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Biological Research

versión impresa ISSN 0716-9760

Biol. Res. v.34 n.2 Santiago  2001

http://dx.doi.org/10.4067/S0716-97602001000200002 

LOS DERROTEROS CIENTÍFICOS DE
FRANCISCO VARELA (1946-2001)

JUAN CARLOS LETELIER*

*Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, Santiago, Chile

Francisco Varela tuvo una vida científica atípica ...y con ella se convirtió en referente mundial de varios de los problemas más interesantes de la Biología del siglo XXI. Su vida científica transcurrió entre los campos más "clásicos", como la microscopía electrónica del ojo de la abeja y los de avanzada, que en su caso fueron muchos y variados: la naturaleza de la organización biológica, la neurobiología de los fenómenos mentales, la visión en vertebrados o la inmunología.

Un apretado resumen. Francisco Varela estudió en el Colegio Alemán en Santiago e ingresó a estudiar medicina en la Universidad Católica de Chile. De inmediato fue obvio que sus horizontes iban bastante más allá que el ejercicio profesional de la medicina. A instancias de dos de sus profesores, Joaquín Luco y Juan de Dios Vial, se cambió a la recién creada Facultad de Ciencias de la Universidad de Chile que en ese tiempo aún existía de modo distribuida entre las Facultades de Medicina e Ingeniería, antes de cambiarse a Macul. Varela se distinguió como un excelente alumno y, por ello más la mano mágica de Daniel Yudelevich, ganó el primer cupo de una beca de doctorado que ofrecía por entonces Harvard a la Facultad de Ciencias. Hizo su doctorado a una velocidad relativista (1) y volvió a Chile en 1970 para aceptar el cargo de profesor asistente en la Facultad de Ciencias. En Octubre de 1973 no aceptó la invitación que las fuerzas del orden le hicieron de visitar el Estadio Nacional y partió precipitadamente a Costa Rica, donde fue contratado como profesor en el Departamento de Biología. Al cabo de pocos meses, justo cuando los costarricenses le ofrecían la dirección del departamento, partió rumbo a los Estados Unidos, donde trabajó entre 1975 y 1980 en la Universidad de Colorado y NYU. En 1980, y a sorpresa de muchos y al agradecimiento de muchos jóvenes estudiantesentre los cuales me cuento, volvió a Chile a la Facultad de Ciencias donde trabajó hasta 1984. Durante 1985 se encontró en Alemania gozando de una beca Von-Humboldt y aterrizó, en forma definitiva, en Paris en 1986. Finalmente el Centre National de la Recherce Scientifique (CNRS) lo nombró Director de Investigaciones en 1988, puesto que ocupó hasta su muerte en Mayo del 2001.


Central Park, New York (1984) bajo una estatua de Henry Moore. De izquierda a derecha Ximena Rojas, Académico Facultad de Medicina, Universidad de Chile, Francisco Varela, Francisco Aboitiz, Profesor titular, Facultad de Medicina, Universidad de Chile, Gonzalo Marín, Investigador Independiente, John Ewer, Profesor Cornell University

El gusto por lo formal. A Francisco Varela siempre le gustaron las matemáticas, ... y entre más teóricas y complejas mejores. Su trabajos en biomatemáticas estuvieron centrados en 3 campos. El primero fue el Análisis Armónico (2), que usó para entender algunas propiedades del sistema visual. El segundo fue la Dinámica No-Lineal (3), que usó en su trabajo de electroencefalografía para hacer una cuantificación espacio-temporal del electroencefalograma (4). El tercer campo fueron sus tentativas de formalizar la organización biológica. Para este problema altamente no trivial usó una artillería teórica conmensurable con el problema al utilizar el cálculo indicacional de Spencer-Brown (5) por el cual trató de hacer una formulación matemática de los sistemas autopoieticos. Desgraciadamente para todos los interesados en la Biología Teórica, esta tentativa no tuvo el éxito esperado, y el propio Varela buscó posteriormente otras aproximaciones a este problema. Así, junto con su compañero habitual de las aventuras teóricas, el Matemático Jorge Soto Andrade, exploró el uso de la teoría de categorías para entender la intrínseca fuite en avant que implica la organización circular del metabolismo biológico (6).

La Autopoieis. El nombre de Francisco Varela siempre estará asociado a la teoría sobre la naturaleza de la organización biológica conocida como Autopoiesis y a su relación con otro gigante de la Biología, Humberto Maturana. El pequeño "libro rojo" De Maquinas y de Seres Vivos (7) que ambos publicaron en la Editorial Universitaria en los turbulentos años 1972-1973 gatilló un cambio conceptual profundo que demorará décadas antes que alcance su climax. Una simple inspección en Internet da cuenta de cómo la noción de autopoiesis, que afirma que lo realmente importante de los seres vivos es la organización circular de su metabolismo, es una onda que sistemáticamente gana más adeptos y más campos de aplicación (8). Como es habitual el campo donde nació esta idea, es decir la biología, es el campo que ha sido más reacio a adoptar su manera de análisis y sus preguntas. Sin temor a equivocarse se puede afirmar que la Autopoiesis es la idea científica originada en Chile que ha tenido la mayor repercusión fuera de sus fronteras. Francisco Varela usó este trabajo como trampolín para una multitud de otros problemas en biología que tenían que ver con la autonomía (9) o con el sistema nervioso (10). Como lo explica el propio Francisco Varela en el prólogo de la segunda edición de De Maquinas y de Seres Vivos (1996), la noción de Autopoiesis se usó (y abusó) como metáfora en muchos campos alejados de la biología y de los fenómenos para los cuales la noción había sido creada. Varela siempre se sintió un poco incómodo con esas metáforas, pero no por ello abandonó este campo de la teoría. De hecho en la última década había retomado tanto el trabajo teórico como el experimental. En la teoría rehizo las simulaciones originales del protobio (el modelo computacional de un sistema autopoiético mínimo) (11) en ambientes más modernos (12) que el histórico, y añorado IBM 360 de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas en el cual las simulaciones originales fueron hechas en 1973 con la programación de R. Uribe. También participó en teorías algebraicas de sistemas autopoiéticos para el reconocimiento de formas (13), y con estas publicaciones entró de lleno al campo de la Vida Artificial (Artificial Life) (14). En la parte práctica colaboró con P.L. Luisi en experimentos de biogénesis reminiscentes de los clásicos experimentos de Fox y Oparin (15). Para los futuros cultivadores de este arte, es decir la simulación, formalización o síntesis de novo de los seres vivos, es importante hacer notar que últimamente Varela afirmaba que él creía que el problema era extremadamente difícil ya que requería una nueva forma de pensar y hacer ciencia.

La Enacción. Las lecturas demasiado rápidas de De Maquinas y de Seres Vivos suelen ser peligrosas, ya que no permiten entender la noción de acoplamiento estructural, por la cual las características de los seres vivos aparecen congruentes con el mundo que los contiene. Justamente para ayudar a clarificar la noción de acoplamiento estructural, cuando se aplica a los organismos dotados de sistemas nerviosos, Francisco Varela desarrolló su noción de Enacción (16). En una frase me atrevo a decir que la enacción es un concepto que es cercano al Umwelt de Von-Uexkull, la epistemología evolutiva de Piaget y el acoplamiento estructural de la Autopieisis. En la cognición enactiva los "objetos" son generados por el comportamiento de los organismos (17). Esta noción puede parecerle a muchos demasiado constructivista y una herejía si se cree que la ciencia trata de objetos "objetivos" independientes del observador. Obviamente que Varela no creía eso, su visión de la ciencia era justamente una visión constructivista de la realidad que nos rodea. Pero, poco a poco, este tipo de ideas ha ido ganando adeptos especialmente en el campo de la robótica donde por razones prácticas, y no por inclinaciones epistemológicas, han descubierto que la noción de Inteligencia Situada es lo que se necesita para construir agentes (robots) realmente autónomos. Desde hace tiempo es aparente el hecho de que la inteligencia, a secas, construidas mediante poner más y mejores algoritmos en los robots no funciona. Ese enfoque nunca ha producido ningún robot ni remotamente inteligente (aunque sí muy caros). La Inteligencia Situada es un concepto que se enmarca directamente en la enacción o el acoplamiento estructural ya que afirma que los algoritmos, que deben ponerse en los robots, deben ser el resultado de la acción del robot en el mundo y no sólo de la creatividad de los programadores. Por esta razón es que Francisco Varela publicó varios trabajos sobre robots y cómo lograr que ellos fuesen intrínsecamente inteligentes (17).

El sistema nervioso entendido a través de las sincronías neuronales. En neurobiología es posible distinguir un hilo conductor claro a través de 30 años de investigación: entender el sistema nervioso como el operar de poblaciones de neuronas que están principalmente acopladas entre sí, y sólo tenuemente acopladas a estímulos externos. De hecho ya su proyecto de tesis de licenciatura en Biología, hacia 1967, era el estudio de cómo la acción conjunta de la excitación e inhibición en el sistema visual del sapo explicaba las propiedades de los campos receptivos (18). Esta visión sistémica y poblacional del operar del sistema visual no sólo no la abandonó nunca, sino que continuamente buscó métodos teóricos y experimentales para llevarla a cabo. La investigación que efectuó, también junto a Humberto Maturana a comienzos de los ochenta, en el sistema visual de aves (19) lo convenció ampliamente que las técnicas de registro de una (o muy pocas) neuronas a la vez tenían una limitación fundamental. Para completar esta presentación es importante destacar que ya durante su estancia en New York Francisco Varela había trabajado en electroencefalografía de humanos junto a A. Toro (20), donde habían desarrollado la idea de perceptual framing. Esta tendría una importancia posterior en el trabajo de Varela en Francia. Durante 1982-1984 trabajó, -sin ningún hardware especializado y usando filtros analógicos sacados de las películas de Flash Gordon,- junto a Michel Gho en perfeccionar la idea de framing que afirma que el aparente flujo continuo de nuestras percepciones está en realidad segmentado, o granularizado, por intervalos de 0.3-0.5 s donde se confunden el presente y el futuro (20). Estos experimentos con M. Gho, donde también participó L. Montecinos, deben considerarse como hitos importantes de sus resultados más acabados de 1996-2001. La promesa de poder usar otras tecnologías de registro neurofisiológico es una de las razones que explica su cambio de Chile a Europa en 1984. Inicialmente trabajó con un ícono de la neurofisiología del sistema visual, Wolf Singer en la influencia que la corteza visual ejerce sobre el núcleo geniculado lateral. Es decir, atacan un problema que, hasta el día de hoy, es un sostenido misterio: ¿cuál es la función de la conexión descendente córtico-talámica? (21). Francisco Varela me comentó que ese año fue fundamental en su vida como científico ya que decidió aceptar una oferta para trabajar en Francia y además había encontrado un excelente resonador/espejo/aliado respecto de sus ideas de correlaciones y sincronismos en ensembles neuronales en la persona de Wolf Singer.

El sistema Inmune como sistema cerrado. En París Francisco Varela comenzó una serie de publicaciones sobre una re-interpretación del sistema inmune. Expandiendo reflexiones que ya había hecho con Nelson Vaz en 1978 (22) comenzó a ver al sistema inmune no como un ejército que defiende el cuerpo contra elementos extraños sino que como un conjunto de poblaciones celulares que le dan coherencia operacional a los sistemas autopoiéticos multicelulares. En esencia aplicó la noción de clausura operacional, un concepto central de la autopoiesis y de la biología del conocer, y algunas herramientas de los modelos matemáticos del sistema nervioso a la inmunología (23). Esta re-interpretación tuvo un gran auge cuando un importante inmunólogo, A. Coutinho, se transformó en un convencido de este nuevo punto de vista con Varela (24). En esta línea de trabajo trabó amistad con J. Stewart una personalidad muy diferente a la suya, pero con similares inclinaciones teóricas y matemáticas, respecto de la Biología.

Los ensembles neuronales. En París, sus estudios neurofisiológicos tuvieron un comienzo lento, cuando se les compara con la enorme pujanza que ellos adquirieron en los últimos cinco años. Junto a Adrián Palacios y a Serge Neuenschwander hicieron varios trabajos sobre el sistema visual de las palomas (25). Especialmente relevante, para lo que vendría después, es el estudio sobre la sincronías de las respuestas neuronales en el tectum de la paloma (26). Este trabajo muestra en forma embrionaria todas las ideas teóricas que después fueron implementadas por Francisco Varela y sus colaboradores en el estudio de la electroencefalografía en humanos. Hacia 1994 el laboratorio de Varela comienza a familiarizarse con la electroencefolografía de muchos canales. Este campo es altamente competitivo y muchos laboratorios trabajan en él. Justamente una de la contribuciones de Varela fue su enfoque teórico-matemático a las señales de EEG, ya que comenzaron a estudiar estas señales con las nuevas técnicas de sistemas dinámicos no-lineales y del análisis tiempo-frecuencia que los físicos habían desarrollado en la década anterior para estudiar series de tiempos y el fenómeno del caos (27). Inicialmente el trabajo fue lento y tuvieron que construir bastantes ladrillos del edificio. Pero el trabajo sistemático comenzó a dar frutos, y a una enorme velocidad, en 1998 (28), cuando pudieron predecir ataques epilépticos con varios minutos de antelación. La contribución de Francisco Varela en este campo no sólo es metodológica, es decir generar la aplicación correcta de las nociones del análisis no-lineal a señales de EEG (ideas tales como dimensión de encaje o la dimensión de correlación). Un factor importante es la generación de un trasfondo teórico entendible sobre el operar de los grupos (ensembles) neuronales y cómo la dinámica de estos ensembles puede afectar la percepción temporal (29).

La Biología de lo Personal. Francisco Varela nunca perdió de vista que la verdadera razón por la cual se estudia el sistema nervioso es para entender los fenómenos "superiores" como la Conciencia y la naturaleza del Yo. Es cierto que la mayoría de los neurobiólogos creen que estos temas están más allá de la ciencia empírica; pero Varela siempre trabajó para mostrar que es posible "hacer ciencia" con estas entidades tan difusas. Tan tempranamente como en 1971 ya publicó algunas ideas sobre la naturaleza de lo que llamamos conciencia (30), y nunca abandonó esas ideas. En los últimos 10 años, hizo de este tema una preocupación absolutamente central. Junto a Evan Thompson publicó una serie de trabajos sobre la naturaleza enactiva y neurobiológica de la conciencia (31). Además se convirtió en Editor del Journal of Consciousness Studies. Dado lo importante que fue para Francisco Varela esta última etapa, trataré de mostrar de donde nacía su preocupación. En el campo de la sicofísica es común usar percepciones que generan ilusiones. Cada ilusión es una configuración de estímulos visuales que puede generar al menos dos percepciones contradictorias a quien mire esta configuración (el observador X). Usualmente un experimentador externo, usando argumentos fuera del dominio de la configuración visual o de la biología del observador X, puede clasificar estas percepciones y asignar una percepción "correcta" y otra "equivocada". Pues bien, cuando un observador X logra ver la configuración "equivocada" es este observador X el que tiene la experiencia. En teoría no hay nadie más en todo el universo que, en ese momento y lugar, puede tener esa experiencia. Es decir X tiene algo que para la ciencia occidental es inaccesible ya que es un fenómeno único y privado al cual el experimentador externo no tienen acceso y que sólo existe fragmentariamente por algunos instantes. En otras palabras, la percepción "equivocada" sólo existe para una persona y esta percepción está fuera del mundo fenoménico del experimentador. ¿Será posible hacer ciencia de esta situación tan etérea? Francisco Varela creyó que sí era posible, pero que para ello se requería fundar una biología de "lo personal" (de la primera persona era la expresión que usaba Varela), es decir una biología que considerara como relevante las experiencias, cuando son experienciadas desde el propio observador (32). Esta convicción, de que el ámbito interno es fundamental, lo llevó incluso a publicar una descripción de su enfermedad y posterior transplante de hígado (33).

Reflexiones finales. Una de las razones por las cuales la partida del Francisco Varela ha sido tan dura para tantos de sus amigos y discípulos es que justamente partió en el momento en que estas importantes ideas, que Varela había incubado y desarrollado por al menos veinte años, comenzaban a dar sus frutos. No por nada un mes antes de su partida Francisco y sus colaboradores pudieron ver publicado un artículo en Nature Neuroscience donde exponían las ideas generales de su aproximación los estudios electroencefalográficos y la posibilidad de haber generado una ventana a los procesos mentales (34). Sus últimos años en París, aquejado de una grave enfermedad (que demandó un transplante de hígado) mantuvo una actividad académica intensa y creativa. Este período en su vida debe servirnos a todos como un profundo punto de reflexión y de ejemplo a seguir. Además siempre fue obvio que a Francisco Varela le gustaba hacer ciencia, es decir se entretenía ya fuese con los experimentos o las ideas. Por ejemplo una vez consideró que las ideas metafísicos de Rupert Sheldrake sobre los Campos Morfogenéticos eran disparatas, realmente lo eran, y generó un experimento para probarlas (35). Otro aspecto importante lo constituyó su formación de científicos jóvenes. En su paso por Chile, 1980-1984, tuvo una importancia fundamental en la formación de una generación completa en la Facultad de Ciencias de la Universidad de Chile (John Ewer, Vivian Budnik, Michel Gho, Juan-Carlos Letelier, Gonzalo Marín, Jorge Gollowasch, Francisco Aboitiz, Alfredo Kirkwood, Jorge Mpodzis, Frank Samson). En Francia esta actividad formativa sólo aumentó de ritmo, llegando a crear un pequeño ejército de científicos comenzando con su larga y fructífera colaboración con Adrián Palacios y Serge Neuenschwander.

En este apretado vuelo de pájaro sobre su vida he dejado una enorme laguna; su relación con el budismo y su amistad con Tenzin Gyatso, el actual (14avo) Dalai Lama. Otros, que sí conozcan este aspecto, podrán escribir con más propiedad sobre este aspecto de su vida donde fue extraordinariamente serio.

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Una bibliografia completa, y análisis de la obra de Francisco VARELA se puede encontrar en:
http://www.enolagaia.com/VARELA.html o en su propio sitio: http://web.ccr.jussieu.fr/VARELA

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