Accessibility and memory control during analogical problem solving

Resumen

En nuestro día a día, cuando nos enfrentamos a un determinado problema, solemos utilizar soluciones que nos han resultado eficaces en otras situaciones. Sin embargo, las soluciones a estos problemas no surgen de la nada o por arte de magia, sino que suelen ser el fruto de combinaciones y asociaciones entre conceptos almacenados en nuestra memoria que aparentemente no guardan relación entre sí. De hecho, estamos rodeados de inventos y avances inspirados en ideas de la naturaleza, aplicados para dar solución a problemas en campos muy diferentes. Por ejemplo, la invención del velcro surgió a partir de un paseo por el campo de un ingeniero francés y sus perros. Mientras salía de caza se fijó en que unas flores con ganchos se quedaban fuertemente adheridas a sus pantalones y al pelaje de sus perros. Como buen inventor, supo ver más allá y pensó que a raíz de ese descubrimiento podría crear un sistema o mecanismo de cierre y fijación basándose en el sistema de la planta. El velcro, revolucionario por su resistencia y por su facilidad para abrirlo, fue rápidamente popularizado por la NASA. A este proceso de búsqueda de similitudes y paralelismos entre un dominio familiar o cercano y otro dominio más desconocido o lejano, a través de la transferencia de información de un campo a otro, es lo que llamamos razonamiento analógico. El uso de analogías tiene una gran importancia en el pensamiento humano, pues no razonamos de forma analógica únicamente para resolver problemas o reparar en nuevos descubrimientos o inventos sino que también se utiliza en educación o como instrumento de argumentación en derecho o política. Sin embargo, y aunque usemos el razonamiento analógico en nuestro día a día en una gran variedad de contextos, la investigación demuestra que las personas suelen experimentar dificultades a la hora de transferir información relevante de un contexto a otro de forma espontánea (Gick & Holyoak, 1980, 1983). La mayoría de estudios que han intentado identificar factores que podrían influir en estos fracasos se ha centrado, principalmente, en aspectos que podrían perjudicar el proceso de establecimiento de correspondencias o extrapolación de información (en inglés mapping), que permite la extrapolación de información de un dominio a otro. Sin embargo, no ha recibido la misma atención el estudio de aquellos procesos que influyen en la recuperación de información potencialmente relevante. Dar con una solución apropiada a un problema que requiere razonamiento analógico podría resultar difícil si la información a la que necesitásemos acceder no se encuentra disponible temporalmente. Algunos investigadores han propuesto que la accesibilidad de la información en nuestra memoria es modulada por la actuación de mecanismos de control inhibitorio (Anderson, 2003; Anderson, Bjork, y Bjork, 1994). Estos mecanismos influirían sobre la recuperación reduciendo la accesibilidad de representaciones de memoria que resultan irrelevantes y producen interferencia sobre las que se consideran relevantes en un momento dado (Anderson et al., 1994). Por ejemplo, cuando queremos recordar dónde aparcamos el coche por última vez, dónde dejamos las gafas o recordar el título de una canción que estamos escuchando, debemos evitar la recuperación de otras alternativas que pueden impedir que demos con la información que realmente queremos recordar. A la hora de resolver un problema, podría ocurrir que las soluciones óptimas resulten poco accesibles precisamente porque presentan un bajo nivel de activación al haber sido objeto del control inhibitorio, lo que daría lugar a una peor resolución del problema. Por ejemplo, en una situación de brain storming, la discusión de ideas no apropiadas puede llevar a la inhibición de las apropiadas y hacerlas menos accesibles. De esta forma, los mecanismos de control inhibitorio que reducen el nivel de activación de información irrelevante (Levy et al., 2008) podrían también afectar de forma negativa el rendimiento en tareas de resolución de problemas, si la información previamente inhibida se convierte en la que se necesita recuperar como solución apropiada en un determinado momento. En este sentido, el objetivo general de este proyecto es el de determinar el papel que tienen la memoria y los procesos de inhibición en la resolución de problemas que requieren razonamiento analógico. Uno de los primeros objetivos de nuestra investigación consistió en estudiar los índices conductuales de los mecanismos de control inhibitorio en la accesibilidad de las representaciones en memoria durante la resolución de problemas. Con este fin, realizamos una serie de experimentos en los que manipulamos la accesibilidad de la información que posteriormente sería relevante para una tarea de resolución de problemas de razonamiento analógico. Para determinar si la información relevante previamente inhibida podría afectar negativamente al desempeño en la resolución de analogías utilizamos una adaptación del paradigma de práctica en la recuperación con el que este tipo de mecanismos de control inhibitorio han sido ampliamente estudiado (Anderson, Bjork y Bjork, 1994). Durante una primera fase de estudio, los participantes memorizan pares de palabras formados por una categoría y diferentes ejemplares (BA-Balanza, BA-Batalla, CA-Canario). Posteriormente, en la fase de práctica en la recuperación, se les pide que recuerden la mitad de los ejemplares de la mitad de las categorías (BA-Bal___) a lo largo de una serie de ensayos. Tras la realización de una prueba distractora, se realiza una tarea de recuerdo o reconocimiento del total de los ejemplares estudiados en la primera fase (BA-Bal___). La recuperación repetida de ciertos ejemplares suele conllevar un peor recuerdo/reconocimiento de los ítems no practicados pertenecientes a la misma categoría en comparación con los ítems control. Este efecto, conocido como ‘olvido inducido por la recuperación’ (OIR), se ha interpretado como consecuencia de un mecanismo de inhibición que actuaría durante la práctica de la recuperación para ayudar a seleccionar los trazos de memoria objetivo. En nuestros experimentos, en lugar de una prueba de memoria final, se creó una prueba de razonamiento analógico del tipo ‘A es a B como C es a ?’, en la que hay que identificar la relación entre la pareja A y B y buscar una palabra que reproduzca la misma relación entre C y D. Las analogías fueron creadas de forma que la mayoría de ellas podían ser resueltas con uno de los ejemplares estudiados al comienzo del experimento (PAZ es a PALOMA como JUSTICIA es a … cuya solución es la palabra BALANZA). De esta forma podríamos conocer si los mecanismos inhibitorios pueden jugar un papel importante en la modulación de la accesibilidad a las distintas alternativas en la resolución de analogías reduciendo la activación de información relevante y dificultando dar como respuesta la solución apropiada. En efecto, encontramos que una menor accesibilidad a soluciones potenciales dificultaba el desempeño en el razonamiento analógico. Además, esto ocurría incluso cuando los participantes no eran conscientes de la relación entre ambas tareas. Por tanto, los mecanismos de control inhibitorio que reducen el nivel de activación de trazos episódicos pueden también afectar de forma negativa el rendimiento en tareas de resolución de problemas. Esto ocurriría en situaciones en la que la información previamente inhibida se convierte en la que se necesita recuperar como solución apropiada en un determinado momento. El segundo objetivo fue el de examinar mediante medidas electrofisiológicas de la actividad cerebral los correlatos neurales de los mecanismos que producirían el efecto de inhibición. La utilización de esta técnica permite analizar patrones cerebrales provocados por la ocurrencia de un suceso con una alta resolución temporal, que se conoce como registro de potenciales evocados. Se considera que los potenciales evocados podrían ser indicadores de procesos o subprocesos cognitivos en atención, memoria o comprensión del lenguaje. Por la tanto, se siguió un procedimiento similar a los anteriores experimentos para manipular el acceso a posibles soluciones que se necesitarían posteriormente para resolver analogías. Paralelamente, se registró la actividad cerebral durante la fase de práctica en la recuperación (en la que se piensa que estos mecanismos de control actuarían) y durante la prueba de resolución de analogías. En la fase de práctica en la recuperación los resultados mostraron que la presentación de la categoría (p.e. BA) por primera vez elicitaba una mayor positividad en el componente FN400 en regiones frontales anteriores y parietales izquierdas en comparación con cuando se presentaba por segunda y tercera vez. El componente FN400 ha sido relacionado con la reactivación de memorias asociadas a una clave y con detección de la interferencia (Hellerstedt & Johansson, 2014). Los cambios en la amplitud de este componente correlacionaban, además, con un peor desempeño posterior durante el test de analogías. En conjunto, estos resultados sugieren que a medida que la categoría se presentaba, los niveles de interferencia se veían reducidos. Esta disminución de la interferencia es consistente con la perspectiva inhibitoria en términos de control. Por otra parte, quisimos investigar los correlatos neurales de estos procesos de regulación de la memoria en el test de analogías. La modulación de la accesibilidad durante la prueba de memoria influyó en los patrones de respuesta electrofisiológica asociados a la generación de soluciones a las analogías. La generación de soluciones que habían sido previamente inhibidas mostraba amplitudes similares a la generación de soluciones que no se habían presentado con anterioridad en el contexto del experimento. No obstante, sí que se observaban diferencias en amplitud entre la producción de soluciones control y nuevas. Estos resultados indican que la práctica en la recuperación moduló la accesibilidad de las representaciones de memorias afectando al razonamiento analógico. Además, el hecho de que estos cambios en el patrón de procesamiento únicamente se reflejaran durante la fase en la que los participantes debían dar una solución a la analogía y no afectasen a la fase de mapping, indica que los procesos de control de memoria afectarían selectivamente a la recuperación de la respuesta y no interferiría en los procesos de establecimiento de múltiples correspondencias. Los estudios de neuroimagen coinciden en destacar la implicación de regiones como el córtex prefrontal dorsolateral (DLPFC) con la supresión de recuerdos y el control inhibitorio (Kuhl et al., 2007; Wimber et al., 2009). No obstante, el uso del registro de la actividad cerebral solo proporciona información sobre como correlaciona la actividad cerebral con ciertas funciones cognitivas. Es por ello que en nuestro último experimento teníamos el objetivo de comprobar mediante el uso de la tDCS (estimulación transcraneal por corriente continua), una técnica de neuromodulación, si la alteración de la actividad cortical de regiones implicadas en la inhibición de recuerdos podría afectar al desempeño de la resolución de problemas que requiriesen razonamiento analógico. Las tDCS permite cambiar la excitabilidad cortical y, por ende, establecer relaciones causales entre la actividad cerebral y ciertos procesos psicológicos. Por tanto, se utilizó la tDCS para estudiar si el DLPFC (del hemisferio derecho) se encuentra directamente implicado en la reducción de la accesibilidad a palabras que podrían funcionar como posibles soluciones en problemas que requieren razonamiento analógico. Siguiendo un procedimiento similar al de estudios previos, se administró estimulación tDCS catodal o Sham en dicha región. Por una parte, en el grupo de estimulación placebo encontramos que la manipulación de la accesibilidad de la información afectaba la resolución de problemas que requería dicha información posteriormente, replicando resultados anteriores. Sin embargo, en el grupo de estimulación catodal (que previsiblemente produce una disminución de la excitabilidad cortical) la manipulación de la accesibilidad de la información relevante no produjo ningún cambio en la resolución de problemas. Estos resultados nos llevan a pensar que, tal y como demuestran estudios de neuroimagen previos, el DLPFC estaría implicado en la implementación de control inhibitorio que también parece influir en el desempeño en la resolución de analogías. Además, el hecho de que la estimulación no beneficiase o perjudicase el desempeño general en el razonamiento analógico confirma que la actuación del DLPFC parece modular de forma específica la recuperación de información relevante sin influir sobre procesos de mapping. Al enfrentamos a un problema, con frecuencia solemos recurrir a información que ya se utilizó para para solucionar o entender un problema similar. El acceso a la memoria es crucial en este tipo de razonamiento inductivo, puesto que la solución de problemas requiere recordar soluciones aplicadas en situaciones similares con anterioridad, reunir información y explorar diferentes alternativas que se puedan aplicar de forma novedosa para resolverlo. Este trabajo amplía el estudio del papel que juegan los procesos de control de la memoria en la modulación de la accesibilidad de información relevante y su repercusión en la resolución de problemas de razonamiento analógico. Teniendo en cuenta el conjunto de datos presentados en esta tesis, podemos concluir que aunque la inhibición sea un mecanismo de control que ayuda a recuperar con eficacia ciertos contenidos o experiencias que se requieren en un momento determinado, también puede repercutir en tareas posteriores si la información inhibida se requiere en una tarea posterior.