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NEURO Red Tr a n s m i s i ó n d e i m p u l s o s c u l t u r a l e s

Año 2 - Nro. 5

LA CEGUERA AL CAMBIO: un fenómeno habitual LAS BASES BIOLÓGICAS DEL APRENDIZAJE EL CEREBRO DIVIDIDO

LA CEGUERA AL CAMBIO: UN FENÓMENO HABITUAL El hombre tiene 60 años, acaba de afeitarse los bigotes y se mira al espejo. Le parece que está más joven pero, además, se ve distinto, como si le faltara algo. Hacía 40 años que los bigotes formaban parte de su rostro de manera ininterrumpida, siempre iguales, terminando prolijamente al llegar al borde superior del labio. Nunca se había animado a sacárselos y ahora el espejo le devolvía una imagen un tanto extraña. Su mujer y sus hijos se percataron inmediatamente del cambio y mostraron su desaprobación, para ellos era casi otra persona. Sin embargo, el día jueves, en que invariablemente se reunía con sus ocho amigos para la clásica cena en el mismo restaurante, desde hacía casi una década, solo tres se percataron de que ya no tenía bigotes.

El término “ceguera al cambio” identifica la curiosa dificultad que tiene el observador para detectar variaciones importantes en un escenario visual. Este fenómeno ha sido estudiado desde largo tiempo, pero las investigaciones recientes sacaron la ceguera al cambio del laboratorio y la introdujeron en la vida real para detectar fallas en la atención y observación, en especial en los conductores de vehículos.

La atención visual posee recursos limitados debido a que, a cada instante, una enorme cantidad de datos es registrada por la retina y enviada a distintas áreas del sistema nervioso central. Pero el cerebro no puede analizar toda la información y elimina la sobrecarga, dejando pasar ríos de señales que no son asimiladas por los centros ópticos y por la corteza cerebral, y solo queda retenida la información selecta sobre la que se concentró la atención del observador.

Pruebas para detectar la ceguera al cambio La ceguera al cambio se puede mejorar con entrenamiento, en particular en personas disfóricas, que sufren distintos tipos de trastornos del estado de ánimo. Uno de los pioneros en estas técnicas es el profesor Daniel Simons, del Departamento de Psicología y de Ciencias de la Computación de la Universidad de Illinois. Simons examina si el observador puede ser entrenado para detectar cambios en forma más eficiente y, si logra esto, evalúa la posibilidad de que este aprendizaje se pueda transferir a otras tareas de detección para las cuales no fue previamente entrenado.

Un componente central de la capacidad en detectar cambios consiste en entrenar al observador para que identifique de modo rápido todas las variables de un escenario que son pasibles de variaciones antes de que estas ocurran. Se trata de acelerar la memorización del contenido del campo visual sin que pierda exactitud o precisión, para aplicar la memoria activa al nuevo contenido.

Las pruebas para detectar la ceguera al cambio son diversas, aquí se detallan 3 de las preferidas por los investigadores.

Intercambio de escenarios. Se le presenta al observador un joven sentado ante un escritorio hablando por teléfono, la siguiente imagen es la de su secretaria que le contesta. En el escritorio de ambos hay numerosos objetos propios de ese mueble (lapiceras, souvenirs, lámpara, foto familiar, carpetas, anotadores, almanaque, computadora, etcétera). La secuencia salta de una imagen a la otra con intervalos de un segundo y cada vez va desapareciendo un objeto. En general, el observador detecta el cambio cuando casi la mitad de los objetos se han esfumado y esto en parte se debe a que prestó mayor atención a las figuras humanas que al contenido de los escritorios.

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Cambio de imágenes en un mismo escenario. La prueba es una breve filmación que recrea una gran sala donde se produjo un crimen. Hay un muerto en la alfombra y están presentes un policía que toma notas, el mayordomo que sostiene una bandeja, la mucama que tiene un trapo en la mano y una anciana con una maceta. Entra un detective al estilo Sherlock Holmes y recorre el salón gesticulando, mirando al muerto y haciendo comentarios sobre el presunto sospechoso; luego, sin dejar de hablar, regresa sobre sus pasos. Pero el escenario sufrió múltiples cambios, la anciana sostiene un paquete, la mucama una bandeja, el mayordomo un candelabro y el policía tiene entre sus manos una taza de té. El muerto tiene otro traje y la alfombra cambió de

“Las pruebas son muy utilizadas por la Municipalidad de Londres para que los conductores presten mayor atención a peatones y ciclistas”.

Profesor Daniel Simons.

diseño. Los cuadros y adornos de la sala son otros. El observador fijó su atención en los comentarios y gesticulaciones del detective y no registró la mayoría de las modificaciones ocurridas, que son más de 20. El promedio de detección de cambios con esta prueba, rara vez, llega a 10. Es muy utilizada por la Municipalidad de Londres para que los conductores presten mayor atención a peatones y ciclistas.

Cambio de personas en un mismo escenario. Una de las demostraciones preferidas por el grupo de Simons consiste en mostrar una filmación tomada en la vía pública, donde una persona se acerca al azar a un extraño para preguntarle sobre la ubicación de una calle. Ambos van caminando en la misma dirección. Unos metros detrás, dos participantes del proyecto se adelantan y se interponen entre ellos. El hombre que preguntaba se hace a un lado, y el extraño se encuentra dándole explicaciones a una persona completamente diferente, sin percatarse del cambio.

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Nuevos hallazgos sobre la localización cerebral de la ceguera al cambio Nuestra incapacidad para percatarnos de dichas variaciones en la escena visual es un fenómeno psicológico muy utilizado desde hace largo tiempo por magos y prestidigitadores. Pero solo ahora ha sido posible para los científicos rastrear el fenómeno hasta dar con la parte exacta del cerebro involucrada.

Está ampliamente aceptado que la actividad de la corteza occipitotemporal está a cargo de los registros visuales. Las lesiones en zonas de la corteza extraestriada, que está especializada en el análisis de las imágenes visuales, dan origen a un déficit de registro de los cambios.

Según las investigaciones, la corteza parietal, el área responsable de la concentración, es crítica en la capacidad para detectar cambios. Haciendo una proyección hacia la superficie, el punto exacto se halla a pocos centímetros por encima y detrás de la oreja derecha.

Empleando la estimulación magnética transcraneal (TMS, por sus siglas en inglés), el equipo investigador de la doctora Nillie Lavie, de la Universidad de Princeton y del Instituto de Neurociencia Cognitiva de la Universidad de Londres, logró interrumpir transitoriamente dicha región. Esto lo lograron aplicando un estímulo magnético que genera pequeñas corrientes eléctricas dentro del cerebro. Al bloquearse esta región, los sujetos evaluados ni siquiera pudieron percatarse de cambios visuales notables como, por ejemplo, el cambio del rostro de una persona.

En experimentos previos durante los que se escanearon los cerebros mediante resonancia magnética funcional por imágenes (fMRI), los mismos investigadores descubrieron que la detección de cambios visuales estaba no solo correlacionada con la actividad en las áreas visuales convencionales del cerebro, sino también con la actividad en la corteza parietal.

Dado que al lóbulo parietal no se lo consideraba formando parte de la corteza relacionada con la visión, para los investigadores fue sorprendente hallar que la actividad desarrollada en dicho lóbulo es crítica para la percepción visual. Se sabía que la corteza parietal es responsable de la concentración, pero no imaginaban que también era importante para detectar cambios visuales en una escena.

Estos puntos ciegos en la percepción del mundo que nos rodea hacen que dos personas que observan un mismo escenario registren detalles diferentes de cada uno. Los fenómenos de la ceguera al cambio confirman lo que muchos filósofos vienen sospechando desde hace tiempo y es que, entre la realidad y nuestra percepción, existe una brecha mucho más grande de la que suponemos.

Por lo tanto, la imagen que se forma Las técnicas de distracción en nuestra conciencia como resulutilizadas por magos y tado de estímulos de información, prestidigitadores desde tiempos muchos de ellos incompletos y poco antiguos se basan en la ceguera confiables, hacen que lo que vemos al cambio. sea, hasta cierto punto, una ilusión.

Bibliografía • Causas de la ceguera al cambio. Solo Ciencia.com.

El Portal de la Ciencia y Tecnología en Español.<http:// www.solociencia.com/ medicina/06020645.htm>.

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• Beck DM, Muggleton N, Walsh V, Lavie N. Right parietal cortex play a critical role in change blindness. Cerebral Cortex 2006; 16:712-717.

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• Simons DJ, Rensink RA. Change blindness: past, present and future. TRENDS in Cognitive Sciences January 2005.

• Treffert DA. The savant syndrome: an extraordinary condition. A synopsis: past, present, future. Phil Trans R Soc B 2009; 364:1351-1357.

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LAS BASES BIOLÓGICAS DEL APRENDIZAJE Más recuerdos tengo yo solo que los que habrán tenido todos los hombres desde que el mundo es mundo.

“Funes, el memorioso”. Jorge Luis Borges.

Introducción En el terreno de las neurociencias, se ha desarrollado una extensa y apasionante investigación sobre los mecanismos del aprendizaje y la memoria, una de las actividades más complejas que desarrolla el cerebro humano. Comprender las funciones cerebrales que participan en las actividades cognitivas es una tarea extremadamente difícil dada la enorme complejidad del cerebro. No obstante, los avances realizados están dilucidando cómo el cerebro percibe, procesa y almacena la información y, además, en qué forma las emociones participan en forma decisiva en los procesos de aprendizaje y de memoria.

Aprendizaje y memoria El aprendizaje es el período inicial durante el cual se adquiere nueva información y permite que el individuo se adapte al medioambiente y asegure su supervivencia.

La memoria es el proceso que guarda la información recientemente adquirida y a la cual se puede acceder en el futuro. Es difícil establecer límites entre los procesos de aprendizaje y memoria, debido a que ambos están relacionados de manera estrecha y no se puede establecer con precisión cuándo termina uno y comienza el otro.

Tipos de memoria según la duración Memoria a corto plazo. Este tipo de memoria retiene en forma temporal la información recientemente adquirida, que queda disponible para su recuerdo durante un máximo de 30 segundos. Posee una capacidad limitada y se pierde cuando hay déficit en la atención. Un ejemplo es la memoria de trabajo, accesible mientras se ejecutan actividades intelectuales, como un cálculo matemático, y que se pierde cuando se pasa a otra actividad mental.

Memoria intermedia. Permanece durante cierto número de horas y no se archiva en forma definitiva.

Memoria a largo plazo. Puede requerir horas o días para desarrollarse, pero queda retenida durante períodos prolongados; incluso, persistir toda la vida.

Desde el punto de vista neurobiológico se considera que, para llegar a formar una memoria de larga duración, deben tener lugar las dos fases previas.

La memoria de largo plazo requiere cambios más profundos en el cerebro, que incluyen la síntesis de nuevas proteínas, modificaciones funcionales y estructurales permanentes de las conexiones sinápticas y crecimiento de botones y espinas sinápticas que mejoran la interconectividad de los circuitos neuronales. La memoria a largo plazo no requiere una actividad eléctrica continua, como la memoria de corto plazo, ya que, aunque se detenga la actividad eléctrica cerebral, la memoria a largo plazo no se pierde.

Santiago Ramón y Cajal (1852-1934)

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Tipos de memoria según el aspecto cualitativo Memoria declarativa. Puede ser evocada y expresada verbalmente, o a través de imágenes y se pierde en la mayoría de las amnesias. Se subdivide en memoria episódica y semántica. La primera conserva acontecimien-

tos sobre experiencias personales, es decir, es una memoria autobiográfica y se almacena en forma cronológica, o sea, a medida que ocurren los hechos y las experiencias. El funcionamiento de esta memoria depende de la integridad de los lóbulos temporales mediales, que incluyen el hipocampo y la corteza entorrinal y perirrinal, y los lóbulos frontales.

La memoria semántica. Archiva información predominantemente cultural, es decir, sobre el conocimiento del mundo, vocabulario, conceptos o información general recogidos en el curso de experiencias específicas y cuya evocación es independiente de marcas temporales. Esta memoria depende de múltiples y diversos territorios de la corteza cerebral relacionados con los distintos tipos de conocimiento. Los lóbulos frontales también intervienen en su activación para recuperar la información.

Memoria no declarativa o implícita. Esta memoria está relacionada con la capacidad de aprender habilidades o destrezas que se utilizan para realizar actividades de manera automática e, incluso, inconsciente. No se establece en forma inmediata, sino en forma progresiva, mediante la repetición de sus componentes, lo que lleva a un mejor desempeño que se demuestra a través de la actuación.

Se conserva aunque se hayan destruido otras formas de memoria explícita. Los núcleos cerebrales responsables son las áreas motoras de la corteza cerebral, incluidas el área premotora; los ganglios de la base, que tienen que ver con la motivación y la ejecución motora, y el cerebelo. Cuando se pierde, la persona empieza a olvidar habilidades elementales, tales como el aseo personal, escribir, conducir un vehículo o tocar un instrumento.

Aprendizaje y plasticidad neuronal Se suponía que la estructura del cerebro podía sufrir modificaciones, según la actividad desarrollada, pero recién durante bien avanzado el siglo XX, se pudo demostrar que los ambientes empobrecidos o enriquecidos podían producir cambios medibles en el cerebro de roedores.

Las evidencias acumuladas a través de la investigación revelan que la mayoría de las neuronas de un individuo adulto son indivisibles, pero presentan la propiedad sobre la cual se basa la capacidad del aprendizaje y de la memoria. Esta propiedad se conoce como “plasticidad neuronal”. Este concepto hace referencia a la propiedad del sistema nervioso de sufrir modificaciones. El anatomista español Ramón y Cajal, ganador del Premio Nobel en 1906, sin nombrar el término “plasticidad”, describió poéticamente los cambios de los circuitos neuronales. Comparó al cerebro con un jardín lleno de árboles “que, en respuesta al cultivo inteligente, pueden aumentar el número de ramas, extender raíces sobre mayor superficie y producir flores y frutos más variados y exquisitos”. Ramón y Cajal fue quien propuso la formación de nuevas conexiones

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sinápticas, como substrato neural del aprendizaje y su almacenamiento en la memoria.

La plasticidad neuronal implica los siguientes cambios: Cambios estructurales. Se caracterizan por el crecimiento de nuevas terminales, formación de botones sinápticos, de espinas dendríticas, crecimiento de áreas sinápticas funcionales y estrechamiento del espacio sináptico. La mayoría de estos cambios requiere material macromolecular disponible a partir de precursores preformados existentes o de macromoléculas recientemente sintetizadas.

Cambios moleculares. Son variaciones de moléculas de membrana ya existentes, alteraciones químicas de estas por fosforilación, metilación o acetilación y surgimiento de receptores proteicos inactivos con aumento de los sitios de enlace para distintas moléculas.

Bibliografía • Mora Gutiérrez S. Fundamentos biológicos del aprendizaje. Neuroeducación

Cambios neuroquímicos. Aumento de la eficacia sináptica por alteraciones en la síntesis y liberación de neurotransmisores. La descarga neuronal intensa y de larga duración puede agotar los depósitos de neurotransmisores, llevando, primero, a una disminución de la eficiencia y, luego, a un aumento en la velocidad de síntesis e incremento de la disponibilidad del neurotransmisor.

2008. <http://sergiourbano. blogia.com/2008/060901fundamentos-biologicos-delaprendizaje.php>.

• Woldemichael BT, Bohacek J, Gapp K et al. Epigenetics of memory and plasticity. Prog Mol Biol Transl Sci. 2014;122: 305-40.

• Andersen P, Soleng AF. Long term potentiation and spatial training are both associated with the generation of new excitatory sinapsis. Brain Research Reviews 1998; 26: 353-359.

Neurogénesis y memoria En 1998, Erkisson y otros emitieron un concepto revolucionario que produjo un giro copernicano en las neurociencias al rebatir la idea de que el número de neuronas es inamovible después del nacimiento. El enunciado sorprendente de estos autores fue que el tejido cerebral continúa generando neuronas, al menos en un lugar: el hipocampo, un área preponderante en los procesos del aprendizaje y la memoria.

Aún se está lejos de discernir cómo se archivan los recuerdos, pero el hallazgo de que un área involucrada en la formación de la memoria tenga, además, capacidad neurogénica, plantea posibilidades fascinantes. La neurogénesis del hipocampo ocurre en su región basal, que es el giro dentado. Allí hay células precursoras o troncales que se dividen y dan lugar a células que migran hacia el hipocampo y se diferencian en neuronas, estableciendo conexiones con otras neuronas. De esta forma, se producen diariamente varios miles de nuevas neuronas, aunque una buena parte de ellas muere en cuestión de semanas. Se sabe que un comportamiento inquisitivo y la exploración de medios ricos en estímulos aumentan la neurogénesis y la supervivencia de las nuevas neuronas, mientras que el estrés o la ausencia de estímulos la disminuyen.

• Valkanova V, Eguia Rodríguez R, Ebmeier KP.. Mind over matter - what do we know about neuroplasticity in adults? Int Psychogeriatr. 2014 Jan 2:1-19.

Implicancia de las emociones en la modulación de la memoria Gran parte de la información que recibe el cerebro es evaluada como irrelevante porque, en el ser humano, la memoria es selectiva. Entre los principales factores que influyen sobre la selección de la información que va a quedar almacenada en una memoria permanente, se debe destacar la reacción emocional suscitada por la experiencia vivida.

• Kim JJ, Diamond DM. The stressed hippocampus, synaptic plasticity and lost memories.

Nature Reviews Neuroscience 2002; 3: 453-462.

• Zull JE. The Art of Changing the Brain. Sterling: Stylus Publishing LLC, 2002.

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Las emociones pueden potenciar la memoria. Si bien tanto las emociones positivas como las negativas pueden facilitar el establecimiento de memorias duraderas, las memorias relacionadas con emociones negativas o traumáticas se adquieren con más facilidad y son particularmente resistentes a la extinción.

La comprensión de cómo aprende el cerebro puede ayudarnos a responder el eterno cuestionamiento acerca de cómo y qué hacer para aprender mejor y, por consiguiente, cómo y qué hacer para enseñar mejor.

EL CEREBRO DIVIDIDO

Ambos hemisferios cerebrales están conectados por el cuerpo calloso y, hasta la mitad del siglo pasado, se le restó total importancia a esta estructura, limitándola a una unión anatómica que mantenía en posición a las dos mitades del cerebro.

Este concepto básico sufrió un cambio sustancial cuando, a mediados de la década de 1950, Roger Sperry y otros, del Instituto de Tecnología de California, comprobaron que, al cortar la conexión entre las dos mitades del cerebro, cada hemisferio funcionaba independientemente como si fuera un cerebro completo. Parecía que prevalecía el concepto clásico; sin embargo, obtuvieron hallazgos revolucionarios en trabajos experimentales y, más

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Bibliografía

tarde, en pacientes epilépticos que habían sido sometidos a la sección del cuerpo calloso, para que las convulsiones no se transmitieran de un hemisferio al otro.

• Gazzaniga MS. Forty-five years of split-brain research and still going strong. Nat Rev Neurosci 2005; 6:653-9.

• Sperry RW. Cerebral Organization and Behavior: The split brain behaves in many respects like two separate brains, providing new research possibilities. Science 1961; 133:1749-57.

• Mora Gutiérrez S. Fundamentos biológicos del aprendizaje. Neuroeducación

Para estos pacientes, Sperry y su equipo idearon y aplicaron una serie de pruebas psicológicas. Observaron que la operación no producía ningún cambio perceptible en las funciones cognitivas. No obstante, ciertos análisis más minuciosos demostraron cambios en el comportamiento diario de los sujetos, quienes, por ejemplo, al moverse y responder a estímulos sensoriales favorecían el lado derecho del cuerpo, que está controlado por la mitad dominante del cerebro, es decir, la izquierda. En estudios más específicos, examinando la lateralización del lenguaje sobre el mismo tipo de pacientes, Sperry les presentó un objeto al ojo izquierdo y un objeto diferente al ojo derecho. La mano izquierda del paciente fue colocada en un compartimiento aislado y se le pidió que con esa mano dibujara el objeto que le presentaban pero, cuando se le preguntó qué había dibujado, describió lo que le habían mostrado con el ojo derecho. Si a estos pacientes se les muestra una imagen con el ojo izquierdo, ellos no pueden vocalizar lo que han visto.

Esto se debe a que el control de la palabra se encuentra habitualmente en el hemisferio izquierdo y la imagen captada por el ojo izquierdo es enviada solo al lado derecho del cerebro.

2008. <http://sergiourbano. blogia.com/2008/060901fundamentos-biologicos-delaprendizaje.php>.

Los hallazgos de Sperry, que le valieron obtener el premio Nobel en 1981, no solo confirmaron los resultados de las investigaciones en animales, sino que pusieron de manifiesto, en forma sorprendente, que los pacientes solo podían describir verbalmente los procesos que tenían lugar en el hemisferio izquierdo. En la mayoría de las personas, el hemisferio izquierdo posee mecanismos que controlan el habla, el lenguaje, la facultad de nombrar las cosas y la de escribir, mientras que el derecho es “mudo”. En realidad, el hemisferio derecho (el cerebro artístico) parece ser mejor en el procesamiento de la información visuo-espacial, las facultades musicales y el pensamiento abstracto. El concepto original de “dominancia cerebral” del hemisferio izquierdo sobre el derecho ha evolucionado de modo que, en la actualidad, se habla más bien de especialización hemisférica, llevando a los investigadores al llamado “modelo modular del cerebro”. Para el tema del aprendizaje, lo importante es que cada hemisferio puede procesar y almacenar información por sí mismo, sin necesitar la participación del otro. Es como si tuviéramos dos cerebros en el mismo cráneo. Las investigaciones sobre el “cerebro dividido” están aportando abundante información sobre la especialización e integración de los hemisferios cerebrales.

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