricciones vienen

estructuradas por estratos conformando una red teórica, empezando con las leyes (conjuntos

de modelos) más generales y añadiendo leyes más específicas en diversas direcciones con el

objetivo de dar cuenta de fenómenos cada vez más específicos. Por ejemplo, en mecánica

clásica la explicación de cualquier fenómeno usa la segunda ley de Newton (en tanto “ley

fundamental”, vale tanto para resortes como para planetas), pero no toda explicación usa la

ley de Hooke (que no vale para los planetas, para los planetas, aunque sí para los resortes).

Explicación como subsunción nómica especializada

Ya mencionamos que la idea básica es que explicar un fenómeno consiste en

subsumir el fenómeno en un patrón nómico, esto es, en subsumir el fenómeno en una de las

ramas de la red teórica de constricciones nómicas K. “Subsumir” significa mostrar que en

CnT hay modelos actuales que cumplen las restricciones nómicas y que tienen a un modelo

parcial describiendo el fenómeno como parte T- no teórica.

La clave de esta propuesta es notar que la explicación de los fenómenos T- no

teóricamente identificados la proporcionan los constituyentes T-teóricos de los modelos.

Comprendemos el comportamiento de la parte T-no teórica del sistema porque en el sistema

están presentes los constituyentes T-teóricos comportándose como las restricciones nómicas

establecen. Una condición necesaria para que haya explicación es que tiene que haber

extensión o ampliación teórica. Es posible la subsunción, incluso unificadora, sin ampliación

teórica (caso de la astronomía kepleriana y la cinemática galileana, que ya mencionamos),

pero tal subsunción no será explicativa. La subsunción de los modelos de datos en un

conjunto de leyes/modelos teóricos sólo es explicativa si se realiza mediante ampliación

teórica. La condición de enriquecimiento teórico es necesaria, pero no suficiente: para que

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haya explicación, además, la subsunción de los datos bajo una ley fundamental no debe

lograrse (vacuamente) mediante una tarea puramente matemática, sino que debe lograrse

mediante las especializaciones de la teoría, esto es, mediante las leyes especiales adicionales.

En este sentido, la ampliación teórica, para ser explicativa debe ser especializada. El ejemplo

relevante es el caso de la teoría ptolemaica: si bien en esta teoría se incorporan conceptos T-

téoricos, aún así la teoría no es explicativa, pues la subsunción bajo la ley fundamental de la

teoría se realiza vacuamente: es posible encontrar un conjunto de epiciclos, deferentes y

ecuantes para cada posible órbita de un planeta.

Pues bien, mi tesis es que la teoría de Hodgkin y Huxley (1952) ofrece una

explicación en el sentido recién delimitado: la teoría subsume sus aplicaciones intencionales

bajo las especializaciones terminales de ciertas constricciones nómicas fundamentales. Esta

tesis es compatible con la idea de que muchas explicaciones en neurociencias son

mecanicistas. Simplemente señala que no todo modelo no mecanicista es, ipso facto,

fenoménico ni toda explicación legítima es mecanicista. El ejemplo de la teoría de Hodgkin y

Huxley (1952) es particularmente útil para nuestros fines porque contamos con una

reconstrucción estructuralista de la teoría, que nos permite identificar claramente los

conceptos T-téoricos y las leyes de la teoría.

La Teoría-HH bajo la reconstrucción estructuralista de Müller & Pilatus (1982)

Comencemos presentando los modelos potenciales parciales de la teoría.

Definición 1. x es un PPEM („partial potential excitable membrane‟) si y sólo si existen M, J,

C, V, I, t y T tales que:

(1) , , , , , ,x M J C V I t T

(2) M es un conjunto de áreas de la membrana,

(3) J es un conjunto de iones,

(4) C es una función de i iS S J en , función concentración

(5) V es una función de M J t T en , función diferencia de potencial

(6) I es una función de M J t T en , función corriente

(7) t es un intervalo de tiempo,

(8) T es la temperatura absoluta.

Ampliación teórica especializada. El concepto de permeabilidad

La función que convierte un modelo potencial parcial en un modelo potencial de la

Teoría-HH es la función de permeabilidad, P (aquí la llamaremos la función HH-teórica).

La propiedad de la membrana – que es caracterizada aquí como la función de permeabilidad

– es la propiedad „activa‟ de causar un cambio en la corriente iónica mediante un cambio en

la permeabilidad selectiva de la membrana para ciertos tipos de iones. La función de

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permeabilidad P se tipifica de manera precisa como una función del conjunto de áreas de

membrana M, el potencial V, el tipo de iones i, la temperatura T y el tiempo t en el

conjunto de los números reales (Müller & Pilatus 1982, p. 200). Una vez que contamos con

la función permeabilidad, es posible definir los modelos potenciales y actuales de la teoría.

En esta última definición aparecen las leyes fundamentales de la teoría.

Definición 2. x es un PEM (una membrana excitable potencial) si y sólo si existen M, J, C, V,

I, t, T y P tales que:

(1) , , , , , , ,x M J C V I t T P ,

(2) , , , , , ,M J C V I t T es un PPEM;

(3) P es una función de iM V S J t T en .

Definición 3. x es un EM (una membrana excitable) si y sólo si existen M, J, C, V, I, t, T y P

tales que:

(1) x es un PEM;

(2) Existen MCI e

iSI tales que:

a. M iC SI I I

b. MC M

dVI C

dt

c.

i22

.exp. . .

. 1 expi

o

i i i

S i i

i

C S C S z FV RTFI P V z

RT z FV RT

.

Explicamos la forma, amplitud y sucesión de cambios en un potencial de acción

particular subsumiendo el modelo potencial parcial correspondiente (como vimos, una

descripción de la concentración de iones a ambos lados de un área de la membrana, la

diferencia de potencial, las corrientes de cada tipo de iones, la temperatura, etc.) en las

constricciones teóricas CnT de cierta rama que culmina en las leyes de la Definición 3.2, y

que desciende, presumiblemente, hasta leyes más “generales” de teorías de la electricidad,

como la ley de Ohm y la ecuación de Nernst (Weber 2005), de las cuales la ecuación de

Hodgkin & Huxley ofrece una especialización. De este modo, la teoría HH ofrece una

explicación del potencial de acción en el sentido pleno del término, esto es: enriquecimiento

teórico + especialización.

Una posible objeción

Craver (2006, 2007) admite que las HH incluyen variables que representan componentes

importantes en la explicación y proveen una poderosa evidencia de que un mecanismo

construido a partir de esos componentes podría explicar el potencial de acción. Incluso

concede que las ecuaciones, suplementadas con un diagrama del circuito eléctrico en la

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membrana, y suplementada con los detalles acerca de cómo las membranas y los canales

iónicos funcionan, conllevan un “peso explicativo considerable”. Sin embargo, “las

ecuaciones sin tal interpretación no constituye una explicación” (2006, p. 365). En contra de

esta objeción cabe señalar, por un lado, que nadie afirma que las leyes aisladas ofrecen

explicaciones de fenómeno alguno. Incluso Hempel (1965) reconoce explícitamente que las

leyes no ofrecen explicación alguna en ausencia de condiciones iniciales y condiciones de

contorno. Tales condiciones son justamente las que ofrecen los “detalles” exigidos por

Craver (cfr. Weber 2005). Por otro lado, nadie negaría que, por ejemplo, la termodinámica

(a través de conceptos T-teóricos como entropía) ofrecía explicaciones adecuadas de los

fenómenos que pretende explicar, aún antes de que contáramos con una teoría (la mecánica

estadística) acerca de los procesos o mecanismos moleculares que subyacen a los fenómenos

termodinámicos.

A modo de cierre. Ventajas comparativas de la elucidación estructuralista

Para cerrar, mencionaré algunas ventajas que considero presenta la elucidación

estructuralista de la explicación (frente al mecanicismo):

1. Precisión conceptual en relación a la estructura y el estatus del explanans y el

explanandum de una explicación en ciencias cognitivas (y en otras áreas de la

ciencia).

2. Precisión en lo que concierne a la relación entre explanans y explanandum. Mientras

poco puede decir el mecanicista acerca del proceso de “simulación” de un

mecanismo, la noción de subsunción [embedding] está claramente elucidada en

teoría de conjuntos.

3. Precisión en relación a las nociones de teoría y modelos y los vínculos conceptuales

entre ellas.

4. Elucidación de la compatibilidad entre las concepciones unificacionistas (Kitcher) y

causal-mecánicas (Salmon) de la explicación científica. Esto es así porque las

explicaciones por subsunción teórica especializada comparte muchos rasgos de las

explicaciones por unificación (los fenómenos se explican en grupos, la explicación es

tanto mejor cuanto mejor es el balance entre aplicación e información, es integradora

y orgánica, hay progreso explicativo cuando se simplifica la red sin perder

aplicabilidad, etc.). Y además, si bien es polémico, uno podría pensar que, o bien las

entidades a las que se refieren los conceptos T-teóricos son causas del

comportamiento de los modelos de datos (Moulines 2005), o bien que toda

explicación por subsunción teórica ampliativa será además una explicación causal si

involucra los elementos que especifique un análisis independiente de la noción de

causalidad (p.e. Woodward 2004).

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5. Abandono del problema de caracterizar las “leyes de la naturaleza” (como en el

modelo N-D) por la caracterización de las “leyes de la ciencia” o “leyes de los

modelos” (Lorenzano 2006, 2010).

6. Elucidación de la noción de confirmación de teorías (cfr. Sneed 1971) y, por lo tanto,

de la distinción entre “modelos” posibles, plausibles y probables (Weiskopf,

Synthese).

7. Evita el compromiso fuertemente realista de la concepción mecanicista de la

explicación. Si bien es compatible con alguna forma de realismo, no lo exige, y

habilita, por tanto, el espacio conceptual para contar con teorías (presumiblemente)

falsas pero explicativas.