Neuropsicología y aprendizaje

DRA. LILIANA GONZÁLEZ BENÍTEZ

Introducción

Desde los avances científicos contemporáneos, especialmente la imagenologia moderna, queda cla- ro que el aprendizaje humano se genera en la corte- za cerebral, como producto del trabajo conjunto e integrado de sus diferentes áreas, a partir de atribu- tos intraconstituidos (arquitectura cortical) y su fun- cionamiento a través de operaciones básicas a las cuales se aplican estructuras simbólicas que repre- sentan el contenido de nuestra experiencia; Estas estructuras simbólicas se denominan REPRESEN- TACIONES MENTALES, construidas con el fin de codificar, procesar y almacenar nuestra experiencia. Por lo tanto, el aprendizaje es el proceso por el cual adquirimos conocimiento y el almacenamiento y evo- cación del mismo, esta constituido por el proceso de memoria.

De como se desarrolla y se produce el proceso de aprendizaje, se sabe que cada célula contiene en su ADN el programa de organización y función de proteínas que configuran sus rasgos morfológicos y funcionales específicos y que constituyen su ME- MORIA GENETICA.

La memoria genética de las células nerviosas NEURONAS se caracteriza por la capacidad de re- gistrar información y comunicarla. El registro de infor- mación por parte de las neuronas es posible, si están dadas ciertas condiciones, pero indispensablemente la información recién llegada a ellas, debe dar lugar a modificaciones metabólicas; a medida que la neuro- na recibe repetidamente un tipo de información cualitativamente uniforme, va modificando sus carac- terísticas de funcionamiento de modo que posibilitan la capacidad para transmitir eficaz y eficientemente una calidad determinada de información. Este es el rasgo NEUROBIOLOGICO distintivo del aprendizaje.

Estas modificaciones experimentadas por las

neuronas, se recogen en el concepto de plasticidad sináptica o NEUROPLASTICIDAD, fenómeno que ex- plica, por ejemplo, la capacidad de aprendizaje y pro- ducción intelectual de un niño o joven, en compara- ción con la capacidad de un adulto mayor.

El concepto de neuroplasticidad, específicamente se refiere a las modificaciones que se pueden dar a corto – y más importante para el aprendizaje- a largo plazo en los mecanismos de comunicación interneuronal o SINAPSIS.

Neuroplasticidad

Las investigaciones sobre plasticidad sináptica, su- gieren la existencia de tres fases incluidas en la géne- sis y desarrollo de las neuronas, sus conexiones y en su mantenimiento subsiguiente que la hacen posible: La primera fase esta dirigida a la formación sináptica que se produce en los estadios tempranos del desarrollo embriológico, que esta bajo el control

de procesos ontogenéticos.

La segunda fase, se refiere al fino ajuste de las sinapsis nuevas, que se dan durante periodos críti- cos del desarrollo, en los que las neuronas necesi- tan un patrón de actividad apropiado, producido ha- bitualmente por la interacción con el entorno.

Un tercer estadio, induce la regulación de la efectivi- dad sináptica transitando de modificaciones morfológicas y funcionales de corto a largo plazo, como producto de experiencias espontáneas o pedagógicas individuales.

Primera fase

El programa o memoria genética inicia muy tem- pranamente la conformación del sistema nervioso; aproximadamente a la cuarta semana de gestación ya tenemos una estructura básica llamada TUBO NEURAL, de la cual se van a derivar y posteriormen- te diferenciar todos los elementos y componentes del sistema nervioso, en un proceso de segmenta- ción de dicho tubo (ver tabla Vesículas embrionarias encefálicas).

En la sexta semana, las células que van a dar origen a las neuronas, NEUROBLASTOS, se repro- ducen en mas de 4.000 por segundo (mil millones por día), durante tres meses, en la porción cefálica del tubo neural o encéfalo. Tal cantidad de neuroblastos, parecen «asegurar» inicialmente, que no falten neuronas en esta zona, ni la oportunidad de conexión entre ellas. Mas tarde, sobrevendrá un periodo de ajuste, en la cual se produce una muerte

VESÍCULAS EMBRIONARIAS ENCEFÁLICAS

neuronal programada – APOPTOSIS SELECTIVA- cuando él numero final de neuronas y sus conexio- nes, son suficientes para los campos de actuación específicos.

Es así como al nacer, se han muerto ya, al rede- dor de la mitad de las neuronas producidas inicial- mente; En el adulto joven unas 10.000 neuronas mueren cada día y tradicionalmente es conocido que el proceso de envejecimiento se caracteriza por per- dida de tejido cerebral.

Paralelamente a este evento, los neuroblastos empiezan a desplazarse hacia su localización defi- nitiva: MIGRACION NEURONAL.

Es en la corteza cerebral, donde este proceso ad- quiere su mayor complejidad; primero, por que la mi- gración neuronal debe hacerse de la profundidad a la superficie o periferia cortical, lo que permite darle la forma al cerebro. Segundo, la complejidad aumenta cuando la neurona debe encontrar con tal exactitud su destino especifico; existen dos teorías, no nece- sariamente excluyentes, para explicar este fenóme- no: las prolongaciones neuronales-AXONES- en cre- cimiento, son mecánicamente guiados por fibras gliales orientadas radialmente, dirigiendo las neuronas a su destino. De otra parte, la QUIMIOAFINIDAD, plan- tea que cada neurona viene «programada» para esta- blecer contacto con marcadores bioquímicos especí- ficos, como EL FACTOR DE CRECIMIENTO NEURAL.

De esta primera fase y su relación con el aprendi- zaje, podemos concluir que dará forma al encéfalo y a la estructura arquitectónica de la corteza cerebral, clave en los procesos de aprendizaje. La corteza ce- rebral característicamente quedara conformada por seis capas con disposición horizontal, cada una, con funciones especificas (aferencias, eferencias, asocia- ción intrahemisferica y asociación interhemisférica); De esta forma se estructuran áreas corticales que

posibilitan varias capacidades humanas básicas para el aprendizaje complejo, como la recepción, procesa- miento inicial y almacenamiento de estímulos visua- les, auditivos y somestésicos; además de la posibili- dad de interactuar con el entorno a través del movi- miento, ya que esta fase no ha terminado aun al mo- mento del nacimiento y se prolonga, de forma muy activa, durante el primer año de vida postnatal.

La ectopia de capas en algunas áreas corticales, se relaciona con trastornos de aprendizaje como la dislexia.

Segunda fase

Relacionada con el delicado ajuste de las nuevas conexiones interneuronales y donde ya no solo in- tervienen la memoria genética, sino la interacción plena con el entorno, referido, no solamente al am- biente externo del ser humano, sino al interior del organismo el entorno para el cerebro), y de donde procede información nueva que es transmitida e in- tegrada de acuerdo al programa genético neuronal.

La constante evolutiva del desarrollo neural, es la elaboración asociativa; ya que la corteza cerebral realiza funciones de alta complejidad que compren- den la recepción, la retención, la evocación de infor- mación, así, como su análisis y síntesis. Tal activi- dad necesita obligadamente la elaboración de for- mas de comunicación entre neuronas, evento cono- cido como SINAPTOGENESIS.

Se han demostrado contactos sinápticos muy tempranos en la vida fetal, que se van estableciendo paulatinamente durante el proceso de migración neuronal; en la neurona se forman prolongaciones desde su cuerpo o soma, llamados DENDRITAS Y AXONES, encargados de formar sinapsis especial- mente de tipo químico, caracterizadas por la utiliza-

ción de moléculas capaces de transmitir impulsos nerviosos, a través de fenómenos electroquímicos, conocidas como NEUROTRANSMISORES.

Los sitios de comunicación entre neuronas son una estructura biológica formada por un elemento PRESINAPTICO, que contiene las moléculas del neurotransmisor y un elemento POSTSINAPTICO, que contiene receptores específicos para el mismo. Al hacer contacto un axon con otra neurona, inme- diatamente se emiten señales bioquímicas que son posibles de evidenciar morfológica y fisiológicamente tempranamente, como cambios de posición, movi- mientos de succión, parpadeo y aun, patrones electroencefalográficos de ciclos de sueño-vigilia fetales.

La SINAPTOGENESIS se considera como un periodo critico en el desarrollo y posterior funciona- miento cerebral y por ende en la capacidad intelec- tual del ser humano, ya que las neuronas que no logren establecer conexiones apropiadas (eficaces y eficientes), desaparecen, fenómeno evidenciado desde el punto de vista neurobiológico, en la esca- sez y pobreza de conexiones neurales encontradas en personas con retardo mental.

La SINAPTOGENESIS es entonces, el mecanis- mo por el cual se estabilizan las conexiones y se establecen las redes de comunicación neural, que cada vez quedan incluidas en circuitos de mayor complejidad a medida que se recibe y procesa nue- va información. Es así, como la condición asociativa de la corteza cerebral se refleja en 100.000 millones de neuronas ( solo en la corteza cerebral), con capa- cidad de hacer 50.000 contactos cada una.

Posteriormente, cada red neural se encargara de procesar una información muy especifica provenien- te el entorno ( sonido, imagen, vibración, tacto, mo- vimiento de objetos), que se convertirá en conteni- dos de la memoria y de la cognición en general. Las redes neurales, están programadas con dos compo- nentes principales, cada uno dedicado a funciones básicas: la de sentir y la de actuar.

En la corteza posterior (sensorial) y la corteza anterior (motora), se almacenan memorias - esen- cialmente asociativas - ya que la información que contiene viene ya definida por las relaciones neurales, de tal forma, que la actividad de un circuito o red facilita la actividad de otro.

La disposición de estos circuitos, sé hace de manera vertical con relacion a la horizontalidad de las seis capas corticales, conformados básicamen- te por una neurona aferente (entrada de información),

una neurona de interconexión entre esta y la capa o capas correspondientes y una neurona eferente (sa- lida de información). Hoy se sabe, que aproximada- mente 10.000 circuitos conforman un MODULO CORTICAL y se supone la existencia de 2.000.000 módulos; estos, se encargarían de elaboraciones muy complejas de forma relativamente independiente y que al asociar e integrar sus productos crearían un ambiente cognitivo.

Los módulos corticales suelen operar de manera independiente de nuestro yo consciente y verbal; a lo que si tenemos acceso, es al producto de su tra- bajo, pero no a la elaboración misma de la informa- ción en ellos.

A lo largo de nuestra evolución, áreas de la corteza

cerebral se han especializado en funciones menta- les; esta especialización ha sido transmitida de ge- neración en generación, condición que contradice la teoría de «la tabula rasa» y que argumenta la com- prensible rapidez con la que un niño pequeño apren- de, por ejemplo, el lenguaje y nos aleja definitivamen- te de las formas de aprendizaje de otras especies.

La relacion de la segunda fase de desarrollo y el

aprendizaje es la capacidad de modificación neuronal, dada desde las redes operativas que dan cuenta de un cerebro equipado con los substratos sensorio- motores básicos para enfrentarnos y solucionar exitosamente los retos de aprendizajes simples o complejos, que desde el punto de vista evolutivo, son la creación de sistemas de representación, en una especie de «mosaico»cognitivo que proviene de nues- tros ancestros.

Tercera fase

Referida a ella, como la fase de regulación y potenciación de la efectividad sináptica representa- da en la transición anatómica y fisiológica de las redes de memoria FILETICA o antigua, a una memo- ria individual; en la neocorteza, no se alcanza la maduración plena o desarrollo máximo de este po- tencial hasta la juventud, pero se conserva probable- mente, toda la vida.

Es aquí, donde la experiencia pedagógica des- empeña un papel definitivo en este proceso. La me- moria filética representada en las áreas primarias de la corteza cerebral ( sensitivas y motoras), envían la nueva información a las áreas asociativas: áreas posteriores donde se configura la memoria perceptual; áreas anteriores, donde se configura la memoria motora.

La memoria perceptual contiene los conocimien- tos de hechos, objetos o conceptos, a través de un proceso de trascendencia de lo sensorialmente concreto a lo conceptualmente general, donde la base esta dada por la experiencia sensorial y su nivel mas alto, por el concepto: ABSTRACCIÓN que permite independizarnos de ella. Este transi- to es más comprensible desde las alteraciones de estas redes neurales, cuya lesión se asocia a las agnosias.

De igual forma, se trasciende de la memoria mo- tora filética, a un control, monitoreo y evaluación de la conducta FUNCION EJECUTIVA DE LOS LOBU-

LOS FRONTALES, con la memoria procedimental.

Las experiencias individuales múltiples, profusas y pertinentes, hacen posible una distribución de in- formación en la corteza cerebral, extensa y apropia- da para complejizar las redes neurales y que perma- nezcan toda la vida sujetas a expansión y recombinación de nuevas y antiguas experiencias, aunque también vulnerables al envejecimiento.

Para aprender, las experiencias se deben incor- porar a través de nuevas y mejores conexiones a una red neural preestablecida, donde lo nuevo evoca lo antiguo y por asociación y consolidación de infor- mación, se convierten en parte de la misma red.

Esta capacidad es máxima en los primeros años de vida, gracias a la mayor plasticidad neuronal, de allí, la importancia de un entorno enriquecido que provea al niño de la suficiente cantidad y calidad de estímulos.

Las modificaciones de las características de la transmisión y la efectividad sináptica, obedecen a un programa de organización –memoria genética– que posibilita la conducción y registro de informa- ción por parte de las redes neurales, conducente al perfeccionamiento de sus propiedades en la estructuración de una nueva memoria neural; produ- ciendo una transición evolutiva tanto a nivel indivi- dual como de la especie humana.

Este proceso se basa en un principio neuroquímico denominado POTENCIACION A LARGO PLAZO o facilitación de una vía (circuito o red), no excitada, a través de la excitación de sus neuronas constitu- yentes (FACILITACION HOMOSINAPTICA) o de la

excitación de neuronas de otras redes interconectadas (FACILITACION HETEROSINÁP- TICA).El modelo clásico, para explicar la potenciación a largo plazo, donde las fibras A liberan un neurotransmisor excitador, este se fija en los recep- tores de la neurona B, provocando una respuesta

que se registra. Estos receptores se conocen como AMPA, receptor que vehicula la respuesta y NMDA, receptor que funciona como «detector de coinciden- cia»; cada vez que este ultimo receptor detecta una información ya registrada, desencadena una casca- da de reacciones bioquímicas intracelulares, que producen potenciación a largo plazo en la red.

Es así, como redes que inicialmente solo proce- saban información muy especifica, (CONCRETAS), se transforman en redes complejas (JERARQUICAS); estas ultimas íntimamente relacionadas con la es- tructura modular cortical y a la vez con el aumento del tamaño encefálico en el proceso ontogenético humano.

La potenciación a largo plazo, se traduce enton- ces en cambios en la actividad sináptica, evidencia- dos en rapidez y eficiencia en el procesamiento de información; cambios en la conectividad de las re- des, a través de nuevas conexiones dendríticas y en algunas ocasiones, la eliminación de conexiones ya existentes.

Cada vez que se logran estos cambios, se gene- ran y/o modifican las REPRESENTACIONES INTER- NAS (información codificada en las neuronas) a car- go de proteínas intracelulares que cambian el meta- bolismo neuronal y de proteínas extracelulares que remodelan las conexiones dendríticas. Es así, como las representaciones internas, se perfeccionan ase- gurando su persistencia en el tiempo o se degradan, cuado la información inicialmente codificada en ellas no se vuelve a utilizar.

Se puede concluir, que nuestro órgano de apren- dizaje es el cerebro como procesador dinámico, que busca constantemente la asociación de información a través del significado de la misma. Por ello, se pueden potenciar las operaciones mentales con en- foques, modelos y teorías pedagógicas que abor- den el aprendizaje humano con la actitud y la apti- tud interdisciplinaria que fundamenten, avalen y jus- tifiquen las neurociencias en la formación de do- centes y otros profesionales actores de procesos de enseñanza-aprendizaje, a través de la capacita- ción y perfeccionamiento permanente, acorde con el avance científico de las ultimas décadas, que tie- ne mucho que ofrecer en la construcción de pro- puestas pedagógicas apropiadas para que se lleve a cabo el aprendizaje mas importante en el ser hu- mano, APRENDER A APRENDER y a la vez se obtenga el conocimiento mas importante para el ser humano que es EL CONOCIMIENTO DE SI MIS- MO.