La rápida integración de la inteligencia artificial (IA) en los procesos cognitivos profesionales, educativos y cotidianos ha creado una dinámica dual de crecimiento cognitivo y atrofia cognitiva. Este estudio presenta un marco teórico y cuantitativo unificado para analizar estas tendencias opuestas y su equilibrio, conceptualizado como el modelo de co-evolución cognitiva. El modelo interpreta la interacción humano-IA como un proceso no lineal en el que el compromiso reflexivo mejora las habilidades metacognitivas, mientras que la sobredelegación a la automatización reduce la autonomía analítica. Para cuantificar este equilibrio, el documento propone el índice de sostenibilidad cognitiva (ISC) como una medida compuesta que integra cinco parámetros de comportamiento que representan autonomía, reflexión, creatividad, delegación y dependencia. Ejemplos de simulación e ilustraciones específicas del dominio, incluido el caso de los desarrolladores de software, demuestran cómo los valores del ISC pueden revelar zonas cognitivas distintas que van desde la atrofia hasta la sinergia. Basándose en estos hallazgos, el documento desarrolla el marco de gestión cognitiva aplicada, que vincula el monitoreo cognitivo con intervenciones adaptativas a niveles individuales, educativos, profesionales e institucionales. Los resultados destacan la necesidad de que las organizaciones y los responsables de políticas monitoreen la sostenibilidad cognitiva como un indicador estratégico de la transformación digital. Mantener el ISC por encima del umbral de sostenibilidad asegura que la automatización mejore en lugar de reemplazar el razonamiento humano, la creatividad y la responsabilidad ética. El estudio concluye esbozando desafíos metodológicos y direcciones futuras de investigación hacia una ciencia cuantitativa de la sostenibilidad cognitiva y ecosistemas humano-IA co-evolutivos.