The Working Brain by rodrigourbancastillo

THE WORKING BRAIN Braintelectuals

Fecha

03/03/19 Por: Alejandro Moreno Alex Mandujano Carlos Sánchez Santiago Martínez Rodrigo Urban

Congreso Científico 2019 Mtra: Blanca Alemán Mtra: Alena Krupitsa Sexto grado

The Working Brain

Introducción. El Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE) es un centro de investigación ubicado en el pueblo de Tonantzintla, municipio de San Andrés Cholula, en el estado de Puebla. Además, es un centro de educación superior con programas de calidad certificada en maestría y doctorado en astrofísica, óptica, electrónica, ciencias computacionales, ciencia y tecnología del espacio, y ciencias y tecnologías biomédicas. El INAOE promueve el desarrollo de tecnología para usos médicos así como también investigaciones acerca del funcionamiento del Sistema Nervioso ya que es un conjunto de órganos y una red de tejidos que controlan el funcionamiento de todo el cuerpo, cuya unidad básica son las neuronas. La neurona es un tipo de célula perteneciente al Sistema Nervioso y tiene la capacidad de almacenar la información. Su función consiste en transmitir información a través de impulsos nerviosos, desde un lugar del cuerpo hacia otro, estos impulsos nerviosos son impulsos químicos y eléctricos. El siguiente proyecto es una representación abstracta del funcionamiento del Cerebro a los diferentes estímulos en la vida cotidiana.

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Abstract. The National Institute of Astrophysics, Optics and Electronics (INAOE) is a research center located in the town of Tonantzintla, municipality of San Andrés Cholula, in the state of Puebla. In addition, it is a center of higher education with certified quality programs in master’s and doctorate’s degrees in astrophysics, optics, electronics, computer science, space science and technology, and biomedical sciences and technologies. The INAOE promotes the development of technology for medical purposes as well as research on the functioning of the Central Nervous System since it is a set of organs and a network of ganglions which controls the functions of the whole body, whose basic unit is the neurons. The neuron is a type of a cell which belongs to the Central Nervous System and has the ability to store information. Its function is to transmit information through nerve impulses from one place in the body to another. These nerve impulses are chemical and electrical impulses. The following project is a brief representation of the brain functions and the different stimuli in everyday life.

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Índice 1. Introducción ................................................................................................................. 2 2. Abstract……………….. .............................................................................................. 3 3. Objetivos ...................................................................................................................... 5 4. Justificación .................................................................................................................. 5 5. El sistema nervioso.......................................................................................................6 6. Problemas de aprendizaje ............................................................................................. 7 7. Las neuronas ................................................................................................................. 9 8. Inteligencias múltiples..................................................................................................10 9. Enfermedades del Sistema Nervioso ............................................................................ 15 10. Fase experimental .........................................................................................................17 11. Hipótesis ....................................................................................................................... 17 12. Evidencia ...................................................................................................................... 18 13. Resultados .................................................................................................................... 19 14. Conclusión .................................................................................................................... 20 15. Referencias bibliográficas ............................................................................................ 21

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Objetivo general. Representar de manera abstracta el cerebro del hombre para demostrar el funcionamiento de los hemisferios y la reacción a los estímulos así como también determinar las partes que se dañan cuando sufre una lesión.

Objetivos específicos. 1. Crear una simulación del cerebro. 2. Colocar leds blancos en diferentes partes en paralelo para que enciendan. 3. Mostrar los daños del cerebro con otros colores de led.

Justificación. El cerebro es el principal órgano del Sistema Nervioso. Dirige todos los movimientos excepto las áreas controladas por el tronco craneal. Controla los movimientos de los demás sistemas y en ocasiones no se conoce a fondo los daños que puede sufrir al no cuidarse. Es por eso que el prototipo “The Working Brain” está diseñado para mostrar el funcionamiento del cerebro además de determinar las partes que se usa diariamente al pensar en algo como las matemáticas, sentido artístico, sentido musical, habilidad científica entre otras. Por lo tanto da al observador una expectativa de las enfermedades o situaciones del Sistema Nervioso.

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1. ¿Qué es el sistema nervioso? 1.1 Estructura. El sistema nervioso es un conjunto de órganos y una red de tejidos nerviosos que controlan el funcionamiento de todo el cuerpo, cuya unidad básica son las neuronas, el sistema nervioso está conformado por el cerebro, el tronco craneal, la médula espinal, y el conjunto de todos los nervios del organismo se divide en 2 partes, el sistema nervioso central y el sistema nervioso periférico, el sistema nervioso central se conforma por el encéfalo y la medula espinal. El cerebro tiene 2 hemisferios, el hemisferio izquierdo y el derecho. El hemisferio izquierdo coordina el razonamiento, lenguaje hablado, lenguaje escrito, habilidad científica, habilidad numérica y el control de la mano derecha. El hemisferio derecho coordina la intuición, imaginación, sentido artístico, sentido musical, percepción tridimensional y el control de la mano izquierda. 1.3 Problemas de aprendizaje. El cerebro y las dificultades de aprendizaje y de atención Los chicos con dificultades de aprendizaje y de atención tienen problemas en la escuela y también fuera de ella. Pero eso no significa que no puedan aprender o que sean perezosos. Las investigaciones muestran que ciertas áreas de sus cerebros no siempre funcionan de la manera correcta, lo cual afecta el aprendizaje y la conducta.

The Working Brain A continuación se mostrará cómo funciona el cerebro y de qué manera esto afecta a los chicos con dificultades de aprendizaje y atención. 1. El lóbulo frontal ayuda con el autocontrol y la concentración Está parte del cerebro tiene que ver con la conducta, la toma de decisiones y las emociones. En algunos chicos con dificultades de aprendizaje y de atención, esta zona está conectada de manera diferente. Las vías por donde pasa la información no están bien organizada ni cuentan con la señalización correcta. Los químicos cerebrales podrían no estar siendo usados de manera eficiente y algunas áreas en esta parte del cerebro podrían ser más pequeños. 2.

Los lóbulos temporales y parientas izquierdos

ayudan a leer algunas áreas en la parte posterior del cerebro son cruciales para unir sonidos con símbolos. Otras ayudan a memorizar palabras familiares a simple vista. En algunos chicos que tienen dificultades con la lectura, esta área es menos activa. También hay menos comunicación entre estas áreas y otras partes del cerebro que están involucradas con la lectura. 3. El cerebro está involucrado en el movimiento y el equilibrio Esta área del cerebro ayuda a coordinar el movimiento, incluyendo las habilidades motoras finas necesarias para hacer acciones como escribir y atarse los cordones de los zapatos. También está involucrada con el mantenimiento del equilibrio y la postura. Los investigadores han estado buscando las posibles relaciones entre esta parte del cerebro y otras funciones

The Working Brain cerebrales, como el procesamiento del lenguaje, el procesamiento emocional y el TDAH (Trastorno por Déficit de Atención e Hiperactividad). Sin embargo los resultados no son claros, por lo que continúa causando controversia entre los científicos. 4. Los lóbulos parietales están involucrados en las matemáticas Los lóbulos parietales de los lados derecho e izquierdo del cerebro, conocidos como surcos intraparientales, ayudan en las matemáticas y el cálculo. En algunos chicos que tienen dificultades en las matemáticas, estas áreas parecieran no comunicarse bien con otras áreas del cerebro que también están involucradas en las matemáticas y que son menos activas. 1.4 Las neuronas y su función. La neurona es un tipo de célula perteneciente al Sistema Nervioso y tiene la capacidad de almacenar la información. Su función consiste en transmitir información a través de impulsos nerviosos, desde un lugar del cuerpo hacia otro, estos impulsos nerviosos son impulsos químicos y eléctricos. Las neuronas tienen una enorme capacidad a la hora de comunicarse con precisión, rapidez y aún a través de largas distancias con otras neuronas o con otras células, ya sean estas nerviosas, glandulares o musculares. Los tres componentes del Sistema Nervioso, sensitivo, integrador y motor, son conformados e interconectados por las neuronas, así un estímulo que es captado en alguna región sensorial entrega la información que será transportada a través

The Working Brain de las neuronas y analizada por el elemento integrador, quien además podrá elaborar una respuesta al mismo de así desearlo y la señal será conducida a través de las neuronas. El número de neuronas en los cerebros depende del tipo de especie que se trate, por ejemplo, el cerebro humano presenta aproximadamente unos cien mil millones de neuronas. En las grandes neuronas las velocidades de conducción del impulso nervioso pueden alcanzar hasta 120 m/s. El impulso nervioso es un impulso eléctrico, para que el impulso eléctrico se transmita los iones positivos del sodio deben traspasar la membrana celular.

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2. Inteligencias múltiples. La inteligencia no solo se reduce al ámbito académico si no que es una combinación de todas las inteligencias. Ser habilidoso en el deporte o en las relaciones humanas implica unas capacidades. Esta teoría fue descrita en 1983 por Howard Gardner, profesor de la universidad de Harvard, la inteligencia no es un conjunto unitario que agrupe diferentes capacidades específicas, sino una red de conjuntos autónomos interrelacionados entre sí. Gardner propuso que la vida humana requiere del desarrollo de varios tipos de inteligencia. Así pues, Gardner no entra en contradicción con la definición científica de la inteligencia, como la capacidad de solucionar problemas o elaborar bienes valiosos. Un buen ejemplo de esta idea se observa en personas que, a pesar de obtener excelentes calificaciones académicas, presentan problemas importantes para relacionarse con otras personas o para manejar otras facetas de su vida. Todos destacamos de una manera especial en algún área en particular, estas aptitudes innatas nos permiten ser mejor o peor en el desempeño de ciertas tareas. Hasta la fecha, Howard Gardner y su equipo de la Universidad de Harvard han identificado 8 tipos distintos de inteligencia: lingüístico-verbal, lógico-matemática, viso-espacial, musical, corpóral-cinestésica, intrapersonal, interpersonal y naturalista.

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2.1 Tipos de inteligencias múltiples. 1. Inteligencia Lingüístico-verbal: Habilidad para utilizar con un dominio avanzado el lenguaje oral y escrito, así como para responder a él. La capacidad de dominar el lenguaje y poder comunicarnos con los demás es transversal a todas las culturas. Desde pequeños aprendemos a usar el idioma materno para podernos comunicar de manera eficaz. 2. Inteligencia lógico-matemática: Habilidad para el razonamiento complejo, la relación causaefecto, la abstracción y la resolución de problemas. Durante décadas la inteligencia lógico-matemática fue considerada la inteligencia en bruto. Suponía el axis principal del concepto de inteligencia, y se empleaba como baremo para detectar cuán inteligente era una persona. Como su propio nombre indica, este tipo de inteligencia se vincula a la capacidad para el razonamiento lógico y la resolución de problemas matemáticos. 3. Inteligencia espacial: Capacidad de percibir el mundo y poder crear imágenes mentales a partir de la experiencia visual. Es la habilidad que nos permite observar el mundo y los objetos de diferentes perspectivas. Las personas que destacan en este tipo

The Working Brain de inteligencia suelen tener capacidades que les permiten idear imágenes mentales, dibujar y detectar detalles, además de un sentido personal por la estética. 4; Inteligencia musical: Habilidad de saber utilizar y responder a los diferentes elementos musicales. En esta clase de inteligencia son aquellos capaces de tocar instrumentos, leer y componer piezas musicales con facilidad. 5. Inteligencia corporal y cinestésica: Habilidad de utilizar el cuerpo para aprender y para expresar ideas y sentimientos. Incluye el dominio de habilidades físicas como el equilibrio, la fuerza, la flexibilidad y la velocidad. Las habilidades corporales y motrices que se requieren para manejar herramientas o para expresar ciertas emociones representan un aspecto esencial en el desarrollo de todas las culturas de la historia. Hay un seguido de capacidades más intuitivas como el uso de la inteligencia corporal para expresar sentimientos mediante el cuerpo. 6. Inteligencia interpersonal: Habilidad de interactuar y comprender a las personas y sus relaciones. Refiere a aquella inteligencia que nos faculta para comprender y controlar el ámbito interno de uno mismo en lo que se refiere a la regulación de las emociones y del foco atencional tanto saber distanciarse de la situación para desdramatizar eventos con un impacto emocional negativo como saber identificar los propios sesgos de

The Working Brain pensamiento son herramientas muy útiles tanto para mantener un buen nivel de bienestar como para rendir mejor en diferentes aspectos de la vida. 7. Inteligencia naturalista: Habilidad para el pensamiento científico, para observar la naturaleza, identificar patrones y utilizarla de manera productiva. Permite detectar, diferenciar y categorizar los aspectos vinculados al entorno, como por ejemplo las especies animales y vegetales o fenómenos relacionados con el clima, la geografía o los fenómenos de la naturaleza. 8. Inteligencia intrapersonal: Habilidad de comprenderse a sí mismo y utilizar este conocimiento para operar de manera efectiva en la vida. Se refiere a aquella inteligencia que nos faculta para comprender y controlar el ámbito interno de uno mismo en lo que se refiere a la regulación de las emociones y del foco atencional. Las personas que destacan en la inteligencia intrapersonal son capaces de acceder a sus sentimientos y emociones y reflexionar acerca de estos elementos.

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3. Enfermedades del sistema nervioso. El cerebro es el centro del cuerpo. Cuando el cerebro está sano, funciona de forma rápida y automática. Sin embargo desafortunadamente se han dado casos en donde ocurren problemas. Si no se trata los resultados pueden ser devastadores. La inflamación del cerebro puede conducir a problemas tales como la pérdida de la vista, debilidad y parálisis. La pérdida de células cerebrales, que ocurre cuando se sufre un derrame cerebral puede afectar la capacidad de pensar con claridad. Los tumores cerebrales también pueden presionar algunos nervios y afectar la función cerebral. Algunas enfermedades cerebrales son genéticas es decir que se puede traspasar de un familiar en otro, como la enfermedad de Alzheimer sin embrago se desconoce la causa. Es por eso que Braintelectuals les presenta algunas enfermedades del cerebro y diferentes tratamientos. Alzheimer: El Alzheimer es un tipo de demencia que causa problemas con la memoria el pensamiento y el comportamiento Epilepsia: La epilepsia es una enfermedad cerebral crónica generada por la descarga anormal y exagerada de impulsos eléctricos de algunas neuronas del sistema nervioso central. Parkinson: La enfermedad de Parkinson es un tipo de trastorno del movimiento. Ocurre cuando las células nerviosas (neuronas) no producen suficiente cantidad de una sustancia química

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importante en el cerebro conocido como dopamina. Algunos casos son genéticos pero la mayoría no parece darse entre miembros de una misma familia.

Los síntomas comienzan lentamente, en general, en un lado del cuerpo. Luego afectan ambos lados. Algunos son:

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Temblor en las manos, los brazos, las piernas, la mandíbula y la cara

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Rigidez en los brazos, las piernas y el tronco

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Lentitud de los movimientos

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Problemas de equilibrio y coordinación 3.1 Tratamientos para las enfermedades. La enfermedad del Alzheimer no se puede curar ni es posible restaurar las funciones deterioradas. Actualmente es posible retardar su progreso pero no detenerla. El tratamiento vas destinado a retardar la evolución de la enfermedad, a manejar los problemas de conducta, la confusión y la agitación. 3.2 Personas que han sufrido problemas en el sistema nervioso. 1. Stephen Hawking Este famoso científico nacido en Reino Unido en el año de 1942 fue diagnosticado a la edad de 21 años con esclerosis lateral amiotrófica (ELA) una enfermedad degenerativa la cual destruye las neuronas.

The Working Brain 2. Micheal J.Fox. Este actor reconocido por protagonizar a Marty Mcfly en la saga “Back to the Future” en la década de los 80’s actualmente vive con Parkinson una enfermedad que afecta la función muscular y se caracteriza por presentar movimientos involuntarios. 3. Mohamed Alí. El Ex boxeador Mohamed Alí sufrió por 32 años la enfermedad la cual afecta la función muscular y se caracteriza por presentar movimientos involuntarios mejor conocida como Parkinson, Alí se retiró del boxeo en 1980 sin embargo para entonces ya habían aparecido los primeros síntomas de Parkinson.

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Fase experimental Hipótesis: Representar las diferentes zonas del cerebro que se encargan de almacenar los diferentes tipos de información. Al presionar el pulsador mandará una descarga eléctrica que llegará a un foco led que se encenderá y simulara cuales partes del cerebro se encargan de almacenar los diferentes tipos de información.

Objetivo general: Representar de manera abstracta el cerebro del hombre para demostrar el funcionamiento de los hemisferios y la reacción a los estímulos así como también determinar las partes que se dañan cuando sufre una lesión.

Materiales: Cable UTP, palos de madera, luces led, plastilina, bola de unicel #13, pulsadores, batería 9v, cinta de aislar.

Procedimiento: 1. Cortar una bola de unicel en dos. 2. Darle forma de hemisferio y pegarlos con silicón 3. Hacer siete orificios en cada hemisferio marcando su salida y su entrada con diferentes colores 4. Separar las dos conexiones de los leds con cinta de aislar para evitar cortos circuitos

The Working Brain 5. Enrollar cable UTP en una de las conexiones de los leds con cinta de aislar tomando en quĂŠ el positivo del led tiene que estar conectado con el positivo del cable UTP y negativo del led con el negativo del cable UTP 6. Amarrar el cable UTP con el pulsador positivo con positivo y negativo con negativo de lado 7. Conectar el cable UTP con la pila de mismo modo (positivo del cable con el positivo de la pila y negativo del cable con negativo de la pila) 8. Rellenar la bola de unicel con plastilina dejando a la vista los focos led.

Evidencias: Con una bola de poliestireno se le dio la forma de un cerebro y se hizo hoyos donde las luces leds hasta llegar a la superficie del cerebro, El conector positivo del led fue conectado con el cable positivo del cable UTP y el conector negativo del led fue conectado al cable negativo del cable UTP y ambos fueron enrollados cinta aislante.

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Resultados. Los hemisferios del cerebro funcionan de manera distinta pero la unión de estos favorece el aprendizaje. Al realizar la experimentación se cumplió lo esperado dicho en la hipótesis. La cual fue juntar los cables UTP que van desde la pila hasta el pulsador. Éste a su vez mandará una descarga eléctrica que llegará a un foco led que se encenderá y simulara cuáles partes del cerebro se encargan de almacenar información. Con esta experimentación se puede determinar que cada estímulo pone a trabajar a una parte en específica del cerebro y si este es estropeado puede disminuir o retrasar el aprendizaje.

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Conclusión El proyecto “The Working Brain" tiene el objetivo de explicar a todas las personas qué partes del principal órgano de nuestro cuerpo, el cual es el cerebro, se utilizan en la vida cotidiana y el cómo hace este órgano para realizar actividades con frecuencia tales como estudiar matemáticas, imaginación, razonamiento, lenguaje hablado y escrito. Las neuronas que son las células principales del sistema nervioso y tienen la capacidad de almacenar información. Su función consiste en transmitir información a través de impulsos nerviosos. Las inteligencias múltiples se combinan con el funcionamiento del Sistema Nervioso así como también con problemas de aprendizaje y tratamientos para ayudar a las personas que sufren de estas enfermedades. El cerebro se divide en dos hemisferios el derecho y el izquierdo. Ambos hemisferios están conectados entre sí por una estructura denominada cuerpo calloso, formado por millones de fibras nerviosas que recorren todo el cerebro. Gracias a estas fibras, los dos hemisferios están continuamente conectados. El hemisferio derecho se encarga de coordinar el movimiento de la parte izquierda de nuestro cuerpo, y el hemisferio izquierdo coordina la parte derecha. La parte derecha está relacionada con la expresión no verbal. La parte izquierda está relacionada con la parte verbal. Parece ser que en los diestros domina el hemisferio izquierdo, y en los zurdos el hemisferio derecho. En conclusión para lograr un mejor aprendizaje se necesita tener un buen cuidado del sistema nervioso, estimularlo para el aprendizaje de los infantes utilizando lecturas, música clásica, deporte, buena alimentación y ejercicio.

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