cerebro by brad beciez

EREBRO

OGNICIÓN.

INNOVACIONES

PARA LA

ACCIÓN DOCENTE

CAPÍTULO 1

EL FUNCIONAMIENTO DEL CEREBRO

DEPARTAMENTO DE DISEÑO ACADÉMICO

Material elaborado para el Diplomado a Distancia «Cerebro y Cognición. Innovaciones para la Acción Docente» por Lic. Katherine González Coria, Lic. Rosalba Ortega González, Lic. Sandra Lorena Padró Torres.

Abril, 2005

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Contenido I. El funcionamiento del cerebro

1.1. Neuronas .............................................................................................................................

1.2. Células glial ........................................................................................................................

1.3. Mielina .................................................................................................................................

1.4. Señales nerviosas ................................................................................................................

1.4.1. Potencial en reposo ...................................................................................................

1.4.2. Potencial en acción ....................................................................................................

1.5. Neurotransmisores .............................................................................................................

1.5.1. Aminoácidos .............................................................................................................

1.5.2. Monoaminos ..............................................................................................................

1.5.3. Péptidos ......................................................................................................................

1.5.4. Neurotransmisores y comportamiento ..................................................................

1.6. Anatomía del cerebro .........................................................................................................

1.7. Topografía del cerebro ......................................................................................................

1.7.1. Cerebro posterior ......................................................................................................

1.7.2. Cerebro medio ...........................................................................................................

1.7.3. Cerebro anterior ........................................................................................................

1.8. Hemisferios cerebrales ......................................................................................................

1.9. Los lóbulos del cerebro .....................................................................................................

1.9.1 Desarrollo de los lóbulos y aprendizaje ................................................................

Material elaborado para el Diplomado a Distancia «Cerebro y Cognición. Innovaciones para la Acción Docente», por: Lic. Katherine González Coria, Lic. Rosalba Ortega González, Lic. Sandra Lorena Padró Torres

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I. EL FUNCIONAMIENTO DEL CEREBRO Durante la década de los noventa, las investigaciones acerca del funcionamiento del cerebro tuvieron gran auge. El mayor avance en las investigaciones neurobiológicas se debe al uso de las técnicas de imagen avanzadas como la tomografía axial computarizada, la tomografía por emisión de positrones y la tomografía por resonancia magnética nuclear. Estos recursos han permitido que los investigadores observen las estructuras y los procesos metabólicos in vivo. Gracias a estas técnicas se han podido comprobar teorías tempranas sobre cómo funciona el cerebro y en dónde se realiza cada función en particular, así como la composición química de las células y los neurontransmisores, la transmisión eléctrica de la información a lo largo de las sendas nerviosas y la distribución de la sangre durante la actividad del cerebro. El cerebro es un órgano fascinante. Como el resto de cuerpo está compuesto de células, pero las células del cerebro son diferentes de otras. Aunque el cerebro está compuesto por diferentes tipos de células nos centraremos en las neuronas y en las células glial que son las que intervienen en el aprendizaje.

1.1 NEURONAS Las células del cerebro que han llamado más la atención son las neuronas. Neurona simplemente significa célula nerviosa. Hasta hace poco se pensaba que el cerebro no podía generar nuevas neuronas. Pero en investigaciones recientes se ha mostrado que en el área del hipocampo hay evidencia de nuevas células. Antes del nacimiento el cerebro produce cerca de 250,000 neuronas por minuto. Al nacer, tenemos cerca de 100 billones de neuronas y aunque mantenemos el número, las neuronas pueden perder su poder de conexión. Si las neuronas no son usadas en el momento apropiado durante el desarrollo del cerebro, su habilidad para hacer conexiones se pierde.

Sin embargo, no debemos preocuparnos por esas conexiones perdidas, ya que las que quedan serán suficientes para aprender cualquier cosa que queramos durante el resto de nuestra vida. Algunos investigadores han dicho que usamos entre el 10 y el 20 por ciento de nuestro cerebro. Sin embargo, actualmente se sabe que utilizamos todas las áreas del cerebro, aunque no todo su poder de procesamiento. ¿Qué es el aprendizaje y cómo ocurre en el cerebro? Los neurocientíficos definen el aprendizaje como dos neuronas que se comunican entre sí. Se dice que las neuronas han aprendido cuando una neurona manda un mensaje a otra. A continuación se describe el proceso.

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Una neurona tiene tres partes básicamente: el cuerpo de la célula, las dendritas y el axón. Nuestra mano podría ser una representación de una neurona. El cuerpo de la neurona puede ser comparado con la palma de la mano. La información entra al cuerpo de la célula a través de apéndices llamados dendritas, representados por los dedos. Las dendritas están en constante movimiento buscando información. Si la neurona necesita mandar información a otra neurona, la información es enviada por el axón. La muñeca y el brazo representan el axón. Cuando una neurona manda información a través del axón, éste realmente nunca toca a la otra neurona. El mensaje viaja del axón a las dendritas a través del espacio llamado sinapsis. Cuando las neuronas hacen conexiones, las dendritas aumentan y las sinapsis se fortalecen.

Dendrita

C u e r p o C e l u l a r

Axón

Fig 1. Neurona

Si tenemos 100 billones de neuronas en nuestra cabeza, eso significa que deben ser muy pequeñas. Imaginen que en una cabeza de alfiler caben 30,000 neuronas. Además cada neurona puede estar relacionada con otras 5,000 a 10,000 neuronas. El cerebro tiene cerca de un cuatrillón de conexiones nerviosas.

El proceso de comunicación entre neuronas es electroquímico: la actividad dentro de la neurona es eléctrica, pero el mensaje se vuelve químico al viajar entre las neuronas. Los químicos son llamados neurotransmisores. Más adelante se hablará acerca de este tema. Las n e u r o n a s s e enc u e n t r a n e n l a Un mensaje viaja a través de porción superior las dendritas hasta el cuerpo celular. del cerebro llamado neocortex. A las series Baja por el axón de neuronas que se conectan entre sí se les llama red neural. «Nada» a través de la sinapsis hacia Entre más se utilice las dendritas de otra neurona. esta red, las conexiones se harán más fuertes, es decir, las Fig. 2. Comunicación Neuronal sinapsis, o espacios, se volverán más fuertes. Cuando las neuronas se excitan constantemente, al estar en comunicación unas con otras, las dendritas y los axones se acostumbran a estar relacionados, y las conexiones se realizan con mayor facilidad. Esto se puede comparar con un camino en un bosque. La primera vez que alguien hace un camino, éste es áspero y denso; la siguiente vez que se Material elaborado para el Diplomado a Distancia «Cerebro y Cognición. Innovaciones para la Acción Docente», por: Lic. Katherine González Coria, Lic. Rosalba Ortega González, Lic. Sandra Lorena Padró Torres

camina por él es más fácil porque se ha pisado la hierba y se han movido los obstáculos; y así cada vez se volverá más plano y suave. De manera similar, la red neural se vuelve cada vez más eficiente, y los mensajes viajan más rápido. La teoría de la potenciación a largo plazo sugiere que cada vez que una neurona dispara información a través de la sinapsis, la memoria de esa información es codificada exponencialmente. Esto significa que la información es aprendida múltiples veces cada vez que es practicada. La señal cambia el potencial de la neurona receptora que ahora aprende más rápido. Durante el primer año de vida, el cerebro hace conexiones neuronales a una velocidad enorme. Algunos científicos piensan que después de los dos primeros años, el cerebro nunca vuelve a aprender tan rápido. ¿Qué sucede durante este periodo? El cerebro conecta al niño con su cuerpo. Hace las conexiones para el movimiento, la visión y la audición. El bebé también hace las conexiones con la primera persona que lo cuida. Usando sus propios sonidos y movimientos, el niño se comunica con aquellos que atienden sus necesidades. Comienza a reconocer las voces tan bien como sus expresiones. Y rápidamente aprende cuáles sonidos le proporcionarán la atención deseada. Como el cerebro es muy inmaduro al nacer, le tomará entre 18 y 20 años completar sus conexiones. Y como seres sociales cada individuo deberá conectarse a una cultura y a una sociedad específicas. Cada parte del cerebro se desarrollará a su propio ritmo y en diferentes momentos.

1.2 CÉLULAS GLIAL El segundo tipo de células del cerebro, las células glial, apenas han comenzado a tener la atención que merecen. Las células glial son las células que nutren a las neuronas. Glial significa “glue” (que en inglés quiere decir pegamento) y los neurocientíficos les han dado este nombre por buenas razones. La primera función de las células glial es asistir a la migración de las neuronas durante el desarrollo fetal del cerebro. Sus fibras sirven como cuerdas para las neuronas que guían su camino hacia el cerebro. Las células glial alimentan a las neuronas, adhiriéndose a ellas para mantenerlas nutridas. Gracias a las células glial, la comunicación se vuelve más rápida y fácil. Entre más sean usadas las neuronas por el cerebro, más células glial necesitarán. De hecho, cuando los investigadores estudiaron el cerebro de Albert Einstein encontraron una gran cantidad de células glial en determinadas áreas. Más de las que nunca habían encontrado hasta entonces en esas mismas áreas en otros cerebros estudiados. A diferencia de las neuronas, las células glial se pueden reproducir en la mayoría de las áreas del cerebro, de tal forma que podemos tener tantas como necesite nuestro cerebro. 1.3 MIELINA Otra sustancia que los neurocientíficos han estudiado es la mielina. Es una sustancia grasa que cubre los axones de las neuronas. La Mielina actúa como aislante y permite que los mensajes viajen más rápidamente sin ninguna pérdida de transmisión. Existen dos teorías que describen la producción y la liberación de la mielina. Una de ellas, apoyada por la neurofisióloga Carla Hannaford (1995), dice que la mielina se

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adhiere al axón con el uso. Es decir, que cada vez que una neurona se enciende, es cubierta por una capa de mielina. Si la neurona es parte de una red de neuronas que se enciende a menudo, el axón será mielinizado por una densa capa, y como en el caso del camino en bosque por el que se camina constantemente,

Capa de Mielina alrededor del Axón

Axón

Fig. 3 Neurona con Mielina

el camino neuronal será cada vez más fluido y rápido. Otros investigadores, como Jane Heally (1994), argumentan que la mielinización de las neuronas es un proceso que comienza con el nacimiento. De acuerdo a esta teoría, el cerebro libera mielina por etapas, comenzando por las partes más bajas del cerebro. La última parte del cerebro que es mielinizada es el córtex prefrontal detrás de la frente. Esta área está involucrada en la planeación, en la toma de decisiones y en ella tienen lugar muchas otras habilidades de pensamiento de alto orden. Esta área también está relacionada con la memoria de corto plazo. Es posible que ambas teorías sean correctas. Para apoyar esta postura se pueden presentar los siguientes argumentos:

El desarrollo del cerebro desde el nacimiento hasta el final de la adolescencia es paralelo a los estadios identificados por Jean Piaget. Los investigadores que creen en la liberación de la mielina por etapas coinciden con los estadios del desarrollo de Piaget. Estadios de Piaget y etapas de desarrollo del cerebro Los cuatro estadios del desarrollo del niño de Piaget

Las cuatro etapas de mielinización y desarrollo del cerebro

Sensoriomotor (del nacimiento a los 2 años)

Sistemas motor grueso y visual

Pre-operacional (2 a 7 años)

Adquisición del lenguaje

Operaciones concretas (7 a 11 años)

Manipular ideas y pensamientos

Operaciones formales (11 a 15 años)

Pensamiento de alto orden

* Estadio sensoriomotor (del nacimiento a los 2 años). En esta etapa el niño interactúa físicamente con su ambiente. Se forma algunas ideas acerca de la realidad y cómo funciona. * Estadio pre-operacional (2 a 7 años). En esta etapa el niño todavía no es capaz de pensar de manera abstracta. Necesita situaciones físicas concretas.

* Operaciones concretas (7 a 11 años). En esta etapa el niño ha acumulado suficientes experiencias para empezar a conceptualizar y solucionar algunos problemas abstractos, aunque todavía aprende mejor haciendo. * Operaciones formales (11 a 15 años). En esta etapa el proceso de pensamiento del niño ha comenzado a ser como el de un adulto.

Para jane Healy el periodo de mayor liberación de mielina es durante la adolescencia. Cuando esto ocurre el niño tiene mayor facilidad para tomar decisiones, planear el futuro y resolver problemas. Aunque Piaget sugiere que esta etapa ocurre entre los 11 y los 15 años, las investigaciones muestran que esto puede variar de un individuo a otro. De hecho los profesores de secundaria pueden darse cuenta que muchos estudiantes de 2º grado aún no alcanzan esta etapa, e incluso que algunos no lo hacen sino hasta el final de la preparatoria. Sólo 50% de la población adulta alcanzan esta etapa completamente. La memoria de corto plazo no alcanza su capacidad hasta los 15 años. La capacidad de la memoria a corto plazo en un cerebro totalmente desarrollado tiene siete chunks de información. A la edad de 3 años, el espacio existe sólo en un chunk. Con el descubrimiento de investigadores como Le Doux (1996) acerca de que la memoria de corto plazo se ubica en los lóbulos frontales, la última área mielinizada, se explica por qué el desarrollo incompleto de los lóbulos frontales debido a la falta de mielina puede influir en la memoria de corto plazo. Muchos estudiantes tienen dificultades con las habilidades del pensamiento de alto orden. Aunque niños de todas las edades tienen algunas habilidades para sintetizar, abstraer y evaluar, algunos niños tienen más dificultad que otros. Darse cuenta de que esta dificultad se debe a la falta de mielina puede hacer que la frustración disminuya en los niños y que los adultos traten de ayudarlos. La transferencia fluida de información de neurona a neurona depende en gran medida de la mielina.

Los niños tienen diferentes intereses, éstos surgen del ambiente que los rodea. Cualquiera que sean las razones, el que las neuronas se enciendan causa el aprendizaje. Las diferencias en el desarrollo de los niños son grandes. Si estas diferencias se deben a la herencia o al ambiente es algo que aún se sigue discutiendo. Aún si la mielina es liberada por etapas o a través del uso de las neuronas, los niños siguen mostrando diferencias. La mielina es un factor en el desarrollo del cerebro y del aprendizaje. Es posible que ambas teorías sean correctas. Tiene sentido que mientras el cerebro use continuamente sus redes de neuronas, la transmisión de la información sea más veloz. También tiene sentido que mientras sus cerebros se desarrollan, los niños experimentan enormes cambios. 1.4 SEÑALES NERVIOSAS Los caricaturistas frecuentemente dibujan un foco encima de la cabeza de un personaje cuando tiene una idea. Estos dibujos en realidad tienen algo de cierto. El cerebro tiene suficiente energía eléctrica para encender un foco de 25 watts. Como se mencionó anteriormente, el proceso de comunicación de las neuronas es electro-químico. La parte eléctrica tiene lugar dentro de la neurona. Toda materia tiene propiedades eléctricas. Las cargas eléctricas se llaman iones, y pueden ser positivos o negativos. Los iones en el cerebro son sodio, potasio (cada uno con una carga positiva), calcio (con dos cargas positivas) y cloruro (con una carga negativa). Algunas moléculas de proteínas cargadas negativamente también están presentes. Las neuronas están rodeadas por una membrana celular que

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permite que algunos iones pasen y otro no. La abertura en la membrana de la célula se llama canal. Mientras algunos canales permanecen abiertos, otros sólo se abren en respuesta a una estimulación química.

→ +

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Canal del Ion

Membrana Celular

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Canal del Ion

→

Canal del Ion

Se dice que el potencial de acción expresa la actividad del todo o nada porque la respuesta del axón a un estímulo es absoluta o no existe. Este cambio en el voltaje provoca una salida de energía eléctrica que manda la carga hacia el axón, a través de la sinapsis y a las dendritas de la neurona receptora. Ahora un mensaje ha sido enviado. Cuando los canales de potasio se abren de nuevo, el potasio es expulsado de la célula y la neurona vuelve al potencial en reposo.

Fig. 4 Neurona en reposo

+ Canal del Ion

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1.4.1 Potencial en Reposo. Cuando una neurona no está mandando una señal, el área dentro de la neurona tiene más carga negativa de iones, y el área fuera tiene más carga positiva de iones. A esto se le llama potencial en reposo. En este nivel los iones de potasio pasan a través de los canales fácilmente, pero los de cloruro y sodio tienen muy pocos canales para pasar, y los iones de proteínas no tienen ninguno. Todos los iones quieren atravesar la membrana, pero como sólo el potasio cargado positivamente lo puede hacer fácilmente, el exterior de la neurona permanece con una carga positiva y el interior con carga negativa. Este balance mantiene a la neurona en reposo. En ese momento, la carga eléctrica negativa dentro de la neurona es de cerca de 70 milivoltios y la carga eléctrica positiva en el exterior es de 70 milivoltios.

1.4.2 Potencial de Acción. Cuando un estímulo químico provoca la abertura de los canales del sodio, los iones de sodio cargados positivamente son empujados dentro de la neurona que está cargada negativamente, entonces la neurona se vuelve más positiva. Este estado llamado potencial en acción despolariza la neurona. Los milivotios dentro de la neurona se incrementan y cuando el voltaje es de cerca de 55 milivoltios negativos la neurona se enciende. Este encendimiento siempre es de una misma magnitud.

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Canal del Ion

Membrana Celular

Fig. 5 Neurona Activa

1.5 NEUROTRANSMISORES Nuestro cerebro funciona con químicos. Los científicos han identificado por lo menos 60 diferentes químicos en el cerebro y seguramente existen más. Algunas veces se hace referencia a estos químicos como péptidos o neurohormonas, pero la mayoría de los investigadores los llaman neurotransmisores. Estos neurotransmisores son influidos por nuestras acciones y nuestros pensamientos. También podemos influir en ellos por los alimentos que comemos. No debemos subestimar su valor ni su efecto sobre nosotros. Los neurotransmisores son químicos que llevan información de una neurona a otra. Recordemos que la transmisión dentro de la neurona es eléctrica y la transmisión entre neuronas es química. Los impulsos eléctricos producen pequeñas vesículas en el axón de la neurona que libera los neurotransmisores, que nadan a través de la sinapsis (el pequeño espacio entre neuronas) para fijarse a las dendritas de la neurona receptora. Este efecto ha sido comparado a una cerradura y una llave. Como una llave, los neurotransmisores encajan en un pequeño sitio receptor en las dendritas. Cada neurotransmisor tiene su tipo especial de receptor y no puede encajar en otro. Es i m p o r t a n t e hacer notar que algunos neurotransmisores son excitatorios, que causan que la siguiente neurona se encienda; y otros inhibitorios, que hacen que la acción se detenga. Las neuronas pueden recibir ambos tipos de mensajes simultáneamente. Entonces surge una cuestión de poder. Si el neurotransmisor excitatorio tiene más receptores que el neurotransmisor inhibitorio, la neurona se encenderá.

Dendritas Dendritas Axón Axón

Sinapsis

Dendritas Sinapsis

Sinapsis Dendritas Axón

Fig. 6 Axón-Sinápsis-Dendrita los caminos son eléctrico a químico a eléctrico.

Cuando una neurona recibe un mensaje repetidamente, el efecto es llamado reforzamiento de la sinapsis. Los sitios receptores se incrementan en número, dándole al mensaje químico más áreas para fijarse. La eficiencia se incrementa y la transmisión se vuelve más rápida y fácil. Este es un acontecimiento deseable cuando se tiene que aprender información importante y la práctica guía al cerebro para procesar fácilmente esa información. Pero es una situación indeseable, como en el caso del uso de drogas. Cuando una persona usa drogas adictivas, el cerebro también crea sitios receptores para las moléculas de las drogas. La abundancia de estos sitios receptores provoca dificultades físicas para dejar las drogas. Después de un tiempo, si los sitios receptores no son usados (seguido del abandono de las drogas y la rehabilitación), el cerebro los poda o los reemplaza. A medida que el cerebro realiza y fortalece sus conexiones, los factores externos pueden influirlo fácilmente. Estos factores pueden incluir sustancias adictivas, tan simples como los alimentos que consumimos.

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Es el día de la gran prueba. Sherry se levanta temprano para estudiar. Revisa sus notas mientras camina por su cuarto. En la regadera ella continúa repasando las listas de información que debe memorizar para el examen final. Mientras se viste mira su libro y las tablas que debe aprender. Su madre la llama a desayunar. Sherry lleva sus apuntes a la mesa. Se da cuenta que no tiene mucha hambre, mira la comida hasta que ve los rollos de canela, sus favoritos. Toma dos y sale por la puerta. Ella espera poder estudiar con sus amigos antes del examen.

Un escenario similar tiene lugar en la casa de Sean. Él ha estado estudiando durante una hora antes de desayunar. Como Sherry, lleva sus apuntes a la mesa y continúa revisándolos. Él, sin embargo, decide desayunar unos huevos revueltos, pan tostado y un vaso de leche. Toma sus libros y se dirige a la escuela para seguir estudiando. Treinta minutos más tarde, ambos estudiantes se encuentran realizando sus exámenes, repitiendo la información que ellos decían haber estudiado. Sean está alerta y trabaja bien. Sherry empieza a sentirse con sueño. Busca información en su cabeza, ella sabe que está ahí, pero tiene problemas para encontrarla. Toma su cabeza con sus manos y bosteza repetidas veces.

¿Somos los que Comemos? ¿Cuál es la diferencia entre estos dos estudiantes y su habilidad para resolver su examen? Es muy posible que sean los alimentos que consumieron. Muchos investigadores sugieren actualmente que somos lo que comemos. La comida que consumimos puede afectar los neurotransmisores que son liberados en nuestro cerebro, y por lo tanto

afectan también que nuestras neuronas sean encendidas. Sherry comió alimentos con alto contenido de carbohidratos, de los cuales se cree que causan la liberación de la serotonina que es un neurotransmisor inhibitorio. Este inhibidor provoca sueño. Es por eso que ella no está tan alerta como lo necesita para hacer el examen. Sean, por el otro lado, ingirió alimentos altos en proteínas. Las proteínas evitan que la serotonina sea liberada, lo cual permite estar alertas y concentrados. Por otra parte, es probable que los rollos de canela tuvieran también una gran cantidad de grasa. La grasa se digiere más lentamente que otros alimentos. P o r l o t a n t o , u n a g r a n cantidad del suministro sanguíneo se ocupa en el proceso digestivo. Ella necesitaba que la sangre estuviera en su cerebro para realizar las conexiones que ella necesitaba. Esto también pudo haber afectado su desempeño. Preparen, Apunten, Fuego. ¿Qué podría pasar si todas nuestras neuronas se encendieran al mismo tiempo? Podríamos probablemente volvernos locos en el momento en q u e n u e s t r o c e r e b r o t u v i e r a q u e e xperimentar cada pieza de información t a n t o recibida como almacenada. La combinación de neurotransmisores, los que evitan y provocan la acción de encendido, es lo que hace que los mensajes viajen a las áreas apropiadas del cerebro y lo que nos ayuda a que el mundo tenga sentido. Esta combinación es la que nos ayuda a “poner atención” o a “bloquear” un estímulo. Una buena analogía para este fenómeno es la marquesina de un teatro, de las que tienen una gran cantidad de focos y cambian los patrones para formar diferentes palabras. Si muchos de los focos están encendidos el mensaje no es

claro. Si ninguno de los focos está encendido, el mensaje no existe. Pero si la combinación correcta de focos se enciende, el mensaje es claro. De la misma manera, si el patrón correcto de neuronas está encendido y las otras no, la información estará fácilmente disponible para el cerebro y tendrá sentido. El cerebro está siempre en busca de significados y patrones.

Ahora se hará una revisión de algunos neurotransmisores y cómo afectan al cerebro. Los neurotransmisores generalmente se dividen en tres grupos: aminoácidos, monoaminos y péptidos.

Aminoácidos GABA

Glutamato Monoaminos Catecolaminas

Indoleaminas

Epinefrina

Serotoninas

Norepinefrina

Melatonina

Dopamina Acetilcolina Péptidos

Fig. 7 Un claro mensaje

La formación y acción de los neurotransmisores incluye los siguientes pasos: 1. Las enzimas actúan sobre sustancias específicas dentro de la célula para producir un químico -el neurotransmisor- en la neurona. 2. Estos nuevos neurotransmisores sintetizados se almacenan en vesículas. 3. La activación de la neurona libera los neurotransmisores. 4. Las moléculas del neurotransmisor liberadas cruzan las sinapsis y se unen con la neurona receptora en los sitios especiales de recepción. 5. La neurona receptora es también activada por el mensaje, causando que la neurona se encienda, o sea inhibida, evitando que se encienda. 6. Las moléculas del neurotransmisor l iberadas son destruidas por enzimas o regresan a la neurona que las envió.

Endorfina

Éstos son sólo algunos de los Neurotransmisores que el cerebro debe balancear.

Fig. 8 Clases de Neurotransmisores

1.5.1 Aminoácidos. Los dos neurotransmisores aminoácidos que necesitamos para estar conscientes son el glutamato y el GABA (ácido gammaaminobutírico) El glutamato siempre lleva un mensaje excitatorio y es, de hecho, el neurotransmisor que prevalece en el cerebro. El GABA siempre lleva un mensaje inhibitorio. Esta formado, en realidad, por glutamato y una enzima extra. El GABA existe en las áreas del cerebro relacionadas con las emociones y el pensamiento. El glutamato y el GABA aparecen en la mayoría de las transmisiones de procesamiento de la información, uno activando ciertas neuronas y el otro inhibiendo aquellas que no se necesitan para el mensaje.

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1.5.2 Monoaminos. Los monoaminos se dividen en dos clases: catecolaminas e indoleaminas. Las catecolaminas incluyen los neurotransmisores epinefrina, norepinefrina y dopamina; y las indoleaminas incluyen la serotonina y la melatonina. Epinefrina es otro nombre para la adrenalina. Es liberada por las glándulas suprarrenales, localizadas en los riñones. La epinefrina da movimiento al cuerpo en situaciones en que se necesita acción instantánea –como aquellas que se relacionan con miedo o peligro. Así como la epinefrina consigue la atención corporal, la norepinefrina consigue la atención del cerebro. Este neurotransmisor excitatorio hace que el cerebro esté alerta.

La función más importante de la dopamina es controlar el movimiento físico. Este neurotransmisor inhibitorio es importante para ejecutar movimientos suaves. Está asociado con la enfermedad de Parkinson, caracterizada por constante movimiento muscular. La ausencia de dopamina causa estos síntomas. En algunos casos, una droga llamada L-dopa ayuda a que la producción de dopamina de las neuronas continúe. La dopamina también está relacionada con la regulación del flujo de información en los niveles más elevados del cerebro. Niveles bajos de dopamina pueden afectar el trabajo de la memoria, y los niveles altos han sido asociados con la esquizofrenia. Los niveles de la dopamina parecen declinar con la edad; los hombres tienden a tener pérdidas más grandes que las mujeres. La dopamina tiene efectos eufóricos que se magnifican por la ingesta de alcohol. La indolamina serotonina es a veces llamada el neurotransmisor del «sentirse bien». Los

investigadores han dedicado mucho tiempo y dinero para estudiar este químico, con importantes resultados. Este neurotransmisor tiene importantes efectos en nuestras vidas. Los investigadores descubrieron por primera vez la serotonina en el aparato digestivo, en donde ayuda a la digestión y regula el movimiento de los grandes músculos lisos. Posteriormente, los científicos localizaron la serotonina en el cerebro y comenzaron a preguntarse si tendría que ver con la fluidez en la transmisión de mensajes en el cerebro, y, en efecto, así es. El trabajo de la serotonina consiste en distribuir mensajes en todo el cerebro, llevando la información de una neurona a otra. Por ello es que, generalmente, la serotonina se encuentra en los espacios que existen entre las neuronas. Algunas veces, sin embargo, después de que la serotonina entrega el mensaje a la neurona receptora es absorbida nuevamente por la neurona que envió el mensaje. Después de esto, la serotonina ya no está disponible en la sinpasis para enviar mensajes. Recordemos, de acuerdo a la descripción de la acción de los neurotransmisores que, después de la activación, pueden ser destruidos o regresados a la neurona de origen. Esta reabsorción pude causar problemas en las futuras transmisiones. La serotonina es producida en las regiones más bajas del cerebro justo encima de la espina dorsal. No obstante, las neuronas que producen serotonina tienen axones muy largos que se extienden por todo el cerebro. La serotonina bien podría ser parte de todo mensaje enviado. Si la serotonina se deja circular, puede estimular a las neuronas por periodos más largos. Esto permite una mejor transmisión y fortalecer los mensajes.

Los estudios de investigación acerca de la serotonina han mostrado su poder. La falta de ella parece mantener a muchas personas «atrapadas» en las áreas emocionales de su cerebro. Esto produce baja auto-estima y depresión. Los científicos han desarrollado varias drogas antidepresivas para ayudar a controlar los niveles de serotonina. El hecho de que a estas drogas se les llame «píldoras de la felicidad» es un error. La drogas antipresivas que son etiquetadas SSRIs son específicamente inhibidores de la reabsorción de la serotonina. Esto significa que se inhibe la absorción de la serotonina por ciertos sitios receptores. No hacen que se produzca más serotonina. Simplemente, permiten que más serotonina fluya libremente en todas las áreas del cerebro. Actúan como corchos y bloquean los canales de absorción. Comúnmente, esto permite que la información fluya más libremente y hace que la persona se sienta mejor. La indolamina melatonina es un neurotransmisor que recibió mucha atención durante los 90’s. Los comerciales anunciaban que dosis regulares de melatonina podían hacer que uno se viera más joven, sentirse mejor y dormir bien. Los investigadores han comprobado que mucha de esta información era falsa. Sin embargo, la melatonina se ha relacionado al sueño. Es un químico liberado por la glándula pineal, que está localizada en el cerebro anterior. Al ser liberada surge una sensación de somnolencia. Nuestro reloj biológico activa la melatonina. Muchos viajeros utilizan suplementos de melatonina para vencer el miedo a volar. La acetilcolina forma una clase por sí misma. Aunque no es en realidad un monoaminido, generalmente se le asocia a esta categoría de

neurotransmisores. Es producida en el área subcortical sobre el tallo del cerebro y ha sido encontrada en todo el cerebro, la acetilcolina dirige los movimientos voluntarios e involuntarios de los músculos. Un hallazgo interesante es que se encuentra en grandes cantidades en el cerebro mientras dormimos. Es el químico que provoca muchos de nuestros sueños, y está directamente relacionada con la memoria. Una investigación reciente sugiere que uno de los propósitos de dormir es permitir que el cerebro practique lo que ha aprendido durante el día. La presencia de acetilcolina durante este periodo indica la importancia de este químico en la consolidación del aprendizaje en la memoria de largo plazo. La acetilcolina se forma en el cerebro con ayuda de ciertas grasas de nuestra dieta. Las dietas libres de grasas, podrían, por lo tanto, perjudicar las experiencias de aprendizaje. Una escasez de acetilcolina ha sido ligada a una pobre habilidad para concentrarse, a la mala memoria y a disturbios en los patrones de sueño. 1.5.3 Péptidos. Muchos químicos se han clasificado bajo está categoría. Sin embargo, uno de ellos sobresale: la endorfina. En 1973 dos científicos descubrieron los receptores de narcóticos en el cerebro. El hallazgo permitió descubrir que el cerebro hace su propia morfina natural. El nombre de esta sustancia, llamada morfina endógena, se convirtió después en endorfina. La endorfina es un anestésico natural del cuerpo y es un poderoso tranquilizador del dolor. La mujer durante el alumbramiento produce 10 veces la cantidad normal de endorfina. Correr y otras actividades provocan la liberación de gran cantidad de endorfina y la abundancia de ésta provoca una sensación de euforia.

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En 1977 los investigadores condujeron un estudio para determinar cómo el nivel de endorfina afectaba el gusto por la música de las personas. Los científicos dieron bloqueadores de endorfina a los participantes en el estudio. Todas estas personas decían tener experiencias positivas con la música que les causaban sensaciones placenteras. Cuando la liberación de endorfina fue bloqueada y los participantes escucharon su música favorita algo extraño sucedió. Ellos no disfrutaron la música como generalmente lo hacían, pero cuando el bloqueador desapareció, nuevamente surgió el gusto por escuchar la música. La endorfina ha sido, por lo tanto, designada como parte del sistema de recompesa del cerebro.

El último químico del cerebro que se considerará es el cortisol que es una hormona. Aunque tiene algunos efectos positivos en niveles bajos, puede ser muy tóxico para el cerebro y el cuerpo si los niveles son altos. El cortisol es una sustancia relacionada con el estrés. El hipotálamo provoca su liberación cuando el cerebro se siente amenazado. El cortisol junto con la adrenalina, ayudan a la respuesta «huir o luchar». Nuestras respuestas de estrés no distingue entre el peligro emocional y el físico. Por lo tanto, el cortisol puede ser liberado cuando se presentan trastornos emocionales leves. El estrés crónico provoca que el cortisol sea liberado en niveles altos que pueden dañar ciertas estructuras del cerebro, interrumpiendo la transmisión de mensajes de neurona a neurona y causando problemas inmunológicos, circulatorios y digestivos. 1.5.4 Neurotransmisores y Comportamiento. Es importante entender la poderosa influencia que la serotonina, la dopamina, la endorfina y

la norepinefrina tienen sobre el comportamiento. Altos niveles de norepinefrina pueden causar agresión. Los otros tres neurotransmisores pueden mantener esta conducta bajo control. Los niveles de serotonina, dopamina y endorfina pueden variar por medios como el ejercicio, una sonrisa o un gesto de aceptación, o por una relación significativa. Además, es posible, que la influencia más fuerte en la química del cerebro sea la retroalimentación positiva. La retroalimentación positiva, que se da de diferentes maneras, es esencial para el desarrollo de un buen autoconcepto y una sana autoestima. La serotonina, la dopamina y la endorfina hacen que nuestro cuerpo se sienta bien, ayudan al sistema inmunológico y contribuyen a transmitir los mensajes de manera rápida y fácil. En cierta medida, nosotros podemos controlar los niveles de estas drogas naturales y podemos afectar los niveles de los otros. En el salón de clases puede ser tan fácil como permitirle a los alumnos que se levanten y se estiren o hacer algún juego. Cada una de éstas es una forma de ejercicio que aumenta la respiración y el ritmo del corazón lo suficiente para que el cuerpo comience a liberar estos químicos. Estrechar las manos de los estudiantes puede proporcionar esas muestras de aceptación. Una palmadita en la espalda o tocar el hombro son otras formas de liberar más químicos. Dar a los estudiantes la oportunidad de formar parte de una relación significativa puede ser un poco más difícil porque el tiempo limita la posibilidad de una relación personal con cada estudiante. Formar equipos, sin embargo, puede hacer sentir al estudiante parte de algo, apreciado y atendido. El cerebro liberara entonces los químicos del “sentirse bien” como la endorfina y la dopamina. La música es otra forma de desencadenar la liberación de químicos positivos. Los inves-

tigadores han estado estudiando los efectos positivos de la música en la escuela y en el hogar. Si escuchamos la música que nos gusta, el cerebro libera estos neurotransmisores. Cantar puede hacer lo mismo. Nadie debe ser forzado a cantar, pero si se canta en un grupo grande y cada uno se siente confortable, el resultado puede ser un salón lleno de cerebros sanos y felices. 1.6 ANATOMÍA DEL CEREBRO En determinado momento del desarrollo fetal del cerebro las neuronas emigran a diferentes áreas del cerebro. Algunas son destinadas a ser neuronas visuales, otras auditivas y otras más forman las diferentes estructuras del cerebro que se examinarán a continuación. Al crecer y desarrollarse el feto, comienza un proceso de maduración en diferentes partes del cerebro. Algunas maduran completamente antes del nacimiento y otras continúan su desarrollo a lo largo de la vida. Aunque el cerebro representa entre el 2% y el 3% del peso del cuerpo, utiliza entre 20% y 25% de la energía del cuerpo. Viéndolo de otra manera, esto significa que 1 de cada 4 latidos es usado por el cerebro. Este maravilloso órgano está protegido por el cráneo y por el líquido cerebroespinal. Algunos modelos del cerebro pueden ayudarnos a entender mejor sus funciones. Como el modelo triuno, desarrollado por Paul Maclean a principios de los años 50’s, que ha sido utilizado con propósitos educativos durante los pasados 25 años. Aunque las investigaciones recientes han revelado que este modelo es muy vago, aún se puede considerar de utilidad, ya que nos ayuda a entender, de una manera muy simple, cómo funciona nuestro cerebro. Es

mucho más fácil entender el funcionamiento del cerebro en tres niveles en contraste con las múltiples capas y estructuras que en realidad existen. El modelo triuno de Maclean está basado en la idea de que el cerebro humano ha evolucionado a través de los años. Durante este proceso evolutivo, nuevos cerebros se han Neocórtex (Pensamiento de alto orden)

Cerebro límbico (Emociones)

Tallo del cerebro (Supervivencia)

15 Fig. 9 Partes del Cerebro

agregado al original, y es por esto que en realidad tenemos tres cerebros para procesar la información. a) El tallo del cerebro El modelo de Mclean comienza con el cerebro más viejo, llamado tallo del cerebro o cerebro reptiliano. El nombre reptiliano viene de la idea de que el primer cerebro que se desarrolló es similar al cerebro de un reptil. No es un cerebro pensante, sino diseñado para la supervivencia. Toda la información pasa a través del tallo del cerebro antes de ir a las otras áreas del cerebro que tienen que ver con los niveles más altos de pensamiento. Maclean pensaba que cuando una persona se encuentra en una situación de huir o luchar, el tallo cerebral controla el cuerpo.

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Se podría decir que el tallo cerebral es el jefe del cerebro. Controla el ritmo cardíaco y la respiración y toma el control en caso de estrés o amenaza excesivos. Esta parte del cerebro hará lo necesario para asegurar la supervivencia. Por ejemplo, si estamos cruzando una calle y de pronto vemos un gran camión que se dirige hacia nosotros, antes de utilizar altos niveles de pensamiento para analizar el tamaño, la forma o la velocidad del camión, el tallo cerebral tomará el control y hará que corramos para estar seguros.

b) El cerebro límbico El segundo nivel del cerebro triuno de Mclean es el cerebro límbico o cerebro mamífero. Esta parte del cerebro tiene que ver con las emociones. El cerebro límbico se ha convertido en una de las áreas más importantes en las investigaciones actuales. Sin embargo, en este modelo es otro escalón hacia el pensamiento de alto orden. Las estructuras en las que se asienta el cerebro límbico controlan el hambre, la sed, el sueño, las hormonas y las emociones. Por esta razón, esta área busca la homeostasis o balance. Pues sólo cuando se alcanza cierto grado de balance en esta área, la información puede fluir al nivel más elevado de la lógica y el razonamiento. c) El Neocórtex El tercer y más alto nivel en el modelo del cerebro de Mclean es el neocórtex. Esta palabra literalmente quiere decir nueva corteza. Es el nivel superior en esta organización del cerebro y está a cargo de todo el pensamiento de alto orden. Aquí es donde la lectura, la planeación, el análisis, la síntesis y la toma de decisiones se realiza. Este nivel es crítico en la educación de las personas. Aquí

es donde el cerebro almacenan todos los aprendizajes de la educación. 1.7 TOPOGRAFÍA DEL CEREBRO A continuación se hará una revisión sólo de aquellas partes del cerebro que son importantes para entender cómo aprendemos. El cerebro está dividido en tres secciones: el cerebro posterior, cerebro medio y cerebro anterior. El cerebro posterior incluye el cerebelo y la parte más baja del tallo cerebral. El cerebro medio abarca la parte más alta del tallo cerebral. El resto del cerebro es considerado parte del cerebro anterior. Éste

Cerebro posterior

Cerebro medio

Cerebro anterior

Fig. 10 Secciones del cerebro.

comprende el área límbica, el tálamo, el hipotálamo, el hipocampo, la amígdala, el telencéfalo y el neocórtex. 1.7.1Cerebro Posterior El cerebro posterior controla el sistema involuntario del cuerpo. Toda la información sensoriomotora entra al cerebro posterior a través del tallo cerebral. Dentro de esta estructura reside otra estructura llamada s i s t e m a activador reticular (SAR). El SAR regula la cantidad del flujo de información sensoriomotora y la retransmite al tálamo, una estructura del cerebro anterior. El tallo cerebral también contiene el puente que regula el sueño y la vigilia. La médula

oblongada es una estructura del cerebro posterior que controla los latidos del corazón y la respiración. En la parte de atrás del cráneo, el cerebelo se junta con el tallo del cerebro y con parte del cerebro posterior. El cerebelo ha sido asociado por largo tiempo con el movimiento y el equilibrio. Estas importantes funciones no han podido ser observadas. Sin embargo, los investigadores estudian el cerebelo para saber qué otras funciones realiza. Recientemente han descubierto que el cerebelo almacena gran cantidad de neuronas y que esta poderosa pieza del equipo tiene conexiones neurales con muchas otras estructuras del cerebro. El cerebelo ayuda en la formación de la memoria. Por décadas los investigadores han sabido que el cerebelo aloja la memoria de procedimiento, que es llamada a veces el músculo de la memoria. Esencialmente esto es el «cómo» aprendemos. En el cerebelo se almacenan los recuerdos de cómo manejar una bicicleta, cómo conducir un auto, cómo saltar la cuerda, cómo nadar, etc. Los científicos también han descubierto que el cerebelo es donde están los recuerdos de muchas situaciones aprendidas que se vuelven automáticas, pero que no necesariamente están asociadas a los músculos. Por ejemplo, el cerebelo almacena el alfabeto después de que lo hemos aprendido, También es probable que aquí se almacenen las tablas de multiplicar, la habilidad para descifrar palabras y los efectos del estímulo-respuesta, como saber los opuestos (si alguien dice «caliente» automáticamente decimos «frío»).

cerebral controla el movimiento de los ojos y la dilatación de las pupilas. 1.7.3 El Cerebro Anterior El cerebro anterior se encuentra en la parte superior. Esta área cubre el resto del cerebro y contiene las partes esenciales para el aprendizaje y la memoria. Aquí la información tamizada por el sistema de activación reticular continúa su viaje a través de la mente. Lo que suceda con esta información depende del estado emocional, físico e intelectual del aprendiz. La sección del cerebro anterior en la que se interconectan la memoria y las estructuras emocionales es llamada área límbica. Esta área aloja el tálamo que es del tamaño de una nuez. La mayor parte de la información sensorial pasa a través del SAR al tálamo, para ser clasificada y enviada a los lugares apropiados.El procesamiento de la información es la función principal del tálamo, Telencéfalo

Neocórtex Cuerpo Calloso

Tálamo

Glándula Pituitaria

Glándula Pineal

Hipotálamo Amígdala

Hipocampo

Fig. 11 Cerebro Anterior

1.7.2 El Cerebro Medio Comparado con otras áreas del cerebro, el cerebro medio es relativamente simple. Esta pequeña área de la parte más alta del tallo

lo cual mantiene al cerebro al tanto de lo que pasa en el mundo exterior. Encima del tallo del cerebro y abajo del tálamo se encuentra el hipotálamo. Esta estructura transmite la información interna

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del cuerpo al cerebro. Su trabajo es la homeostasis. Por ejemplo, si nuestra temperatura es mayor a 37° centígrados, el hipotálamo busca la manera de enfriar nuestro cuerpo. Otras funciones del hipotálamo incluyen la regulación de la función sexual y el control del apetito. Recientemente se anuncian algunas drogas que afectan al hipotálamo. El hipotálamo está en estrecha comunicación con la glándula pituitaria. Esta conexión facilita la rápida regulación del cuerpo porque la pituitaria hace funcionar el sistema endocrino. Esta regulación incluye ajustar la química del cuerpo en cuestión de milisegundos.

La glándula pineal se ubica cerca de estas estructuras. Su función es regular la liberación de los neurotransmisores que regulan el sueño. Durante las horas de oscuridad estimula la liberación de melatonina que produce el sueño. Es por este sistema regulatorio que puede haber problemas cuando se viaja de una zona a otra en la que cambia la hora, afectando el horario de sueño de la persona. Existen dos estructuras que son cruciales para el aprendizaje y la memoria: el hipocampo y l a a m í g d a l a. El hipocampo, con forma de caballito de mar, funciona como un archivero para la memoria factual, almacenando tanto información trivial como importante. Como en el caso de muchas de las partes del cerebro, existen dos hipocampos, uno en cada uno de los hemisferios. Esta estructura no aloja todos los recuerdos. Simplemente los cataloga y los envía a un lugar permanente en otras unidades de almacenamiento de memoria a largo plazo. Sin uno de los hipocampos no podríamos formar nuevos recuerdos a largo plazo. El hipocampo es comparable a una recepcionista en una oficina concurrida. Cuando alguien habla a la oficina y pide hablar con alguna persona, la recepcionista oprime botones

para comunicarlo. Si la recepcionista no está disponible, se puede marcar el número y escuchar el sonido del teléfono indefinidamente. La persona con la que se quiere hablar no tiene idea que le están llamando. En lugar de la recepcionista, p u e d e h a b e r una contestadora que indica qué botones se tienen que oprimir para conectarse por uno mismo. En este caso, el hipocampo es esa persona o máquina que transmite las llamadas. La amígdala se ubica junto al hipocampo. Esta estructura con forma de almendra está conectada a muchas áreas del cerebro porque está a cargo de la memoria emocional. Al igual que el hipocampo es la estación de transmisión de los hechos, la amígdala es la estación de transmisión de la información de las emociones. La amígdala tamiza la información que entra y determina si es emocionalmente importante para almacenarla a largo plazo. Esta parte del cerebro es muy sensible y es relevante en toda transmisión de información. La respuesta de la amígdala a una situación puede afectar drásticamente la reacción a esa situación. Para entender la diferencia entre las funciones del hipocampo y de la amígdala se puede usar el siguiente ejemplo. Si estuviéramos viendo una película, el hipocampo nos recordaría lo que vimos y la amígdala cómo nos sentimos con respecto a eso. La última estructura que se considerará es el telencéfalo. Esta capa superior del cerebro está dividida, como muchas de las estructuras, en hemisferio derecho e izquierdo. Los dos hemisferios se comunican a través de una gruesa banda de fibras, llamada cuerpo calloso, que los conecta. El telencéfalo está cubierto por un gruesa capa llamada córtex cerebral, o neocórtex. Neo significa «nuevo», y muchos consideran que ésta es la capa más reciente del cerebro en términos del desarrollo evolutivo.

El neocórtex tiene aproximadamente una octava de pulgada de grueso, y si se extendiera tendría el tamaño de una hoja de periódico abierto. Como el neocórtex se tuvo que plegar dentro de un pequeño cráneo, esto dio origen a los pliegues. Es al córtex a lo que nos referimos como «materia gris» aunque en realidad es de color café rosado. El resto del telencéfalo, debajo del córtex es la «materia blanca» y está compuesta de axones, muchos de los cuales han sido mielinizados dándoles el color blanco. El rastro de la información. Ahora que se han revisado las partes más importantes del cerebro, seguiremos el rastro que siguen algunas informaciones a través del cerebro. Nosotros tomamos información hacia el interior de nuestro cerebro por medio de los cinco sentidos. Esta información es filtrada primero a través del sistema de activación reticular en el tallo cerebral. Después pasa al tálamo, la estructura cerebral que clasifica la información. Clasificar, significa que si se determina que la información es visual, entonces es enviada a la parte visual del córtex; si es auditiva, se manda a la parte auditiva, etc. Cuando la información alcanza el córtex cerebral, esta área que es la más alta decide si debe actuar sobre ella o debe ser almacenada en la memoria de largo plazo. Si sucede esto último, la información es enviada del córtex al hipocampo, donde es catalogada y archivada. Si la información tiene contenido emocional, es enviada a la amígdala para un procedimiento similar. Así es cómo nuestra memoria crece. Así es cómo exploramos nuestro mundo, le damos sentido y nuestras dendritas se desarrollan. Algunas veces, sin embargo, esto no ocurre exactamente así.

1.8 HEMISFERIOS CEREBRALES Como se mencionó anteriormente el telencéfalo está dividido en dos hemisferios. Cada hemisferio es responsable del movimiento del lado opuesto del cuerpo. Esto significa, que el hemisferio derecho controla el lado izquierdo del cuerpo, y el hemisferio izquierdo controla el lado derecho. Recordemos que la comunicación entre los dos hemisferios se realiza a través de la banda de fibras nerviosas llamada cuerpo calloso. Aunque los hemisferios parecen iguales, su tamaño y sus funciones son diferentes.

Lenguaje Razón Lógica Matemáticas

Espacial/Información Patrones Visuales Ambigüedad Concretar Ideas cuerpo calloso

Fig. 12 Hemisferios izquierdo y derecho

Anteriormente se hablaba de que las personas eran hemisferio derecho o hemisferio izquierdo, pero esto en realidad no es verdad. Todos utilizamos nuestro cerebro por completo para poder funcionar. Mucho de lo que los investigadores han descubierto acerca de los hemisferios es resultado de cirugías en las que el cuerpo calloso es separado. De estas operaciones los neurocientíficos han descubierto la separación de responsabilidades de cada hemisferio. El hemisferio izquierdo es capaz de analizar, entender por partes. El hemisferio derecho comprende el todo. El hemisferio izquierdo atiende al lenguaje hablado, y el hemisferio

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derecho al lenguaje corporal. Analizar la música puede ocurrir en el hemisferio izquierdo y disfrutarla en el derecho. El hemisferio izquierdo es secuencial y orientado al tiempo, el derecho es más espacial y carece del componente del tiempo. 1.9 LÓBULOS DEL CEREBRO Cada uno de los hemisferios cerebrales está dividido a su vez en cuatro lóbulos: el occipital, el temporal, el parietal y el frontal.

Corteza Motora (movimiento)

Corteza Sensorial (sentimiento) Lóbulo Parietal (tacto)

Lóbulo Frontal (solución de problemas)

Lóbulo Occipital (vista)

Área de Broca (habla)

Lóbulo Temporal (oído)

Ärea de Wernicke´s (lectura)

Cerebelo (equilibrio)

Formación Reticular (sueño-vigilia)

Tallo Cerebral (cuerpo)

Fig. 13 Lóbulos del cerebro

Los dos lóbulos occipitales (uno en cada hemisferio) son la parte posterior del cerebro. Procesan la información visual. Cuando un estímulo visual es enviado del tálamo, la información se manda a estos lóbulos. Aquí es procesada y el reconocimiento de los objetos vistos ocurre. Los dos lóbulos temporales están localizados en cada lado de la cabeza alrededor de las orejas. Estos lóbulos son responsables del oído.

También intervienen en el habla, en el aprendizaje y en la memoria. El borde superior posterior de este lóbulo es llamado área de Wernicke’s. Aquí los pensamientos se convierten en palabras habladas. Los dos lóbulos parietales están localizados en la parte alta de la cabeza hacia atrás. Cada lóbulo parietal recibe sensaciones del lado opuesto del cuerpo. El frente del lóbulo parietal es

llamado franja sensorial. Aquí es donde el cerebro recibe retroalimentación en forma de dolor, presión, temperatura y tacto. Los dos lóbulos frontales ocupan gran parte del espacio del cerebro. Cada uno participa en el pensamiento crítico, en la resolución de problemas, en la planeación y en la toma de decisiones. Un área en el lóbulo frontal llamada área de Brocca es responsable de poner las palabras habladas en orden. En la parte trasera del lóbulo frontal está la franja motora. Aquí es controlado el movimiento voluntario. La franja motora izquierda controla el lado derecho del cuerpo, y la franja motora derecha controla el lado izquierdo. La porción frontal del lóbulo es llamada lóbulo prefrontal. Esta es el área a la que muchos investigadores se refieren cuando hablan del pensamiento de alto orden. 1.9.1 Desarrollo de los Lóbulos y Aprendizaje Si de acuerdo a lo que se comentó al inicio de este material, los lóbulos frontales son las últimas áreas en ser mielinizadas, es importante entender las consecuencias que esto tiene sobre el desarrollo. Nuestro trabajo como educadores es difícil porque debemos enseñar a todos lo niveles de desarrollo del cerebro. Debemos proporcionar oportunidades para quienes están preparados para un pensamiento de a l t o n i v e l , y p r o v e e r e x p e r i e n c i a s concretas para quienes aún aprenden mejor de esta manera. Debemos considerar no sólo el desarrollo de los lóbulos, sino también el desarrollo de las emociones. Los estudiantes que entran al salón de clases viviendo en el área límbica y operando desde la respuesta del estrés tienen diferentes necesidades de aquellos que no lo hace.

Tal vez esta comprensión básica del cerebro pueda sernos de utilidad para comprender qué es importante en el salón de clases cada día. Cada educador necesita saber los hechos que se han reunido acerca del desarrollo del cerebro y su funcionamiento. A través de esta información podemos trabajar hacia una mejor comprensión del aprendizaje y la memoria. ¿Cómo crecen las dendritas? A la habilidad del cerebro para crecer y cambiar se le llama plasticidad. La actividad nerviosa, o su ausencia, causa cambios. Del proceso de cambio surgen cuestiones como éstas: ¿Cómo saber que está pasando? ¿Dónde está la prueba? ¿Puede pasarle a cualquiera? ¿Somos demasiado viejos para que nuestro cerebro crezca? En otras palabras, ¿se pueden enseñar nuevos trucos a un perro viejo? Las respuestas a estas cuestiones se encuentran en años de investigación de algunos notables neurocientíficos. Aquí se ofrecen algunos ejemplos. Marian Diamond (1988) de la Universidad de California en Berkeley ha estudiado el desarrollo cerebral de las ratas por más de 40 años, con resultados impresionantes. Ella y sus colegas junto con sus alumnos han conducido experimentos en los que colocan ratas en ambientes enriquecidos. Utilizan grupos de control para hacer verificaciones exactas. En una de las pruebas, ella colocó a una rata en una jaula normal, -sin juguetes. Se le daba agua y comida como a una rata normal de laboratorio. En otra jaula más grande con juguetes se colocó a otra rata. A esta rata se le atendió de la misma manera. También había un grupo de 12 ratas en una jaula grande que tenía juguetes como ruedas, pistas y blocks. Una última jaula sin juguetes tenía otras 12 ratas.

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La doctora Diamond llamó a las jaulas con juguetes ambientes enriquecidos y a las que no tenían juguetes ambientes empobrecidos. El grupo control para este estudio consistió en tres ratas en una jaula pequeña sin juguetes.

Los resultados de estos estudios son excitantes. Las ratas en ambientes enriquecidos (aquellos con juguetes) tenían más conexiones dendríticas que las ratas en ambientes empobrecidos, y las ramas de las dendritas eran más gruesas también. El estudio también mostró que las tres ratas del grupo control aprendieron más que la rata sola en el ambiente enriquecido. Diamond concluyó que las ratas aprenden más viviendo juntas y aún más viviendo juntas en un ambiente enriquecido. Estudios como este guiaron más estudios con ratas. El cerebro de las ratas es muy similar en su estructura al cerebro de los humanos, pero como tiene menos circunvoluciones es más fácil de medir. William Greenough de la Universidad de Illinois descubrió que las ratas en ambientes enriquecidos tienen 25% más conexiones entre las neuronas y se desempeñan mejor en las pruebas. Piensa que las sinapsis se pueden formar en segundos! (Más dendritas crean más sinapsis). Los investigadores han encontrado pruebas de cambios en los cerebros de las ratas después de sólo cuatro días. En cuatro días puede ocurrir el crecimiento como resultado del enriquecimiento y en cuatro días más la muerte de las dendritas puede ocurrir como resultado de la ausencia de estimulación. Como educadores, la siguiente historia es muy interesante. En 1985, la doctora Diamond colocó ratas bebés y ratas adultas en una misma jaula. Ella quería saber si ambas, las ratas

jóvenes y las viejas, podían desarrollar más dendritas. Lo sorprendente fue que las ratas viejas rehusaron dejar jugar a las ratas jóvenes con los juguetes. Las ratas adultas se apropiaron de la jaula y no permitieron que las ratas bebés jugaran. El resultado fue que sólo las ratas adultas desarrollaron dendritas. ¿Por qué es importante esta historia? Cuando un maestro entra en un salón de clase con eq u i p o d e a l t a t e c n o l o g í a c o m o u n a computadora, generalmente es él (la rata vieja) quien muestra a sus alumnos cómo hacer las cosas. Los estudiantes están sentados viendo. ¿Quién desarrolla dendritas en este caso, la vieja rata o los bebés?

Neurona enriquecida

Neurona empobrecida

Un ambiente enriquecido produce densas y numerosas dendritas en las neuronas de ratas

Fig. 14 Efecto del ambiente de las neuronas

Se puede concluir del estudio de Diamond que no es suficiente para los estudiantes estar en ambientes enriquecidos. Se necesita ayudarles a crear esos ambientes y a ser activos en ellos. Otro estudio con ratas que puede ser de gran interés es el siguiente. Durante una visita a Japón para observar a los investigadores japoneses, la doctora Diamond se dio cuenta que las ratas japonesas vivían 900 días, lo cual es como 90 años para los humanos. Las ratas con las que ella trabajaba vivían sólo 700 días, lo cual es un lapso de vida esperado para una rata de laboratorio. Intrigada, la doctora

Diamond buscó cuáles podrían ser las diferencias entre ambos grupos de ratas. La comida, la temperatura y las jaulas parecían similares en ambos casos. Sin embargo, ella notó una diferencia. En Japón, el asistente de laboratorio sostenía las ratas mientras limpiaban las jaulas. En los estudios de Diamond, las ratas eran simplemente puestas en otra jaula. Ella concluyó que tocar y sostener a las ratas podía incrementar el tiempo de vida de las ratas. Además, como las ratas no eran puestas en una jaula extraña mientras la suya era aseada, sentían menos estrés. Cuando la doctora Diamond regresó a los Estados Unidos, instruyó a su asistente de laboratorio para que sostuviera a las ratas. Las ratas empezaron a vivir más de 700 días y a tener mayor número de conexiones dendríticas que las ratas a las que no se sostenía. Con esto se puede concluir que el trato amable puede aumentar el tiempo de vida y contribuir al desarrollo del cerebro. Los investigadores también han realizado varios estudios con gatos. Uno de ellos consistió en tomar dos gatos gemelos idénticos en una etapa crítica del desarrollo de su visión y ponerlos en un gran contenedor circular pintado con franjas verticales blancas y negras. Estas líneas eran el único estímulo visual para los gatos. Una balanza con una canasta en cada extremo giraba en el centro del contenedor. Cada uno de los gemelos fue puesto en las canastas. Una de las canastas tenía hoyos para las piernas del gato, mientras que la otra no los tenía. El gato cuyas piernas podían salir de la canasta y tocar el piso comenzó a caminar alrededor del contenedor. Su gemelo paseaba gratis. Lo que los investigadores descubrieron fue asombroso. El gato que hacía el trabajo e interactuaba con el medio desarrolló una gran visión para las

líneas verticales. El gato que no hizo ningún trabajo no pudo ver en absoluto las líneas verticales. Se puede concluir que la experiencia produce un crecimiento cerebral, y que una participación más activa produce un mayor desarrollo. Ahora que se ha hablado acerca de ratas y gatos, veamos qué pasa con los niños y los adultos. Después de revisar los resultados de dichos estudios, investigadores como Greenough, Craig y Ramey de la Universidad de Alabama diseñaron un estudio con niños con un ambiente pobre. Ramey dio seguimiento a este grupo y a otro con niños de 6 semanas de edad expuestos a un ambiente enriquecido con compañeros de juego, buena nutrición y oportunidades para aprender y jugar. Durante 12 años se les aplicaron pruebas de inteligencia y se utilizaron técnicas de imagen cerebral, con las que se encontraron diferencias significativas en el desarrollo del cerebro de los niños. Los niños que crecieron en ambientes enriquecidos mostraban un CI más elevado y las imágenes de sus cerebros revelaban que sus cerebros utilizaban la energía de manera más eficiente. Podemos concluir que el cerebro es sensible a su primer ambiente y el enriquecimiento puede hacer una diferencia. ¿Qué se puede hacer en relación al crecimiento de dendritas? Los investigadores están documentando esta cuestión con un grupo de monjas en Mankato, Minnesota, quienes participan en un estudio que examina los efectos de mantener la actividad física y mental en su trabajo y en su vida diaria. Estas mujeres viven más del tiempo promedio de vida. Los investigadores atribuyen esta longevidad a su estilo de vida activo. Ellas estimulan constantemente y ponen retos a su cerebro.

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Estudios que han comparado el CI de personas que viven en asilos de ancianos con aquellos que esperan ser admitidos muestran que los primeros tienen significativamente un CI más bajo que los segundos. En muchos casos, el CI desciende en sólo seis meses de estancia en los asilos. Los ambientes enriquecidos pueden hacer una enorme diferencia en cualquier caso.

Conclusiones 1º. En el caso del estudio con ratas, un ambiente social es una forma de enriquecer el ambiente. Las ratas aprenden mejor cuando interactúan con otras ratas y resuelven problemas juntas. Los humanos somos criaturas sociales y el aprendizaje es una actividad social. El cuidado afectuoso es también un factor importante en el caso de las ratas. Debemos tener cuidado cuando trabajemos con otros pa r a a y u d a r l o s e n l a b ú s q u e d a d e l aprendizaje.

2º. Los estudios con gatos indican que es necesario interactuar con nuestro medio. Necesitamos trabajar juntos y tomar parte en el aprendizaje. 3º. Los estudios realizados con niños muestran que el cerebro es muy sensible al primer ambiente y el enriquecimiento afecta su desarrollo. 4º. El estudio relacionado con las monjas indica que estimular el cerebro a cualquier edad es importante y útil. Nuestras vidas deben incluir los retos. Los niños, las ratas, los gatos y las monjas nos dicen que el juego es importante para aprender. La interacción social, el cuidado, el reto y el juego son importantes para el crecimiento de las dendritas. No importa donde, en el salón de clases, en el hogar, en el trabajo o en la comunidad, todos estos factores influyen en qué tanto aprendemos.

BIBLIOGRAFÍA ♦

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