El cerebro ante el proceso del aprendizaje Apuntes

El cerebro ante el proceso del aprendizaje Apuntes recientes en la Neurobiología del aprendizaje Dr. Eloy González Vera Doctor en Medicina Maestría en Neuropsicología Profesor del Consorcio Universitario Señor de Sipán y César Vallejo Director del Programa de Maestría en Educación con Mención en Docencia y Gestión

El Sistema Nervioso Central en el Proceso del Aprendizaje Ev olu ció n N atu Ap + ral ren diz aje Me + mo ria Adaptan a los seres vivos Un fenómeno generalmente inferido a partir de esos cambios, da a nuestras vidas un sentido de continuidad. A las modificaciones inciertas del medio ambiente La experiencia produce cambios en el sistema nervioso (SN) que pueden ser duraderos y se manifiestan en el comportamiento de los organismos.

APRENDIZAJE ORGANIZACIÓN DE AFECTOS CONOCIMIENTOS Y VALORES EN ESTRATEGIAS PERSONALES Y SOCIALES DE CODIFICACIÓN DE INFORMACIÓN EN CODIFICACIÓN DE CODIFICACIÓN SENTIMIENTOS CONCEPTOS PROCEDIMIENTOS DE ACCIÓN EDUCACIÓN INFORMAL Y FORMAL

Experiencia y aprendizaje

EL M O D E L O DE L U R I A (1974)

ESTRUCTURA DEL CEREBRO HUMANO El cerebro humano está formado por la red de neuronas que regulan todas las actividades conscientes e inconscientes de nuestra vida.

ESTRUCTURA DE LAS CÉLULAS NERVIOSAS (NEURONAS) • Las células nerviosas o neuronas tienen un cuerpo (soma) de ahí parten las dendritas y el axón. • Por medio del axón, las neuronas establecen conexiones llamadas sinapsis con otras neuronas al objeto de transmitirles las informaciones pertinentes y adecuadas a cada momento de nuestras vida cotidiana. • Existen varios millones de neuronas y cada una de ellas puede conexionar con otras 10 mil células nerviosas. • La misión de las neuronas es trasmitir información de un punto del Sistema Nervioso a otro mas o menos distante. • Así se forma una gran red informativa.

TRANSMISIÓN DE LOS ESTÍMULOS NERVIOSOS • Los estímulos o impulsos nerviosos se generan o nacen en el cuerpo (soma) de las neuronas y se propaga por el axón a una gran velocidad (50 metros por segundo). Es algo muy parecido al paso de la corriente eléctrica por un cable. • Cuando el axón conecta o sinapta con las dendritas de otras neuronas vecinas le trasmite el MENSAJE originado en el cuerpo celular

ESPACIO O HENDIDURA SINÁPTICA • Se sabe que entre la parte final del axón de una neurona y las dendritas de las neuronas con las que conexiona hay un espacio llamado espacio sináptico. • Cuando el estímulo o impulso nervioso que viaja por el axón llega a su parte final se liberan unas substancias químicas denominadas TRANSMISORES • A su vez se unen o acoplan a otras substancias llamadas RECEPTORES existentes en las dendritas de las neuronas vecinas, para así poder transmitir o propagar los estímulos nerviosos de una neurona a las otras.

TRANSMISORES Y RECEPTORES • En esta figura vemos 2 transmisores diferentes (uno triangular y otro circular) uniéndose o acoplándose a sus correspondientes receptores de su misma forma y tamaño. • Los receptores son proteinas fabricadas para reconocer SOLO a sus transmisores específicos. • Los receptores son por tanto como cerraduras que SOLO admiten la llave auténtica (transmisor).

El citoesqueleto de las neuronas • Es muy importante en el soporte de organélos y en la mantenimiento de la configuración y función celular.

El citoesqueleto • Los neurofilamentos (3 a 5 nm. de diámetro) están compuestos de dos bandas de actina G polimerizada en espiral. • Los microtúbulos neuronales las proteínas asociadas a ellos facilitan el ensamble y les dan estabilidad. • Los microtúbulos Modifican la forma celular al cambiar su longitud por depolimerización o polimerización, o por adición de nuevos microtúbulos.

13 protofilamentos forman un microtúbulo actina globular Protofilamento Microtúbulo protofibrilla Neurofilamento

Lo nuevo en Neurobiología del Aprendizaje y la Educación Bases científicas para el trabajo en la escuela con niños sin trastornos y los considerados especiales

Premisas importantes • La variedad de interacciones entre las neuronas y su extraordinaria complejidad permiten generar diversas respuestas adaptativas • Un concepto necesario: Lo innato es básicamente biológico y lo adquirido reconoce una base social y cultural

• Las sinapsis juega un papel muy importante en la integración de tales funciones • Las conexiones que hacen posibles las funciones primitivas están biológicamente franqueadas. En el caso de las funciones superiores el franqueamiento fisiológico debe basarse en el uso y la continuidad.

NIHILISMO TERAPÉUTICO = NATURALEZA HICIERA LO SUYO Pero hoy se habla de la REHABILITACIÓN COGNITIVA Partimos entonces de tres conceptos básicos : 1. NEUROPLASTICIDAD. 2. REDUNDANCIA DE SISTEMAS. 3. PSICOESTIMULACION

Concepto de neuroplasticidad • Es la propiedad que poseen las células nerviosas de reorganizar sus conexiones sinápticas y modificar los mecanismos bioquímicos y fisiológicos implicados en su comunicación con otras células como respuesta a la pérdida parcial de sus neuritas, a la presencia mantenida de cambios en sus aferentes neurales, o a la actuación local sobre ellas de diversos agentes humorales

• Se calcula que desde la infancia se produce una pérdida diaria, irregular e irreversible, de unas 50. 000 neuronas. • Esta pérdida se va compensando en parte merced al fenómeno de neuroplasticidad, que consiste en el desarrollo de estructuras y funciones nuevas en determinadas neuronas, mediante el establecimiento de nuevas conexiones sinápticas a través de la formación de nuevos árboles dendríticos.

Investigaciones al respecto: 1 • En 1949, el psicobiólogo canadiense Donald Hebb propuso la plasticidad asociativa como el mecanismo por el que la coincidencia de actividad pre y postsináptica podría modificar las conexiones neurales en determinadas estructuras del cerebro. • En 1966, en el laboratorio de Per Andersen, en Oslo, el noruego Terje Lomo observó por primera vez que breves trenes de estímulos incrementaban la eficacia de la transmisión en las sinapsis del hipocampo, en conejos anestesiados. • En 1973 y en el mismo laboratorio, Lomo y el británico Timothy Bliss descubrieron que una estimulación de frecuencia moderadamente alta producía incrementos estables y duraderos de la respuesta postsináptica, lo que se denominó potenciación sináptica largo plazo (PLP).

Investigaciones al respecto: 2 • Estudios posteriores in vitro confirmaron que se trataba de un fenómeno no sólo duradero, sino también de inducción rápida y con características asociativas y de especificidad de estímulos, lo que convertía a la PLP en un buen candidato a mecanismo celular del aprendizaje y la memoria.

Las nuevas investigaciones del 2004: a) • Diferentes trabajos actuales sobre iniciación y mantenimiento de la plasticidad sináptica en el hipocampo muestran que tanto el aprendizaje como la PLP artificialmente inducida producen cambios morfológicos en las espinas dendríticas, que podrían constituir la base estructural de la memoria. • Se ha demostrado que, en milisegundos, la activación de las sinapsis pertinentes da lugar a una liberación de un neurotransmisor que a su vez activan dos receptores postsinapticos: AMPA (alfa-amino-3 -hidroxy-5 -metil-4 isoxazole propionic acid) y, en segundos, los NMDA (Nmetil-D-aspartato) bloqueados por los iones Mg 2+, permitiendo entonces un gran influjo de Ca 2+ a través de los canales de esos receptores

Las nuevas investigaciones del 2004: b) • Ello, a su vez, origina la activación de cinasas que, modulando determinados sustratos, por un lado, inducen cambios en el citoesqueleto de la neurona en el plazo de minutos y, por otro, activan factores de trascripción de ARNm y síntesis de proteínas receptoras AMPA, las cuales migran hacia los lugares modificados y, en el plazo de horas, se insertan en la membrana y contribuyen a la estabilización de los cambios habidos en el citoesqueleto de la neurona postsináptica • En todo este proceso, llama especialmente la atención la celeridad (minutos) con la que el aprendizaje es capaz de producir cambios morfológicos en el Sistema Nervioso.

Las nuevas investigaciones del 2004: c) • En los cambios del citoesqueleto que acabamos de mencionar parecen desempeñar un papel crítico las Rho GTPasas, enzimas también implicadas en los cambios morfológicos de dendritas y axones durante el desarrollo embriológico del SN. Estas enzimas se sitúan en el centro de la compleja cascada molecular postsináptica que se desencadena durante la PLP. • Pueden activarse o desactivarse por las diferentes señales moleculares que tienen su origen en la membrana postsináptica y, a su vez, mediante otras señales moleculares activadoras y desactivadoras, controlan la polimerización de la actina, proteína esta última implicada críticamente en los cambios estructurales del citoesqueleto

Las nuevas investigaciones del 2004: d) • La actina, además de proporcionar un andamiaje para las sinapsis, presenta un equilibrio entre dos formas moleculares (F y G) que determinan el tamaño de las espinas dendríticas. • En el hipocampo de estudios experimentales, las frecuencias altas de estimulación (tetánicas) derivan el equilibrio hacia la forma F, lo que alarga las dendritas e incrementa la zona de ligamiento postsináptico. • Las bajas frecuencias de estimulación tienen el efecto contrario, derivando el equilibrio hacia la forma G y disminuyendo la longitud de las espinas, por lo que el mecanismo de plasticidad parece ser bidireccional

Las nuevas investigaciones del 2004: e) • En definitiva, para establecer el aprendizaje, el SN utiliza parte de los mismos mecanismos que conforman la estructura básica de las neuronas durante el desarrollo embrionario. • La repetición hace que esos cambios persistan y puedan activar la maquinaria anteriormente descrita y dar lugar a síntesis de nuevas proteínas y cambios estructurales.

Secuencia de iniciación y mantenimiento de la plasticidad sináptica. La liberación presináptica de glutamato activa receptores AMPA (1) permitiendo la entrada de Na 2+ en la neurona postsináptica, que se despolariza. Esta despolarización permite la entrada adicional de Ca 2+ en la neurona, al eliminar el bloqueo por Mg 2+ de los receptores NMDA activados por el glutamato (2) o al activar otros receptores de glutamato dependientes de voltaje (2’). La entrada masiva de Ca 2+ en la neurona postsináptica activa proteína-cinasas (3) que, modulando determinados sustratos que regulan el citoesqueleto, inmediatamente inducen cambios morfológicos en la neurona, y generan nuevas regiones sinápticas (4). Al mismo tiempo, se regulan factores de trascripción en el núcleo de la neurona postsináptica (4’), con lo que se induce la síntesis de ARNm y nuevas proteínas (5), que son capturadas por las sinapsis activas, se insertan en sus membranas, y estabilizan los cambios habidos en el citoesqueleto (modificado de Lamprecht y Le. Doux, 2004).

CONCEPTO DE PSICOESTIMULACIÓN • “un conjunto de estímulos generados por la neuropsicología intervencionista con finalidad rehabilitadora”

La naturaleza del hombre es por todo el universo idéntica, y tanto yerra el que suponga al hombre del Norte incapaz de las virtudes del’ Mediodía, como el de corazón canijo que creyese que al hombre del Sur falta una sola siquiera de las cualidades esenciales del hombre del Norte. JOSÉ MARTÍ