Manual de Neurociencia Aplicada a La Educacion 2013 UDD (1)

Neurociencia y Educación: Una nueva mirada sobre el cerebro y el aprendizaje

Doctor©: Héctor A. Galleguillos Rojas Ms. Marilyn P. Ferrada Sepúlveda

Bibliografía Básica A.- Neurociencia aplicada a la Educación 1.- Damasio, Antonio: Y el Cerebro creo al Hombre ( Ed. Destino 2010) 2.- Damasio, Antonio: El Error de Descartes (Ed. Critica 2001) 3.- Damasio, Antonio: Sentir lo que Sucede (Ed. Andrés Bello 2000) 4.- Gazzaniga, Michael: El Pasado de la Mente (Ed. Andrés Bello 1998) 5.- Jensen, Eric: Cerebro y Aprendizaje (Ed. Narcea 2004) 6.- Kendel Eric y otros: Neurociencia y Conducta ( Prentice Hall 2001) 7.- OCDE: La Comprensión del Cerebro (Ed. UCSH, 2009)

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Perfil de los Profesores A.- Marilyn Patricia Ferrada Sepúlveda Licenciada en Educación Máster en Programación Neurolingüística PNL Máster © Neurociencia y Educación Especialista en Neuroeducación ,Profesora Universitaria, Investigadora en temas de Neuroeducación y Terapeuta en Salud Mental B.- Héctor Alejandro Galleguillos Rojas Licenciado en Sociología MBA y Máster en Dirección de Organizaciones Máster en Programación Neurolingüística (PNL) Medico MTCH especializado en Salud Mental Doctor © en Gestión Avanzada Especialista en Neurosociología, Profesor Universitario, Investigador en Cerebro y Cultura ,Terapeuta en Salud Mental 3

Objetivos del Curso 1.- Conocer los planteamientos de la Neurociencia y referente al tema de Cerebro, Educación y Aprendizaje. 2.- Desarrollar habilidades educacionales sobre la base del dominio de los postulados y presuposiciones de la Neurociencia. 3.- Identificar nuevos enfoques al proceso de educación y aprendizaje basados en la Neurociencia. 4

Calendario de Clases Modulo 1 Neurociencia Aplicada a la Educación

01/04/2013

Sesión

Fecha

Día - Hora

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5-Abril-2013

Viernes: 15:00 – 19:00

2

12-Abril-2013

Viernes: 15:00 – 19:00

3

19-Abril-2013

Viernes: 15:00 – 19:00

4

26-Abril-2013

Viernes: 15:00 – 19:00

5

3-Mayo-2013

Viernes: 15:00 – 19:00 5

¿Qué es? ¿Para qué sirve? ¿Qué es capaz de hacer? ¿Cuántos cerebros tenemos en el cráneo?

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El cerebro • Su objetivo principal es la supervivencia. • Sirve para ayudar a la reproducción y el sexo. • Está diseñado para aprender. • Controla y responde a las funciones corporales y dirige la conducta • Su estructura y funcionamiento están determinados por los genes y el ambiente, durante toda la vida. • Habilita la mente. 7

¿Qué son las neurociencias? • Conjunto de disciplinas que investiga los procesos por medio de los cuales el cerebro aprende y recuerda, desde los niveles moleculares y celulares hasta las estructuras cerebrales. • Involucra ciencias como la neuroanatomía, la neurobiología, la biología molecular, la neuroquímica, la neurofarmacología, sociobiología, neuropsicología y las ciencias de la computación. 8

Peso: 1500 gramos (2% peso corporal) Composición: 78% agua, 10% grasa, 8% proteína

Neuronas: 100.000.000.000 Memoria: 280.000.000. 000.000 bytes Procesador : Hemisferio Izquierdo 280 bytes Hemisferio Derecho 10.000.000 bytes Consume 20% del oxígeno corporal

Consume 30% de la energía corporal Recibe 32 litros de sangre por hora De la sangre extrae oxígeno y glucosa

EL ORGANO DEL APRENDIZAJE

Necesita 8 a 12 vasos de agua al día para mantener su balance electrolítico 9

Conceptos Básicos 1. El cerebro es la estructura viva mas compleja del Universo. 2. Las neuronas se comunican usando señales eléctricas y químicas. 3. Los circuitos genéticamente determinados son la base del cerebro. 4. Las experiencias de vida cambian el cerebro, 5. La inteligencia emerge a medida que el cerebro razona, planifica y resuelve problemas. 6. El cerebro hace posible la comunicación del conocimiento a través del lenguaje. El mundo 7. El cerebro está dotado de una curiosidad natural para entender como funciona el mundo.

Tipos de Neuronas • Neuronas Sensoriales – Input: visión, audición, olfato, gusto, tacto, equilibrio, propriocepción • Interneuronas – mas numerosa, modelan la mayor parte del cerebro y permiten comunicación interna dentro del SN. • Neuronas motoras – Output: movimiento, conducta 11

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La Glía: las otras células del cerebro • Son las células de sostén del SNC se agrupan bajo el nombre de neuroglia o células gliales ("pegamento neural"). • Son 5 a 10 veces más abundantes que las propias neuronas. • Son fundamentales en el desarrollo normal de la neurona, ya que se ha visto que un cultivo de células nerviosas no crece en ausencia de células gliales. • Existe una dependencia funcional muy importante entre neuronas y células gliales: cumplen un rol fundamental durante el desarrollo del sistema nervioso, ya que son el sustrato físico para la migración neuronal. 13

La Glía: las otras células del cerebro • Tienen una importante función metabólica activa, permitiendo la comunicación e integración de las redes neurales. • Cada neurona presenta un recubrimiento glial complementario a sus interacciones con otras neuronas, que sólo se rompe para dar paso a las sinapsis. De este modo, las células gliales parecen tener un rol fundamental en la comunicación neural. • Las células gliales son el origen más común de tumores cerebrales (gliomas).

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Funciones de las células gliales • Estructura de soporte del encéfalo (dan la resistencia). • Separan y aíslan grupos neuronales entre sí. • Taponan y mantienen la concentración de potasio en el líquido extracelular. • Retiran neurotransmisores liberados en sinapsis. • Guían a las neuronas durante el desarrollo del cerebro. • Forman parte de la Barrera hematoencefálica, que selecciona el paso de sustancias entre el SN y la sangre. • Algunas participan en la nutrición de la neurona. • Participan en procesos de reparación del Sistema Nervioso. 15

Las células gliales y la capa de mielina • •

•

•

Las neuronas están rodeadas por células gliales que les sirven de apoyo y protección además de proveerles nutrientes. Existen varios tipos de células gliales. Algunas transportan nutrientes hacia las neuronas; otras sirven de apoyo y para mantener en su lugar a las neuronas; otras se encargan de limpiar digerir las neuronas que mueren y otras de proveer una capa aislante blanca conocida como mielina a algunas neuronas. En las células que tienen esta capa los mensajes viajan a una rapidez mayor. La capa de mielina se encuentra en neuronas localizadas bajo la corteza cerebral y en el cordón espinal componiendo lo que se conoce como la materia blanca. Las neuronas que no contienen la capa de mielina se encuentran principalmente en la corteza cerebral y son de un color grisáceo formando lo que se conoce como la materia gris de cerebro. La capa de mielina, además de acelerar el flujo de información, ayuda en el proceso de reparar o regenerar neuronas que han sufrido daños. Cuando la mielina se deteriora o se daña se interrumpe el flujo de información a través de las neuronas y se producen diversas enfermedades tales como la esclerosis múltiple 16

Neuronas y Neurotransmisores

Estructura de la Neurona

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Las Neuronas Las dendritas. • Reciben la información proveniente de los axones de otras células. La información normalmente viaja en forma de impulsos eléctricos a través del axón de una neurona. Cuando el impulso llega al final del axón éste libera una sustancia conocida como neurotransmisor que cruza el pequeñísimo espacio entre una y otra neurona. Finalmente hace contacto con unos receptores especializados localizados en las dendritas de la otra célula. Este impulso eléctrico tiene efectos sobre la actividad de la célula receptora. En algunos casos la estimula a activarse y disparar un nuevo impulso mientras que en otros casos tiene el efecto contrario, evitar que dispare. 19

CONDUCCION DE IMPULSOS NERVIOSOS ESTIMULO LIBERACION DEL NEUROTRANSMISOR

NEURONA PRESINAPTICA

.. .... ..... .... ..

NEURONA POSTSINAPTICA

Neurotransmisores Moléculas de pequeño tamaño liberadas desde un terminal neuronal y que actúan rápida y brevemente sobre las células adyacentes provocando cambios en la conductancia iónica que aumentarán o disminuirán la excitabilidad de las membranas postsinápticas, generando potenciales postsinápticos excitatorios o inhibitorios. 21

Transmisión Sináptica

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Neurotransmisores Clásicos (moléculas pequeñas de acción rápida)

• Clase I: – Acetilcolina

• Clase II: Aminas – Dopamina – Noradrenalina – Serotonina

• Clase III: Aminoácidos – Excitatorios: glutamato, aspartato. – Inhibitorios: GABA 23

Neurotransmisores más Importantes Acetilcolina

Noradrenalina

Dopamina

NEUROTRANSMISORES

Serotonina

L - Glutamato

GABA

NORADRENALINA

SEROTONINA

Ansiedad Irritabilidad

Alerta

Impulso

Función cognitiva Humor Emoción Apetito Motivación Sexo Agresividad

Placer

DOPAMINA

Desarrollo Cerebral: Neurogénesis y Sinaptogénesis • Casi todas las neuronas se forman in útero (neurogénesis) y la cantidad permanece mas o menos constante a través de la vida. • El crecimiento del cerebro entre niñez y adultez es debido al dramático crecimiento de axones, dendritas y la formación de nuevas conexiones sinápticas (sinaptogénesis). • La sinaptogénesis parece ocurrir en diferentes partes del cerebro a diferentes tiempos y velocidades (“periodos sensibles”). • Una parte del desarrollo consiste en la poda de conexiones entre las neuronas, en respuesta a estímulos ambientales, que disminuye el número de sinapsis a niveles adultos. • A medida que el desarrollo continúa, toma lugar la mielinización, el aislamiento del axón que lleva a conexiones 26 mas eficientes.

Patrón de desarrollo cerebral EXPLOSION DE SINAPTOGENESIS

PODA DE SINAPSIS

ESTABILIZACION: MIELINIZACION 27

Densidad sináptica a través de la vida

“El cerebro no nace, se hace”

Conexiones neuronales en el cerebro del niño

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“Neurona que no se conecta…muere”

Desarrollo intrauterino del cerebro humano

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El cerebro humano • Es el instrumento más funcional, organizado y complejo que conocemos. Está compuesto de células nerviosas llamadas neuronas que, según cálculos recientes, pueden alcanzar un total de unos cien mil millones. Además, contiene un número mucho mayor de otras células llamadas gliales. Las neuronas son células especializadas en la recepción y transmisión de información. Cada una de las neuronas está conectada a cientos o incluso miles de otras neuronas, formando redes extremadamente complejas. De estas conexiones , conocidas como sinapsis, depende nuestra memoria, el habla, el aprendizaje de nuevas habilidades, el pensamiento, los movimientos conscientes y en fin, todo el funcionamiento de nuestra mente. Las sinapsis se desarrollan y modifican a lo largo de la vida de acuerdo al aprendizaje y a las experiencias de la persona. Las neuronas, además de conectarse entre si también establecen conexiones con músculos y glándulas

Las divisiones del cerebro • Nuestro cerebro puede dividirse en las siguientes partes: 1. El tallo cerebral. Controla los reflejos y las funciones automáticas de nuestro cuerpo tales como la presión sanguínea, el ritmo del corazón, la respiración y la digestión. 2. Encéfalo - Esta es la parte donde se llevan a cabo casi todas las funciones de alto nivel como el pensamiento abstracto. En los seres humanos el encéfalo compone alrededor del 85 por ciento del peso del cerebro. Se divide en dos hemisferios que a su vez se subdividen en una serie de lóbulos. 3. El cerebelo - localizado en la parte inferior del cerebro y directamente encima del tallo cerebral. El cerebelo utiliza información que recibe del tallo cerebral y de la corteza motora para coordinar nuestros movimientos. El cerebelo también detecta la posición de nuestros brazos, manos y piernas con lo cual nos permite mantener la postura y el balance. todos nuestros movimientos voluntarios desde mover los dedos para tocar el piano, lanzar un balón o llevarnos una cuchara a la boca dependen del cerebelo. 31

Neuroplasticidad Capacidad del cerebro para cambiarse a si mismo como resultado del aprendizaje o en respuesta a cambios del medio ambiente.

Es una condición necesaria para el aprendizaje Depende del tipo de aprendizaje y su duración. También depende de la edad, aunque permanece durante toda01/04/2013 la vida

Crecen nuevas conexiones (sinaptogénesis) o se refuerzan existentes. Se debilitan y eliminan 32 conexiones existentes (poda).

Neuroplasticidad y ambiente Efectos del ambiente enriquecido (¿o mas bien empobrecido?) sobre la arborización dendrítica de ratas

Neurogénesis en humanos • P. Eriksson (1998): El cerebro humano maduro genera nuevas neuronas. • Hipocampo, área de neurogénesis activa. • Mueren mas neuronas de las que sobreviven a menos que se conecten con otras. • Hay correlación entre aprendizaje y nuevas neuronas sobrevivientes. 34

Las neuronas espejo (Giacomo Rizzolatti, 1996)

Cierta clase de neuronas que se activan cuando un animal o persona desarrolla la misma actividad que está observando ejecutar por otro individuo. Las neuronas del individuo imitan como "reflejando" la acción de otro. Desempeñarían un importante rol en las capacidades cognitivas ligadas al aprendizaje social, tales como la empatía y la imitación. Es uno de los más importantes descubrimientos de las neurociencias en la última década.

Las neuronas espejo te ponen en el lugar del otro

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Neuronas del área motora F5 del cerebro representan acciones y permiten el reconocimiento interno de las acciones de otro. También reflejan la comprensión del objetivo del movimiento. El entendimiento de las acciones sería el propósito principal de las NE. También estarían asociadas a la comprensión de la intención final del otro.

Los hemisferios cerebrales

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Los hemisferios cerebrales • Los dos hemisferios (derecho e izquierdo) están conectados por una banda compuesta de entre 200 y 250 millones de neuronas llamada el cuerpo calloso. • La parte derecha del cerebro controla el lado izquierdo del cuerpo y la parte izquierda controla el lado derecho del cuerpo. • Esto no es una división tajante ya que ambos hemisferios se conectan y comunican entre si.

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Funciones de los hemisferios cerebrales Hemisferio Izquierdo (el cerebro lógico) • Habilidades matemáticas, cálculos. • Comprensión y comunicación verbal • Lenguaje • Escritura • Análisis secuencial • Planificación

Hemisferio Derecho (el cerebro artístico) • Habilidades espaciales • Reconocimiento de rostros • Expresión de emociones. • Reconocimiento de patrones musicales. • Lenguaje no verbal • Conciencia de si mismo.

Cada hemisferio puede procesar y almacenar información por sí mismo sin necesitar del otro. Es como si tuviéramos dos cerebros en el mismo cráneo.

39 39

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El concepto del cerebro triuno de Paul MacLean (1970) • Nuestro cráneo contiene tres cerebros distintos: cada uno representando un estrato evolutivo separado que creció sobre la capa precedente 1. El cerebro reptil, constituido por el tronco cerebral y el cerebelo. 2. El sistema límbico o cerebro mamífero 3. La neo-corteza o el cerebro humano 41 :

El cerebro triuno •

•

• Paul MacLean (1913-2007)

Cada cerebro se conecta por medio de fibras nerviosas con los otros dos, aunque cada uno opera como mecanismo independiente con sus capacidades distintas, con su propia inteligencia, su subjetividad propia, su propio sentido de tiempo y espacio, y su propia memoria. No es cierto que el neocórtex domine a los otros paleo cerebros. El sistema límbico, regulador de las emociones, puede muchas veces dominar todas las funciones mentales superiores. MacLean ha propuesto que nuestro cráneo anida no un cerebro, sino tres, cada uno representando un estrato evolutivo distinto construído encima de la capa más vieja, como estratos arqueológicos de una vieja ciudad.

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1) El cerebro reptil • Es el cerebro primitivo • Médula, tronco del encéfalo, cerebelo, ganglios basales, bulbos olfatorios • Controla el deseo sexual (apareamiento), la búsqueda de comida (caza) y las respuestas agresivas del tipo “escapa o pelea” (lucha). • Controla los músculos, el equilibrio, la función cardíaca y la respiración. • Siempre está activo, aun durante el sueño más profundo 44

1) El cerebro reptil •

Es rígido, obsesivo, compulsivo, paranoico, mecánico. • Juega un papel importante en el comportamiento agresivo, migración, control territorial, rituales de comportamiento, y el establecimiento de las jerarquías sociales. • No aprende de las equivocaciones.

¿Que necesita el cerebro reptil? • Oxígeno: Ambientes aireados para mantenerse despierto. • Rituales: El ritual es predecible. Saber lo que va a suceder tranquiliza, da seguridad. • Sentir que pertenece al grupo y que es valioso: que es tomado en cuenta y apreciado. • Sentirse seguro: Evitar o enfrentar amenazas (huir o pelear). El estrés inhibe las funciones cognitivas. 01/04/2013

2) El cerebro límbico • •

• •

•

Con el cerebro reptil, corresponde al cerebro de la mayoría de los mamíferos,. Se involucra con las emociones y los instintos, comer, luchar, escapar, conducta sexual, lo agradable y lo desagradable La supervivencia implica evitar el dolor y procurar el placer. Asiento principal del miedo, la agresión, la atención, y las memorias cargadas de afectos. La emoción energiza la memoria. Incluye el hipotálamo, el hipocampo y la amígdala, etc.

¿Qué necesita el cerebro límbico? • Interacción social: Buenos vínculos • Bienestar emocional: sentirse tenido en cuenta. • Un ambiente de aprendizaje contenedor y sostenedor. • ¡Entusiasmarse! • Involucrarse afectivamente. 48

3) El cerebro humano (el neocortex) • Es la parte más distintivamente humana. Los pensamientos, el lenguaje, la imaginación, la creatividad y la capacidad de abstracción, dependen de esta región específica. • Proporciona a nuestra vida emocional una dimensión de intelectualidad abstracta: – – – –

Amor, odio y venganza, Altruismo e intrigas Arte y moral Sensibilidad y entusiasmo. 49

Funciones de la corteza cerebral • Lóbulo prefrontal y frontal: juicio, planificación y razonamiento, toma de decisiones, creatividad y resolución de problemas, control de las emociones y de los impulsos. Memoria • Lóbulo temporal: memoria, audición, lenguaje y reconocimiento de objetos (significado). • Lóbulo parietal: lenguaje, percepción sensorial (tacto), procesamiento espacial. • Lóbulo occipital: percepción visual.

¿Qué necesita la corteza cerebral? • • • • • •

Ser atraída por la novedad Desafíos Estímulos externos e internos Ser motivada por el mundo real Aprender haciendo Un ambiente motivador y ordenado.

En conclusión… • Somos guiados en la búsqueda de la novedad por la corteza cerebral, en la búsqueda del placer por el sistema límbico y para evitar el daño por el cerebro reptil. • Nuestra vida cotidiana se resume en: probar cosas nuevas, buscar el placer y evitar salir lastimado.

¿Qué es aprendizaje? • Proceso por el cual adquirimos conocimientos acerca del mundo (Kandel). • Periodo durante el cual se desarrollan cambios en la conducta que favorecen la adaptación al medio ambiente. • Proceso por el cual el conocimiento es creado a través de la transformación de la experiencia (Aprendizaje experiencial de Kolb). 53

El aprendizaje es cambio Aprendizaje

Cambio en el cerebro

1. Es un cambio relativamente permanente de la conducta que responde a cambios estructurales y funcionales del cerebro. 2. El aprendizaje organiza y reorganiza el cerebro. 3. Diferentes partes del cerebro pueden estar listas para aprender en periodos diferentes. 4. El cerebro es un órgano dinámico, moldeado por los genes, el desarrollo y la experiencia. 5. El desarrollo es proceso pasivo impulsado genéticamente y también es un proceso activo que obtiene información esencial de la experiencia.

• Para que haya aprendizaje debe haber un cambio en el cerebro, por lo tanto la enseñanza debería ser el arte de cambiar el cerebro, o al menos crear las condiciones para que se produzca el cambio en el cerebro del estudiante” “El cerebro es el órgano del aprendizaje. Lo que hace es aprender. La principal tarea del profesor es ayudar al aprendiz a encontrar conexiones. Una vez que el estudiante identifica cosas que conectan con su vida, sus emociones, sus experiencias o su entendimiento, aprenderá… Su cerebro cambiará”

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James Zull (2002)

El órgano del aprendizaje es el cerebro

¿Cómo aprende el cerebro? ¿Qué pasa en el cerebro mientras aprendemos? 56

Neurobiología del Aprendizaje ESTIMULOS

Datos Información Experiencias Aprendizajes

OUTPUTS

INPUTS

El éxito del aprendizaje depende de la: 1. Cantidad y calidad de conexiones neuronales que se establezcan a partir del estímulo . 2. Capacidad de percibir mas o mejor los estímulos. 3. Capacidad de procesamiento que, a su vez, depende de estimulaciones anteriores

Filtros perceptivos: Emociones. Experiencias o Aprendizajes previos

El cerebro, y por tanto la inteligencia, se moldea en función de los inputs que 57 recibe y crece en forma permanente a partir de nuevas conexiones neuronales que derivan de mas y mejor percepción de la información o experiencia.

Tipos de Aprendizaje • No asociativo: Exposición a un tipo de estímulo que se repite. – Habituación – Sensibilización – Imitación

• Asociativo: Exposición simultánea a estímulos pareados. – Condicionamiento clásico (Pavlov) – Condicionamiento operante (Skinner) 58

Las claves del aprendizaje

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Atención Orientación de nuestro cuerpo y nuestros sentidos hacia algo concreto, desentendiéndose de otros estímulos. • Permite seleccionar y organizar la información disponible a fin de dar una respuesta apropiada. • Los organismos poseen un límite en la capacidad de procesar información sensorial que llega simultáneamente a los órganos de los sentidos. • Debido a esto, entre todos los estímulos presentes se debe seleccionar la información relevante.

Enfoque neurobiológico de la atención 1) Sistemas anatómicos: acción coordinada de varias estructuras cerebrales 2) Sistemas neuroquímicos: -Dopamina -Noradrenalina -Hormonas

3) Alteraciones de la atención: - Síndrome de hemiinatención (agnosia especial unilateral). - Déficits atencionales en niños. - Crisis de ausencia epiléptica.

Los déficits de atención por lo general se presentan por daño al SNC. Estos déficits pueden ser sobre aspectos específicos, dependiendo cuál sea la región afectada.

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Memoria Proceso que permite registrar, codificar, consolidar y almacenar la información, de modo que podamos acceder a ella, evocarla, cuando sea necesaria. Es esencial para el aprendizaje.

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Tipos de memoria

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La memoria tiene fases Memoria de corta duración

Entrada de la información