Innholdsfortegnelse for LA NEUROCIENCIA DEL APRENDIZAJE i National Geographic Especiales

El entorno del ser humano está en continuo cambio por lo que este necesita flexibilidad para adaptarse con éxito a él —sobrevivir, alimentarse, reproducirse—y para afrontar nuevos escenarios, exigencias y tareas. Frente a un medio cambiante, la evolución ha producido un cerebro sensible a los acontecimientos externos, que se basa en lo que sucedió antes, que anticipa y detecta variaciones respecto a lo esperado, y que reacciona para sobrevivir y obtener un mayor bienestar. Algunos sucesos son intrascendentes o inocuos y se ignoran. Otros, por el contrario, son muy relevantes y quedan grabados durante mucho tiempo en la memoria, constituida por cambios moleculares en las sinapsis o uniones entre las neuronas, las principales células del sistema nervioso, y en los circuitos que estas conforman en nuestro cerebro. Buena parte de…

El olvido desempeña una importante función en el aprendizaje. De hecho, muchas de las cosas que sabemos del aprendizaje y la memoria surgen de la investigación sobre el olvido y la amnesia. Los estudios experimentales de la memoria comenzaron con las primeras investigaciones de laboratorio sobre el olvido de listas de palabras aprendidas. A finales del siglo xix, el psicólogo alemán Hermann Ebbinghaus creó listas de palabras sin sentido que hacía aprender a sus voluntarios para comprobar cuáles recordaban en varias pruebas distribuidas a lo largo del tiempo. Hacia 1885 construyó las primeras curvas del olvido y estableció las primeras leyes de la memoria. Sobre los trabajos de Ebbinghaus se basaron las investigaciones de otros dos psicólogos alemanes, Georg Elias Müller y Alfons Pilzecker, quienes entre 1892 y 1900 desarrollaron…

El entorno, la educación y la cultura también modifican el funcionamiento del cerebro humano. Así, el de las personas que se han criado y viven en una ciudad reacciona de forma diferente a situaciones de estrés social que el de quienes se han criado o han vivido la mayor parte de su vida en el campo. En 2011 el psiquiatra alemán Florian Lederbogen descubrió que los habitantes de las ciudades muestran mayor actividad de la amígdala cerebral en situaciones de estrés interpersonal. La amígdala es una estructura del lóbulo temporal que interviene en las reacciones ante acontecimientos relevantes, principalmente de carácter negativo, es sensible a señales de amenaza o peligro, y genera, junto con otras regiones cerebrales, la emoción del miedo. Su mayor actividad en los habitantes de las ciudades…

Como se ha visto, cuando la frecuencia o la intensidad de la estimulación que recibe una neurona aumenta o disminuye, se produce un fortalecimiento o debilitamiento de sus conexiones. Estos cambios alteran la función y la estructura de los circuitos neurales a través de una serie de mecanismos moleculares que ocurren en paralelo y secuencialmente. Uno de ellos es la transcripción genética y la síntesis de proteínas que es la base de la consolidación de la memoria durante períodos prolongados de tiempo. La forma en la que el aprendizaje reorganiza el cerebro sigue un número limitado de procesos similares a los que se dan en el desarrollo del sistema nervioso, en la respuesta a las lesiones y en buena parte del funcionamiento habitual de la célula. Conocer estos cambios ha…

Los datos funcionales, procedentes de la resonancia magnética funcional, de la electroencefalografía o de la magnetoencefalografía se procesan matemáticamente mediante técnicas, como las derivadas de la teoría de grafos o de gráficas. Esta consiste en el empleo de grafos o conjuntos de vértices o nodos conectados por líneas, aristas o ejes que representan la interconectividad entre diferentes regiones cerebrales. Una de sus medidas es la centralidad, que indica la relevancia de un nodo o vértice que constituye el elemento central de las redes en un módulo o población neuronal. En el nodo confluye la información de distintos grupos de fibras, representadas como ejes o aristas que indican las relaciones entre los elementos de una red y los nodos de un módulo, así como las relaciones entre los nodos de ese…

En la segunda mitad del siglo xx se intentaba identificar qué tipo de sinapsis presentaba cambios persistentes en su actividad, consistentes en aumentos en los potenciales postsinápticos, como consecuencia de la estimulación repetida (tetanización). Sin embargo, estos aumentos eran muy breves e incapaces de sostener procesos de aprendizaje. El descubrimiento de la potenciación a largo plazo en sinapsis del hipocampo por Terje Lømo, un ejemplo de la cual se muestra a continuación, fue uno de los avances clave en la neurociencia del aprendizaje. Los potenciales postsinápticos de la neurona de la región CA3 del hipocampo se mantienen en un valor bajo hasta que se inicia la tetanización. Se observa entonces una elevación de los potenciales postsinápticos o potenciación postetánica (PTP), seguida de un mantenimiento de los potenciales que presentan una…

En las artes escénicas se puede encontrar otro ejemplo de la alteración de la estructura y la función del cerebro. En 2015 la neurocientífica Yuliya Nigmatullina y sus colaboradores del Imperial College de Londres descubrieron que la práctica del ballet clásico reduce el vértigo y las respuestas del sistema vestibular a la rotación rápida y continua de la cabeza. Este sistema, que se encuentra en el oído interno, es uno de los responsables del mantenimiento del equilibrio. En la mayoría de las personas el giro rápido de la cabeza o de todo el cuerpo provoca de forma automática sensaciones de vértigo y mareo, que son menores y mucho más breves en quienes han practicado ballet clásico desde al menos los seis años. Su cerebelo, muy implicado en la coordinación del…

La optogenética, desarrollada por el psiquiatra, neurobiólogo y bioingeniero estadounidense Karl Deisseroth en la Universidad de Stanford, sirve para activar o desactivar las neuronas con haces de luz durante milésimas de segundo sin afectar a las células vecinas. Se basa en canales iónicos de membrana activados por la luz y asociados a otras proteínas que ejercen de interruptores moleculares de la actividad celular. Se introducen genes en el ADN del ratón, transportados por un virus de baja toxicidad, que no altera el funcionamiento celular y que, al infectar al animal, codifican o expresan canales iónicos sensibles a la luz de una determinada longitud de onda. Por ejemplo, se puede inyectar un adenovirus para expresar el receptor canalrodopsina-2 (ChR2) más una proteína fluorescente amarilla. Ese receptor es un canal de sodio…

Sin memoria no hay aprendizaje. Esta se forma cuando los estímulos sensoriales se procesan en el tálamo y la corteza cerebral y siguen hasta el hipocampo y las regiones adyacentes del lóbulo temporal donde se constituye la primera huella transitoria de memoria. A partir de la interacción entre el hipocam-po y la corteza cerebral se produce el almacenamiento a largo plazo en las conexiones sinápticas de las neuronas de la corteza cerebral de asociación. Estas neuronas forman las redes que conservan las huellas de memoria. La recuperación de los recuerdos a largo plazo depende de la corteza prefrontal. CONSOLIDACIÓN Parte de la información a corto plazo se convierte en memorias a largo plazo que pueden durar días, semanas o toda la vida. MEMORIA A LARGO PLAZO Los recuerdos se almacenan…

Podemos seguir aprendiendo durante el sueño. Como es sabido existen tres etapas en el aprendizaje y la memoria: la codificación o adquisición de información, la consolidación de lo aprendido y la recuperación. Pues bien, parte de la consolidación ocurre en el transcurso del sueño, una fase durante la cual fortalece las huellas de la memoria a través del rebobinado o reactivación de lo aprendido durante la vigilia. Durante la codificación, la información alcanza el hipocampo desde la corteza cerebral. En el hipocampo se forma una huella de memoria de duración breve (representada por líneas gruesas en el esquema del hipocampo de la primera fase de vigilia). Durante el sueño de ondas lentas, no REM, las huellas del hipocampo se reactivan (rebobinado) y dirigen un sistema activo de consolidación sináptica o…

En el hipocampo existen neuronas especializadas en responder de forma selectiva a señales espaciales. El neurocientífico estadounidense John O’Keefe, del University College de Londres, y sus colaboradores descubrieron las llamadas neuronas de lugar en el hipocampo de las ratas, además de otras con funciones espaciales relacionadas. Son células que poseen la propiedad de descargar con mayor frecuencia cuando el animal se encuentra en un lugar concreto. Descargan según la distancia a dicho lugar y pueden construir mapas de posición en el cerebro útiles para el seguimiento de rutas. En el ser humano el hipocampo derecho cumple funciones similares. Allí se han encontrado neuronas que dan respuesta selectiva a la posición en el espacio y a la meta de un recorrido, que pueden reactivarse al planificar o recordar la ruta, o…

Se pueden borrar huellas de memoria silenciando neuronas que codifiquen recuerdos emocionales negativos mediante técnicas optogenéticas, aunque su utilización en el ser humano plantea muchas dificultades. Así, para acabar con un miedo persistente, hay que saber qué neuronas están interviniendo y estas deben expresar receptores que puedan ser activados por haces de luz. Para silenciar las neuronas, se usarían receptores aniónicos que, al ser activados, bombearían iones de cloro (Cl–) dentro de la célula, provocarían hiperpolarización del potencial de membrana y frenarían así la capacidad de producir potenciales de acción. Se podría inocular, en la amígdala lateral, a través de nanopartículas, un virus que contenga los genes que expresan tales receptores. Al emitirse la luz dirigida a dicha región en el momento de presentarse el estímulo que provoca miedo, se…