Límites biológicos al aprendizaje: el Efecto García

La evolución recopila información acerca del ambiente durante generaciones y almacena este conocimiento en el pool de genes de la especie. Los individuos llegan al mundo con ideas innatas y predisposiciones para aprender ciertas cosas de manera específica. Cada ser humano llega al mundo conociendo lo que tiene que aprender y aquello acerca de lo cual tiene que ser inteligente. Todos llegamos al mundo con el espacio de búsqueda definido estrechamente.

-Plotkin, 1997

En esta entrada voy a tratar el tema del aprendizaje preparado (prepared learning) según el que los organismos estarían preparados filogenéticamente para asociar ciertos estímulos con ciertas respuestas. Vamos a ver en concreto el efecto García que se refiere al descubrimiento de que las ratas asocian la náusea con la comida pero no con luces o sonidos. Este efecto ocurriría porque en las ratas, en su ambiente y a lo largo de su historia evolutiva, la náusea ha sido causada por tóxicos y patógenos y no por luces o sonidos. Este fenómeno demuestra que las ratas (y todos los organismos) evolucionaron para aprender unas cosas con más facilidad que otras. En definitiva, este fenómeno sería un ejemplo de que no somos tablas rasas.

Primero un ligero recordatorio del condicionamiento clásico iniciado por Pavlov con lo de la comida, los perros y las campanas.  En estos experimentos la comida es el estímulo no condicionado que produce de forma natural salivación en el perro. La campana es el estímulo condicionado, que, cuando se asocia con la comida, acaba provocando también la salivación. En los primeros tiempos del descubrimiento de este condicionamiento muchos pensaron que era posible asociar cualquier estímulo con cualquier respuesta. Lo que vamos a ver es que esto no es así sino que el aprendizaje requiere mecanismos evolucionados de aprendizaje y que los cerebros de diferentes animales están equipados con diferentes mecanismos de aprendizaje. Digamos que el aprendizaje no sería un proceso generalista sino que está sujeto a restricciones, que dificultan determinadas asociaciones y facilitan otras.

Los estudios sobre aversiones condicionadas al sabor se remontan a los años 40 del siglo pasado cuando se usaron venenos para intentar erradicar las plagas de ratas y ratones. Se observó que las ratas probaban y comían pequeñas cantidades de los venenos. Estas precauciones impedían que las ratas murieran pero no que sufrieran un cuadro de envenenamiento. Al recuperarse de la toxicosis lo que ocurría es que no volvían a probar los cebos de veneno. 

Pero fue John Garcia el que demostró la aversión condicionada al sabor en los años 50. Garcia había estudiado en la universidad de California, Berkeley, y luego trabajó para la Marina en San Francisco estudiando los efectos de la radiación en ratas (la cual produce malestar digestivo entre otras cosas). Garcia había observado que cuando se le daba agua en botellas de plástico a las ratas antes de inducirles una enfermedad por radiación, las ratas evitaban después beber agua de esas botellas. Las mismas ratas bebían sin problema el agua si se les daba en botellas de vidrio. Garcia y sus colegas especularon que el contenedor de plástico podía dar al agua un sabor nuevo y que las ratas asociaban ese sabor con la enfermedad subsiguiente. Garcia probó la idea dando a las ratas una solución de sacarina  antes de la radiación. Como esperaba, cuando se les ofrecía a esas ratas la solución después de la radiación las ratas la evitaban. La aversión a la sacarina persistía durante más de un mes a pesar de haber sido adquirida tras una única exposición asociando sacarina y radiación.

Una observación que llamó inmediatamente la atención de Garcia fue que las ratas casi nunca evitaban el compartimento en el que había sido administrada la radiación o, si lo hacían, esa evitación necesitaba más tiempo para aparecer y era menos estable que la aversión al sabor. La importante implicación de esta observación fue que no todo estímulo (en este caso el ambiente externo frente al sabor) era igualmente asociable con el malestar de la radiación.

Y fue entonces cuando Garcia y su colega Robert Koelling realizaron los famosos experimentos por los que son conocidos, los cuales consistieron en utilizar un pitorro del que bebían las ratas que activaba también una luz brillante y un sonido y luego se les daba la radiación. Los animales a los que se les aplicaba el proceso evitaban luego consumir la solución de sacarina aunque no llevara asociado un ruido ni una luz. Sin embargo, las mismas ratas no tenían problema en beber del pitorro una solución que no llevara sacarina aunque se encendieras las luces y sonaran los ruidos. Estos resultados mostraban claramente que el sabor dulce estaba asociado de una manera mucho más fuerte a la radiación que las luces y sonidos aunque los tres tipos de estímulos habían sido asociados al malestar producido por la radiación. 

Cuando estos mismos estímulos (sabor/luz/ruido) se asociaban a un shock eléctrico en otro grupo de ratas, eran los estímulos audiovisuales los que las ratas asociaban con el shock y no el sabor dulce. A partir de estos resultados, Garcia planteó que existe una selectividad en el aprendizaje por el que los sabores se asocian preferentemente con el malestar digestivo y los estímulos audiovisuales con el shock eléctrico. Esta conclusión chocaba con las ideas imperantes en la época que consideraban que cualquier tipo de estímulo se podía asociar con cualquier consecuencia.

Pero Garcia y sus colegas demostraron una cosa más que es típica de la aversión condicionada al sabor. Si las ratas bebían una solución de sacarina y después se les inducía una enfermedad producida por un fármaco (vómitos inducidos por una inyección de apomorfina), las ratas adquirían la aversión incluso cuando la inyección de apomorfina se retrasaba tanto como 75 minutos. Esto contrastaba con los conocimientos de la época basados en los estudios con estímulos auditivos y visuales que encontraban que el aprendizaje no se producía si el retraso era mayor de tan sólo unos segundos. Todos estos hallazgos de Garcia violaban las leyes del aprendizaje conocidas en la época y fueron recibidos con escepticismo y con una clara oposición ya que sus artículos fueron rechazados por varias revistas (Garcia bromeaba diciendo que los editores y revisores de las revistas eran criaturas “neofóbicas”). 

No ayudó precisamente a que estos hallazgos fueran bien recibidos el hecho de que el propio Garcia adelantara una explicación evolucionista para el fenómeno proponiendo que la evolución había moldeado estas características. En concreto, la capacidad de asociar un sabor con un efecto de envenenamiento tras una única exposición era altamente adaptativa ya que permitía a los animales evitar consecuencias potencialmente fatales por la ingestión de toxinas. Dado que una enfermedad es producida muchas veces por toxinas de las plantas o carne en mal estado , los animales que fueran capaces de asociar sabores con enfermedades tendrían una ventaja evolutiva.

Posteriormente, estos experimentos fueron replicados y se fue aceptando el punto de vista de que existen restricciones biológicas al aprendizaje. Esta visión propone que aunque el aprendizaje es un fenómeno general, puede ser limitado o facilitado en base a la historia natural del animal y que la teorías del aprendizaje animal y del condicionamiento tiene que tener en cuenta la historia natural de la especie. 

Es muy conocido también lo que le pasó a Martin Seligman y que él denominó síndrome de la salsa bearnaise. Seligman se encontró mal un día que había salido a comer y a un concierto con unos amigos, con un cuadro gastrointestinal probablemente de origen vírico, pero en la comida había probado esta salsa y aunque él entendía cognitivamente que la salsa no tenía nada que ver con su malestar el resultado fue que no pudo probar la salsa durante muchos años. 

Aparte de la aversión al sabor hay también ejemplos de aprendizaje preparado en el desarrollo de fobias y se observa que los monos desarrollan el miedo a las serpientes con gran facilidad, incluso después de exposiciones únicas, pero no las desarrollan a los conejos o a las flores. Especies que no han sido presas o víctimas de ataques de serpientes, por ejemplo, no evolucionaron este mecanismo de aprender un miedo específico. Como decía al principio, todo esto sugiere que los mecanismos de aprendizaje de una especie concreta pueden ser diferentes según las diferentes necesidades que han tenido esas especies durante su pasado evolutivo y que no somos tablas rasas, que venimos al mundo con la predisposición para aprender con más facilidad unas cosas que otras.

@pitiklinov

Referencias:

Terry Davidson y Anthony Riley.(2015) Taste, Sickness and Learning American Scientist vol 103 number 3: 204

Garcia, J. 1981. Tilting at the paper mills of academe. American Psychologist 36:149–158.

Garcia, J., D. J. Kimeldorf, and R. A. Koelling. 1955. Conditioned aversion to saccharin resulting from exposure to gamma radiation. Science 122:157–158.

Garcia, J., and R. A. Koelling. 1966. Relation of cue to consequence in avoidance learning. Psychonomic Science 4:123–124.

Garcia, J., F. R. Ervin, and R. A. Koelling. 1966. Learning with prolonged delay of reinforcement. Psychonomic Science 5:121–122.