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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
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-4isoxazole propionic acid) y, en segundos, los NMDA (Nmetil-D-aspartato) bloqueados por los iones Mg2+,
permitiendo entonces un gran influjo de Ca2+ 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 Na2+ en la neurona postsináptica, que se
despolariza. Esta despolarización permite la entrada adicional de Ca2+ en
la neurona, al eliminar el bloqueo por Mg2+ de los receptores NMDA activados
por el glutamato
(2) o al activar otros receptores de glutamato
dependientes de voltaje
(2’). La entrada masiva de Ca2+ 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 LeDoux, 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