Serie Praxis • Biblioteca tecnicopedagógica
Neurociencia y educación
La obra Neurociencia y educación es un material de gran valor pedagógico desarrollado por Anna Lucia Campos, directora general de Cerebrum, organismo especializado en neurociencia, en el marco de una alianza entre Santillana Chile y Cerebrum, que busca difundir los aportes de esta disciplina científica al quehacer pedagógico de los docentes de nuestro país. En la edición y publicación del material didáctico Neurociencia y educación participó el siguiente equipo: Dirección de contenidos Rodolfo Hidalgo Caprile Subdirección editorial Marcelo Cárdenas Sepúlveda Edición Marisol Flores Prado Autoría Anna Lucia Campos Directora general de CEREBRUM Centro Iberoamericano de Neurociencias, Educación y Desarrollo Humano Corrección de estilo Rodrigo Olivares de la Barrera Documentación Paulina Novoa Venturino, Cristian Bustos Chavarría Subdirección de arte Verónica Román Soto Jefatura de arte Raúl Urbano Cornejo Diseño y diagramación Raúl Urbano Cornejo Cubierta Sergio Pérez Jara Producción Rosana Padilla Cencever
Quedan rigurosamente prohibidas, sin la autorización escrita de los titulares del “Copyright”, bajo las sanciones establecidas en las leyes, la reproducción total o parcial de esta obra por cualquier medio o procedimiento, comprendidos la reprografía y el tratamiento informático, y la distribución en ejemplares de ella mediante alquiler o préstamo público.
© 2016, by Santillana del Pacífico S. A. de Ediciones. Andrés Bello 2299, Providencia, Santiago (Chile). PRINTED IN CHINA, Impreso en China y producido por Asia Pacific Offset Ltd. ISBN: 978-956-15-2913-7 – Inscripción Nº 259.082 www.santillana.cl
[email protected] Santillana es una marca registrada del Grupo Santillana de Ediciones, S. L. Todos los derechos reservados.
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Presentación del proyecto La velocidad con que el conocimiento avanza exige, para el ejercicio de la docencia, que los profesores se actualicen constantemente. En este contexto, y en el entendido de que la formación docente es uno de los factores que permite mejorar los aprendizajes, Editorial Santillana pone a disposición de los profesores y profesionales vinculados a la educación la Biblioteca de actualización docente Praxis: una herramienta de apoyo a la labor docente que presenta contenidos de vanguardia desde una aproximación a la práctica pedagógica en la sala de clases. Los diversos temas que conforman esta entrega de la Biblioteca de actualización docente Praxis permiten abordar el proceso de enseñanza-aprendizaje desde una perspectiva innovadora, en consonancia con las necesidades e intereses de los alumnos del siglo XXI. En este sentido, la presente obra trata de uno de los temas más relevantes para el educador en la actualidad: los aportes de la neurociencia a la educación, que se materializa gracias al convenio celebrado entre Editorial Santillana y Cerebrum, Centro Iberoamericano de Neurociencias, Educación y Desarrollo Humano, institución que hace varios años viene fomentando la neurociencia educacional en América Latina. Este texto busca difundir los principales hallazgos neurocientíficos en los entornos educativos, que permitirán al educador construir una base sólida para la innovación de su práctica a partir de un nueva línea de pensamiento y acción: la neuroeducación.
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Índice Introducción 5 Capítulo 1 El nacimiento de una nueva ciencia: la neurociencia educacional 6 Capítulo 2 Acceso al conocimiento: ¿qué saben los educadores del cerebro?
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Características generales del cerebro
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Capítulo 3 ¿Cómo se desarrolla el sistema nervioso?
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De la placa al tubo neural Primeras estructuras Secuencia de eventos posteriores de desarrollo La corteza cerebral, áreas y funciones Las células nerviosas
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Capítulo 4 El neurodesarrollo en distintas etapas de la vida 19 ¿Qué factores influyen en el desarrollo del cerebro? 19 ¿Por qué el proceso de neurodesarrollo debe interesar a los educadores?? 22 Neurodesarrollo en la primera infancia 23 Neurodesarrollo en la adolescencia 26 ¿Qué factores pueden alterar el neurodesarrollo? 28
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Capítulo 5 Construyendo conocimientos en neurociencia educacional 30 Nuestros cerebros nos hacen únicos 30 Plasticidad cerebral 31 El sueño como aliado del aprendizaje y la memoria 32 La nutrición y su influencia en el cerebro y en el aprendizaje 33 Los beneficios del ejercicio y el movimiento 34 El estrés tóxico y sus consecuencias en la salud física y mental 35 El cerebro recluta funciones y circuitos para aprender 36 Funciones ejecutivas, aprendizaje y comportamiento 38 Relación entre emociones y aprendizaje 40 Mecanismos y procesos del aprendizaje 41 Sistemas de memoria 43 Sistema atencional y aprendizaje 44 Interacción social, desarrollo y aprendizaje 47 Desafíos y oportunidades para el educador 49 Referencias bibliográficas 51
En los últimos trece años, los educadores vienen demostrando un interés creciente por los aportes de la neurociencia al ámbito educativo, lo que ha generado un gran movimiento por el acercamiento entre la neurociencia y la educación. Sin embargo, lograr una relación directa entre las investigaciones en laboratorios y la sala de clases no es tarea sencilla, ni el camino más acertado por recorrer. Prueba de esto es la cantidad de concepciones erróneas surgidas entre los educadores de diversos países en relación con el funcionamiento del cerebro, a partir de las cuales se han generado los llamados “neuromitos” (Gleichgerrcht, Luttges, Salvarezza, & Campos, 2015) y la comercialización de programas que afirman estar fundamentados en lo que la neurociencia dice sobre la relación cerebro-aprendizaje.
Introducción La posibilidad de que la neurociencia aporte conocimientos de vital importancia sobre el funcionamiento del cerebro humano a la educación no está en discusión, es real, pese a que encontramos posturas que defienden la existencia de una gran distancia entre dichas ciencias (Bruer, 1997). Sin embargo, es imprudente afirmar que las investigaciones en neurociencia se pueden traducir en estrategias pedagógicas o en “programas de aprendizaje basados en el cerebro”, pues estos carecen de la evidencia científica que se requiere (Sylvan & Christodoulou, 2010). Para que realmente la neurociencia impacte en el sistema educativo, es necesario mucho más que la transferencia de los resultados de las investigaciones científicas a los educadores. En este sentido, para evitar que se siga haciendo un nexo incorrecto entre la neurociencia y la educación, y para frenar las concepciones y prácticas erróneas –que terminarán por perjudicar a millones de estudiantes–, se ha fomentado un nuevo campo o una nueva ciencia, denominada neurociencia educacional. Esta disciplina debe conciliar la alfabetización científica en los entornos educativos y la alfabetización pedagógica en los laboratorios de neurociencia para crear nuevas vías de interacción entre investigación y práctica, y educadores y neurocientíficos.
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Capítulo 1 El interés y la necesidad de entender cómo es y cómo funciona el cerebro humano no están solo en los laboratorios de neurociencia. Hoy, los educadores también desean conocer más del cerebro para comprender diferentes factores vinculados con el aprendizaje.
El nacimiento de una nueva ciencia:
la neurociencia educacional
Las investigaciones en neurociencia han hecho evidente que el aprendizaje cambia al ser humano porque cambia su cerebro. Pues bien, si la educación cambia el cerebro de millones de niños, niñas y adolescentes durante más de 13 años consecutivos de estudio, ¿no se hace inminente que educadores y neurocientíficos se reúnan para investigar y entender las bases neurobiológicas que subyacen al aprendizaje, la memoria, el desarrollo, las emociones o las funciones ejecutivas? ¿Acaso no es de vital importancia migrar de un contexto, donde una ciencia informa a la otra, a otro de construcción conjunta de conocimiento, investigación y acción? Es así como nace la neurociencia educacional, un campo científico emergente, que está reuniendo a la biología, a la ciencia cognitiva (psicología cognitiva, neurociencia cognitiva), a la ciencia del desarrollo (y neurodesarrollo) y a la educación, principalmente, para investigar las bases biológicas de los procesos de enseñanza y aprendizaje (Campos, 2013). Esta nueva ciencia pretende asentar bases sólidas de investigación que respondan a las necesidades del sistema educativo, y así crear nuevos métodos que integren investigación y práctica educativa desde un trabajo en común entre las diferentes disciplinas (Fischer, 2009). En la construcción de la neurociencia educacional hay algunos aspectos de gran importancia a ser considerados, como el promover las tres grandes aproximaciones entre las ciencias señaladas: • aproximación interdisciplinaria (diálogo entre las disciplinas); • aproximación multidisciplinaria (diálogo desde las disciplinas), y
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Capítulo 1
• aproximación transdisciplinaria (donde se crea un nuevo diálogo construido conjuntamente por las disciplinas que permite finalmente que emerja una nueva ciencia). La transdisciplinariedad no es una tarea sencilla, pues según analiza Koizumi, grandes muros intelectuales se han erguido entre las ciencias, lo que dificulta la creación de una nueva epistemología, además de que el abordaje multidisciplinar, que es un ejercicio anterior, todavía está en fortalecimiento (Koizumi, 2001). Todo el trabajo previo necesario antes de la consolidación de una nueva ciencia requiere una dinámica transdisciplinaria que permita crear referentes éticos que puedan darle validez y sostenibilidad. Debido a la epistemología propia de cada ciencia, elementos como las concepciones para las líneas de investigación, la metodología y otros criterios de orientación, interpretación y validación resultan muy variables. Esto hace necesario tender puentes conceptuales donde cada ciencia tenga una participación activa. Hay algunas advertencias que corresponde hacer: primero, que la neurociencia educacional no debe ser entendida como una corriente, un movimiento o una “píldora mágica” que viene a “salvar” el sistema educativo de las dificultades que enfrenta o a determinar el camino hacia la innovación pedagógica, y segundo, que tampoco es posible esperar en el corto plazo la generación de nuevas metodologías, programas, materiales y recursos para ser utilizados en el aula con los estudiantes que sean elaborados sobre una base neurocientífica. Antes de la difusión del conocimiento, o del diseño de un nuevo método de enseñanza que pueda ser utilizado en los salones de clase, se deben realizar numerosos estudios experimentales, con rigurosidad científica y a gran escala. Como analogía, pensemos en la distribución de una nueva vacuna. Antes de que la misma llegue a los pacientes, se invirtieron años de estudio, experimentación y pruebas para que su efecto sea el adecuado.
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En esta etapa inicial de la neurociencia educacional, es fundamental que los educadores se aproximen al conocimiento científico del cerebro humano. Esto requiere de difusión científica en entornos educativos y en la formación de los educadores y demás profesionales de la educación como condición sine qua non. El desafío es conformar una nueva comunidad de neuroeducadores, con habilidades interdisciplinarias que permitan conectar investigación y práctica en los entornos educativos. Fortalecer la relación entre la mente, el cerebro y la educación exige que el educador adquiera previamente conocimientos adecuados y rigurosos sobre cómo es y cómo funciona el cerebro humano (Campos, 2010). Del mismo modo, la invitación se extiende a los neurocientíficos, quienes a partir de una alfabetización pedagógica puedan entender los entornos educativos para comenzar a estructurar propuestas de investigación y acción que vayan más allá de sus laboratorios. Para empezar a dar pasos seguros sobre bases sólidas hacia la transformación de la educación y el desarrollo humano, la neurociencia educacional necesita, además, estar intensamente conectada al tipo de atención, educación y prácticas de crianza que aspiramos para nuestros niños, niñas y adolescentes.
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Capítulo 2
Acceso al conocimiento: Es una realidad en diferentes países que, tanto en la formación inicial como en la formación continua de los educadores, existe un gran vacío en relación con el conocimiento sobre el cerebro humano. Si reflexionamos acerca de esta situación, llama la atención que los profesionales que más tiempo pasan mediando la construcción de conocimientos, capacidades y habilidades en seres humanos en proceso de crecimiento y desarrollo sepan muy poco del órgano que aprende, desarrolla, retiene, evoca y utiliza todo lo aprendido.
¿Qué saben los
educadores
del cerebro? Sin embargo, muchas veces la información que los educadores van adquiriendo sobre el cerebro de manera informal no es del todo correcta o consiste en programas o “recetas” que, aunque carecen de evidencia científica, se van implantando fuertemente en los entornos educativos. Este es el caso de la gimnasia cerebral, o brain gym, que se ofrece como un programa que logra equilibrar los dos hemisferios para mejorar el aprendizaje. Aunque las investigaciones básicas en neurociencia se desarrollan en diferentes niveles, partiendo desde el nivel molecular, los educadores solo necesitan conocer aspectos de la anatomía y el funcionamiento integral del cerebro humano y entender conceptos esenciales para llegar a establecer una base sólida sobre la cual puedan ir transformando su práctica pedagógica. Acceder a este conocimiento es el paso inicial.
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Características generales del cerebro Desde hace muchos años, el maravilloso y complejo órgano llamado cerebro ha sido materia de estudio e investigaciones. Fue confrontado con diferentes descubrimientos tecnológicos según avanzaban las ciencias y, actualmente, la comparación más común que escuchamos es la del cerebro con una computadora. Sin embargo, los neurofisiólogos saben que su funcionamiento sigue siendo un gran enigma y que la complejidad y el potencial cerebral aún son incomparables.
Caja craneal
Meninges
Líquido cefalorraquídeo
Representación del cerebro y sus estructuras protectoras.
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El cerebro es la estructura principal del sistema nervioso central y su principal función es coordinar la integración entre el medio interno y externo del organismo. Para esto, el cerebro está provisto de una compleja red de circuitos nerviosos que reciben información sensorial, la procesan y elaboran respuestas; esta actividad permite desde generar movimientos y sensaciones, hasta aprender y expresar emociones, producir comportamientos, entre tantas otras funciones que están bajo su responsabilidad. El cerebro se encuentra protegido por varias estructuras: las meninges, el líquido cefalorraquídeo, la barrera hematoencefálica y la caja craneal. Tiene una forma ovoide y en el ser humano adulto llega a pesar aproximadamente 1.400 gramos.
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Capítulo 3
¿Cómo se desarrolla el sistema
nervioso?
A tan solo veinte semanas de gestación, el sistema nervioso ha pasado por sorprendentes transformaciones morfológicas y su estructura básica ya está conformada. Asimismo, varias zonas del cerebro empiezan a trabajar en circuitos para gerenciar algunas funciones especiales; por ejemplo, la audición y la visión. Pero ¿cómo se produjo todo esto?
De la placa neural al tubo neural Durante el desarrollo embrionario, el sistema nervioso se origina a partir de una lámina de células llamada placa neural, que se ubica en la superficie dorsal del embrión. Posteriormente, esta placa se repliega sobre sí misma, formando un surco que, a medida que el desarrollo prosigue, se va haciendo más profundo, con lo cual se cierran las paredes que lo componen y se origina un tubo, conocido como tubo neural. De esta estructura preparatoria, comenzarán a desarrollarse la médula espinal y el cerebro. La funcionalidad de este sistema nervioso primitivo se hace evidente cuando en la tercera semana del desarrollo embrionario es capaz de coordinar el desarrollo de los demás órganos, lo que permite que ya en esta etapa los ansiosos papás escuchen por primera vez los latidos del corazón de su bebé.
Primeras estructuras A medida que pasan las semanas, el sistema nervioso va desarrollándose a través de mecanismos que involucran, entre otros, la neurogénesis o formación de las células que lo conformarán, la proliferación o multiplicación de estas y su migración hasta las zonas estables del sistema donde se ubicarán. Como resultado de la proliferación celular, comienza a aumentar el volumen de la parte anterior del tubo neural y se forman tres protuberancias o vesículas que se ubican en la primitiva cabeza del embrión. Estas vesículas son el prosencéfalo, mesencéfalo y rombencéfalo y su desarrollo da origen a las diferentes partes del cerebro. La parte posterior del tubo neural formará la médula espinal.
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Secuencia de eventos posteriores de desarrollo El desarrollo del sistema nervioso sigue ciertos patrones de organización establecidos genéticamente. Conocerlos nos permite comprender la secuencia de eventos que ocurren durante el desarrollo cerebral, desde el desarrollo intrauterino hasta muchos años después del nacimiento. La estructuración del sistema nervioso y la calidad de la organización neurológica (anatómica y funcional) de cada una de las regiones van a definir, en gran medida, el proceso de desarrollo del ser humano.
Médula espinal. Dentro de las estructuras iniciales del sistema nervioso, encontramos en el extremo posterior a la médula espinal, que conecta el encéfalo (cerebro) con las demás zonas del cuerpo. La médula espinal es la estructura encargada de conducir hasta las zonas superiores del sistema nervioso central información sensorial proveniente de los órganos de los sentidos, articulaciones, músculos y otros receptores internos, para luego conducir las respuestas elaboradas por el encéfalo hasta los efectores (músculos y glándulas). Rombencéfalo. Avanzando hacia la zona anterior encontramos al rombencéfalo, que a su vez se divide en dos vesículas: mielencéfalo y metencéfalo. Ambas albergarán zonas esenciales para la vida y la supervivencia: – A partir del mielencéfalo se desarrolla el bulbo raquídeo, que conecta al encéfalo con la médula espinal y que incluye varios centros responsables de funciones autónomas vitales. – Mientras que el metencéfalo da origen a la protuberancia anular y a partir de él también se forma el cerebelo. El cerebelo coordina y modifica la actividad resultante de los impulsos
y órdenes enviados desde el cerebro, modula la fuerza y disposición del movimiento y está implicado en el aprendizaje de habilidades motoras y en la memoria. La protuberancia anular sirve como puente entre cerebro, cerebelo y bulbo raquídeo. Conduce información sobre el movimiento desde los hemisferios hasta el cerebelo. Mesencéfalo. Zona del cerebro asociada con el control de muchas funciones sensoriales y motoras (movimientos oculares y coordinación de reflejos visuales y auditivos), también es una estación de relevo para señales auditivas y visuales. Prosencéfalo. Este se divide en dos nuevas vesículas: diencéfalo y telencéfalo, las cuales darán origen a estructuras esenciales que tienen funciones de gran importancia: – Del diencéfalo emergerán estructuras como el tálamo y el hipotálamo. El tálamo es conocido como la principal estación de relevo para la información sensorial que va destinada a la corteza cerebral. También tiene otras funciones relacionadas con el movimiento, el comportamiento emocional, el aprendizaje
Capítulo 3
y la memoria. El hipotálamo, constituido por un conjunto de núcleos bastante complejos, se encarga de regular el funcionamiento homeostático del organismo; participa de la regulación y liberación de hormonas e influye de manera significativa en la conducta, pues está involucrado con la sed, el hambre y los patrones de sueño. – Mientras que el telencéfalo va a constituir un conjunto de estructuras que marcarán la diferencia entre nuestra especie y cualquier otra en la Tierra. Nos dotará de inteligencia, nos proporcionará la capacidad de hablar, de sentir, de aprender, de recordar, de realizar movimientos y de amar. Algunas de estas estructuras son el hipocampo (que entre tantas funciones participa en la formación de la memoria) y los ganglios basales, estructuras involucradas
Telencéfalo
en el aprendizaje y de gran importancia para el control cognitivo de un movimiento. Además, encontraremos al sistema límbico, constituido por varias estructuras, entre ellas la amígdala, relacionada con las emociones, el comportamiento social e incluso la supervivencia, pues integra información del medio interno y externo. La estructura que se forma más tardíamente a partir del prosencéfalo es la corteza cerebral. Aunque empieza a desarrollarse aproximadamente en la octava semana de gestación, su proceso de maduración es gradual y sigue durante muchos años después del nacimiento. La corteza cerebral es responsable de las habilidades más complejas y refinadas, únicas en el ser humano. Se ocupa del funcionamiento cognitivo y posee un enorme número de células nerviosas.
Prosencéfalo
Diencéfalo
Metencéfalo
Mesencéfalo
Mielencéfalo
Rombencéfalo
Médula espinal Representación de estructuras iniciales del sistema nervioso.
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La corteza cerebral: áreas y funciones Convencionalmente, la corteza cerebral se subdivide en lóbulos que reciben un nombre en relación con el hueso del cráneo bajo el cual se encuentran situados. Los lóbulos se distribuyen en los dos hemisferios cerebrales, que se comunican continuamente a través de un conjunto de fibras nerviosas denominado cuerpo calloso. A continuación, revisaremos algunas funciones específicas de los lóbulos cerebrales:
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1. Lóbulo frontal: responsable de la elaboración del pensamiento, planeamiento, programación de necesidades individuales y de la conducta social. Además, modula respuestas emocionales, y coordina y dirige información cerebral. Podríamos decir que el lóbulo frontal es altamente ejecutivo, es la base de la conducta “civilizada” basada en hábitos y valores.
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2. Lóbulo parietal: responsable de las sensaciones de tacto, dolor, gusto, temperatura y presión, interviene en procesos cognitivos que involucren datos espaciales, verbales y el conocimiento del cuerpo. Se relaciona con la lógica matemática, entre otras cosas.
3. Lóbulo temporal: está relacionado con el sentido de la audición, posibilitando el reconocimiento de tonos específicos e intensidad del sonido, con la elaboración y percepción del lenguaje en su área hipocámpica, con los circuitos de la memoria y la emoción.
4. Lóbulo occipital: procesa, básicamente, información visual.
Capítulo 3
Las células nerviosas El cerebro humano está formado por aproximadamente 86 mil millones de células nerviosas llamadas neuronas, que representan la unidad anatómica y funcional del sistema nervioso central. Una neurona prototípica madura presenta tres regiones esenciales: las dendritas (que reciben información de otras neuronas), el soma (que es el centro metabólico celular, contiene el núcleo que almacena los genes de la célula y los retículos endoplásmicos rugoso y liso, que sintetizan las proteínas de la célula) y el axón (principal unidad conductora de la neurona). Sin embargo, las neuronas no son las únicas células presentes. Ellas reciben soporte de otros tipos de células llamadas glías, las cuales, entre otras funciones, participan en la producción de la mielina. Esta es una lipoproteína muy importante, pues recubre y aísla el axón, lo que asegura la conducción de la información a gran velocidad. Además, las glías son fundamentales en el proceso de migración, pues sirven de “rieles” para impulsar a las neuronas hasta su ubicación final en la red.
Dendritas
Axón
Soma
Representación de una neurona prototípica.
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Neurogénesis El origen de las neuronas empieza muy temprano durante el desarrollo embrionario. Se estima que entre 50 mil y 100 mil nuevas neuronas son generadas cada segundo entre la 15.ª y 20.ª semana de gestación. Estas neuronas migran hacia cada una de las regiones que se van formando. Una vez ubicadas, las neuronas empiezan a establecer contacto entre sí y a comunicarse, fenómeno conocido como sinaptogénesis. La transferencia de la información entre neuronas sucede en sitios de contacto especializados llamados sinapsis, que pueden ser de tipo eléctrico o químico. En las sinapsis químicas, la información llega a través de mensajeros químicos denominados neurotransmisores. La sinaptogénesis comienza en la estructura más baja del sistema nervioso, la médula espinal, aproximadamente en la 15.ª semana de gestación. Para el momento del nacimiento, todos los circuitos neuronales necesarios para la adaptación del recién nacido al nuevo entorno ya están establecidos.
Neurona 1
Sinapsis
Neurona 2
Representación de sinapsis química.
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Capítulo 3
Durante la etapa prenatal y en la primera infancia, el cerebro produce muchas más neuronas de las que van a llegar a necesitar. Esto sucede como una forma de garantizar que una cantidad suficiente de ellas lleguen a su destino y se conecten de forma adecuada. Sin embargo, para organizarse, el sistema nervioso también programa la muerte celular de neuronas (apoptosis) y la poda de miles de sinapsis que no establecieron conexiones funcionales o que ya cumplieron su tarea. Las sinapsis que involucran “neuronas competentes y activas en la red” son las que van a permanecer, y la funcionalidad de cada uno de estos circuitos neuronales es lo que nos permite aprender, memorizar, percibir, sentir, moverse, leer, sumar o emitir desde respuestas reflejas hasta los más complejos análisis relacionados, por ejemplo, con la física cuántica.
Mielinización de las neuronas La mielinización es el proceso en que las fibras nerviosas se rodean de una cápsula o vaina de mielina que es fundamental para su funcionamiento. Empieza en la médula espinal y va subiendo hasta llegar al cerebro. Allí, las diferentes zonas son mielinizadas poco a poco, respetando un largo proceso programado genéticamente, que durará más de veinte años después del nacimiento. La vaina de mielina de las neuronas en el sistema nervioso central es producida por los oligodendrocitos y en las neuronas del sistema nervioso periférico por las células de Schwan, que también forman parte de la glía.
Oligodendrocito Vaina de mielina Neurona Neurona
Axón
Representación de neuronas del sistema nervios central, en la que destacan un oligodendrocito y su relación con la vaina de mielina.
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Actualmente sabemos que las zonas subcorticales que controlan funciones vitales y reflejas son mielinizadas antes que las regiones corticales que controlan habilidades más sofisticadas, siendo la corteza prefrontal la última en ser mielinizada. La mielinización de las fibras nerviosas, luego de establecidas las sinapsis, es altamente relevante para el surgimiento y fortalecimiento de las funciones. A mayor mielinización, mayor será la funcionalidad de los circuitos neuronales. Aunque los genes controlan el proceso de mielinización, los factores ambientales pueden afectar su grado y calidad. La desnutrición, tanto de la madre gestante como del niño o niña, es uno de los factores que afectan al proceso de mielinización en los primeros momentos de vida, ya que las células gliales también son sensibles a la calidad de la nutrición.
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Capítulo 4
El neurodesarrollo en distintas etapas de la
vida
La conformación inicial del sistema nervioso, en cuanto a estructura y funcionalidad, está determinada por la información genética. Sin embargo, durante el desarrollo de una persona, genes y ambiente interactúan. La interacción dinámica y continua entre la biología y la experiencia va permitiendo que el sistema nervioso y el cerebro sean modulados por los estímulos del ambiente, los cuales están inmersos en las experiencias que vivimos desde temprana edad. Aunque los circuitos neurales se establecen gracias a cierta información contenida en los genes, la interacción con el medio desde los primeros años de vida tendrá la capacidad de modificarlos.
¿Qué factores influyen en el desarrollo del cerebro? Dentro de los factores ambientales que pueden influir en la funcionalidad del sistema nervioso, y en los cuales podemos intervenir, están: • la preparación para una gestación saludable, desde una nueva educación preconcepcional;
a los niños y niñas en su esfuerzo por manejar su temperamento y comportamiento;
• las condiciones adecuadas de gestación (ausencia de agentes teratogénicos, ausencia de toxinas, buena alimentación, buena salud física y mental, etc.);
• según las predisposiciones genéticas, fomentar experiencias significativas y un mayor control de las condiciones del ambiente donde crece y se desarrolla un niño o niña, para que se superen las posibles dificultades; y
• conocer individualmente a cada niño y niña para identificar y entender los rasgos de temperamento heredados; • modular las pautas o patrones de crianza de tal manera que estas puedan ayudar al niño o niña en el manejo de los rasgos de temperamento; • estructurar un entorno adecuado que pueda dar el suficiente respaldo
• que la comunidad brinde soporte a las familias para que actúen con sabiduría en la construcción adecuada de la base del desarrollo cerebral en los primeros años de vida y puedan mejorar continuamente sus patrones de crianza.
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El primer ambiente Generar condiciones apropiadas para un óptimo desarrollo cerebral parte desde antes del nacimiento. Por esto, es importante resguardar el entorno en el que se gesta un nuevo ser humano: el vientre materno. En este contexto, es vital proporcionar una adecuada orientación a las madres gestantes en cuanto a su estado de salud física y mental; es de gran ayuda para controlar la calidad de las primeras interacciones con el medio.
El entorno social temprano A partir de una interacción eficiente con el ambiente, el cerebro extrae los insumos para crecer, desarrollarse, aprender y dejarse modelar por los estímulos que están inmersos en las experiencias, lo que es posible por la gran capacidad plástica que posee, principalmente durante los primeros años de vida. Garantizar ambientes familiares y sociales seguros será un factor protector del desarrollo del cerebro, ya que las investigaciones vienen demostrando que las experiencias tempranas en ambientes de violencia, maltrato, pobreza o negligencia podrán dejar huellas profundas en el proceso de desarrollo cerebral de un infante (Fox, Levitt, & Nelson, 2010; Lipina & Posner, 2012; Shonkoff, 2006). Otros aspectos del ambiente que influyen en el funcionamiento del cerebro, principalmente durante el inicio del proceso de crecimiento y desarrollo cerebral, son la cultura, la nutrición, las condiciones de salud, cuidado e higiene. Promover un ambiente familiar enriquecedor, con vínculos estables, patrones de comportamiento adecuados, satisfacción de todo tipo de necesidades, estimulación, interacción y patrones de crianza apropiados, sin condiciones ambientales de riesgo, pueden contribuir positivamente a la arquitectura cerebral y al funcionamiento de los circuitos cerebrales que se conforman y se fortalecen desde los primeros años de vida.
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Capítulo 4
¿Los niños son una esponja? Durante años hemos escuchado que “los niños son una esponja”, que absorben todo de su ambiente. Sin embargo, lo que actualmente se conoce sobre el desarrollo infantil indica que, a pesar de su enorme capacidad de aprender y extraer lo que pueda de sus experiencias, niños y niñas también modifican, responden y afectan el ambiente en que viven. Es un ciclo complejo de influencias: la carga genética activa el desarrollo; las experiencias influyen en el desarrollo de niños y niñas; estos, a su vez, influyen en el ambiente y en las personas que están en su entorno; y finalmente vuelven a ser influenciados por el ambiente modificado por ellos mismos. Es así que el desarrollo de cada niño o niña es único, pues los estímulos que da y recibe durante la interacción con las demás personas, en variados contextos, y la influencia de su ambiente ecológico modularán un proceso de desarrollo de carácter individual (Monreal & Guitart, 2012). En este sentido, las experiencias que viven niños y niñas durante su crecimiento y desarrollo jugarán un rol crucial en las etapas posteriores de sus vidas, ya que serán la plataforma de despegue para las siguientes etapas. La interacción temprana con los miembros de la familia y la comunidad, el acceso a insumos básicos para el crecimiento y el desarrollo, una buena salud, un ambiente estimulante y seguro son algunos de los factores ambientales que influirán directamente en el desarrollo del cerebro en la infancia y, en algunos casos, podrán marcar cómo este responderá a algunas de estas experiencias en diferentes momentos de la vida. La integración dinámica entre los factores genéticos y ambientales, por lo tanto, empieza en una etapa muy temprana del desarrollo de un ser humano, por lo que las experiencias y los diferentes tipos de ambiente tendrán una fuerte influencia en el plan genético de desarrollo cerebral. Aunque durante las siguientes etapas del ciclo vital se seguirán construyendo nuevas formas de interacción entre los genes y el ambiente, en la primera infancia este proceso ocurre de una forma extraordinaria, gracias, en parte, a la gran plasticidad que tiene el cerebro humano durante esta etapa y a la gran susceptibilidad o sensibilidad de algunos circuitos neurales para determinadas experiencias.
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¿Por qué el proceso de neurodesarrollo debe interesar a los educadores? Durante muchos años, diferentes ciencias intentaron entender cómo se desarrolla el sistema nervioso y qué factores influyen en este proceso. Los estudios en modelos animales fueron permitiendo, desde hace muchos años, un mejor conocimiento referente a este complejo proceso que, a pesar de las variables entre las diferentes especies, ha conservado un patrón común de organización, crecimiento y desarrollo. Se pudo evidenciar, entre otros aspectos, procesos básicos de desarrollo embrionario, eventos controlados por la programación genética, diferenciación celular, funciones de las regiones cerebrales y características similares de comportamiento. En la actualidad, la neurociencia, a través de técnicas avanzadas de neuroimágenes, va develando este complejo y maravilloso proceso en el ser humano. Podemos definir el neurodesarrollo como un proceso dinámico, multifacético y multidimensional, relacionado con el crecimiento y desarrollo del sistema nervioso central y del cerebro. Es fruto de la interacción entre genética y ambiente. Involucra muchos factores y afecta directamente el comportamiento del ser humano y las funciones de su cerebro; entre ellas, el aprendizaje. Cuando estudiamos el proceso de neurodesarrollo, vemos que el cerebro es el único órgano del cuerpo que necesita mucho tiempo para crecer y desarrollarse, pasando por cambios anatómicos y funcionales sorprendentes desde la etapa prenatal hasta la adultez temprana, lo que permite la construcción de una arquitectura cerebral incomparable. Este fantástico, enigmático y complejo proceso es la enorme demostración de un órgano que construye a un organismo y se construye a sí mismo. Esta construcción empieza tan solo tres semanas después de la concepción y dura muchos años después del nacimiento. Las investigaciones en neuroimágenes vienen mostrando que los cambios más significativos durante el proceso de neurodesarrollo ocurren en la infancia y en la adolescencia. Por ello, los resultados de las investigaciones en estas dos etapas pueden y deben interesar no solo a los educadores, sino también a las entidades responsables de las políticas públicas educativas. Estos últimos podrían tomar algunas
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Capítulo 4
consideraciones del neurodesarrollo para producir cambios significativos en distintos niveles: desde las propuestas curriculares hasta las estrategias de enseñanza que se plantean los educadores.
Neurodesarrollo en la primera infancia En la actualidad, hay un consenso acerca de la importancia de la primera infancia, como un período de fuerte impacto en la calidad de vida posterior de la persona por tratarse de una época de significativo crecimiento y desarrollo cerebral, donde la alta plasticidad que posee el cerebro permite que las experiencias vividas lo modelen tanto estructural como funcionalmente.
Experiencias y desarrollo cerebral Considerar el impacto de las experiencias en los primeros años de vida es relevante tanto para padres como para educadores. Varios estudios realizados en las últimas décadas comprobaron que las experiencias desfavorables durante la infancia –como la violencia familiar, la negligencia, el abuso, el maltrato, el estrés tóxico y hasta la depresión de los padres– pueden afectar de manera traumática a un niño o una niña, logrando ejercer fuerte influencia en su salud mental o, en grados más elevados, afectando el desarrollo y funcionamiento de su cerebro (Bick, 2012; Lipina & Posner, 2012; McDermott, Westerlund, Zeanah, Nelson, & Fox, 2012; Shonkoff, 2006). Durante el primer año de vida, el cerebro triplica su peso. Experimenta crecimiento (aumento de la masa celular) y desarrollo (especialización celular). En el segundo año, adquiere tres cuartos de su peso total, y al tercer año de vida, presenta una actividad nerviosa dos veces más significativa que la de un adulto. Las investigaciones sugieren que el cerebro realiza 1,8 millones de nuevas sinapsis por segundo entre los dos meses de gestación y los dos años de edad, y el 83 % del crecimiento dendrítico ocurre después del nacimiento. La densidad sináptica aumenta enormemente en los tres primeros años de vida no por incremento de nuevas neuronas, sino por el crecimiento de las dendritas y el aumento de las conexiones entre las neuronas, lo que provoca un sistema de comunicación fenomenal. La energía vital, los primeros pasos, las primeras palabras y frases, las
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travesuras, la exploración, el descubrimiento, las habilidades físicas, sociales, cognitivas y emocionales de cada día son más significativas, son la confirmación visible de un cerebro en constante desarrollo. Por otro lado, se sabe que en los primeros años de vida el cerebro está más sensible a determinados estímulos, lo que le permite retirar de las experiencias los insumos necesarios para seguir su camino hacia su funcionalidad, y es por ello que experiencias a nivel visual, auditivo, motriz, lingüístico, cognitivo y socioemocional son de total relevancia desde los primeros momentos de vida (Fox et al., 2010; Thomas & Knowland, 2009).
La importancia del juego En la primera infancia se sientan las bases para las funciones cerebrales superiores, como la memoria, el razonamiento lógico, el lenguaje, la percepción espacial y visual, las funciones ejecutivas, entre otras. Una de las actividades principales que promueve el neurodesarrollo en la infancia, sin duda alguna, es el juego. El juego es el eje transversal, por excelencia, de todo aprendizaje en la infancia. No solamente actúa sobre los circuitos cerebrales vinculados con el desarrollo cognitivo, sino que influye en los demás circuitos de todas las áreas del desarrollo. Para el ser humano, jugar es una cuestión vital, ya que es parte de un proceso biológico que tiene un recorrido desde lo adaptativo hasta la complejidad que se observa en las actividades que involucran las funciones ejecutivas. Cuerpo, objetos, palabras, mente, personas, juguetes, conforman las herramientas de los juegos, que van evolucionando con el proceso de desarrollo cerebral. Jugar es una forma natural en que el cerebro aprende un ciclo que empieza y termina con la participación activa del niño o la niña. Existen períodos de gran sensibilidad del cerebro para aprender y estructurar funciones, y el juego podrá matizar una función de manera significativa. Conocer profundamente qué es el juego, sus categorizaciones y posibilidades abre un mayor repertorio de experiencias que, definitivamente, contribuirán con el desarrollo cerebral.
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Capítulo 4
Algunos mitos Aunque los estudios actuales nos permiten entender un poco más el proceso de desarrollo cerebral en los primeros años de vida, la evidencia neurocientífica no respalda algunas afirmaciones que surgieron entre padres y educadores, como que lo que no se aprende en los tres primeros años de vida no se aprende más y se pierde la oportunidad para siempre; que hay que diseñar entornos enriquecidos con gran cantidad de estímulos para potenciar el desarrollo cerebral; que la exposición de los infantes a la música de Mozart los hace más inteligentes o que la ingesta de alimentos o bebidas con algún tipo de aditivo mejora el desarrollo cognitivo. Estos son algunos de los neuromitos (conceptos tipificados que surgieron en relación con la infancia y que no tienen el respaldo científico que se requiere, pero que en la actualidad están confundiendo a muchas personas). Entender el proceso de neurodesarrollo en la infancia, los principios regidos por el sistema nervioso relacionados con el aprendizaje, el comportamiento y la influencia del ambiente –y de los adultos que lo componen– marcará una enorme diferencia en el rol de los padres y educadores, así como también abrirá una gran ventana de oportunidad para los que hacen políticas y diseñan programas para la infancia, ayudándolos de esta forma, a fundamentar científicamente sus propuestas. Varios estudios van demostrando que intervenciones con fundamento científico en los primeros años de vida no solo provocan un mejor desarrollo en la etapa en sí, sino que su efecto es duradero (A. Diamond, 2012; Adele Diamond, Barnett, Thomas, & Munro, 2007; Vandell, Belsky, Burchinal, Steinberg, & Vandergrift, 2010).
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Neurodesarrollo en la adolescencia La adolescencia es el período que empieza con la pubertad y termina con el comienzo de la vida adulta o madurez, y trae consigo muchas conductas características que ponen a los adolescentes bajo las miradas alegres, ansiosas, preocupadas y críticas de los adultos. Son años fácilmente reconocibles por los cambios notorios en los aspectos hormonales, conductuales, físicos y socioemocionales (S. J. Blakemore, Burnett, & Dahl, 2010). Es una etapa en que la búsqueda de la identidad se ve matizada por factores como la sexualidad, la socialización, las relaciones con los pares, la autoimagen, la aceptación del nuevo yo. Estos y otros factores estarán presentes en diferentes grados en la formación de la identidad y seguramente harán que el adolescente experimente varios roles, aspiraciones vocacionales o principios ideológicos hasta que se incorpore a un sistema social ya adulto.
El proceso de mielinización continúa En lo que se refiere a las características generales de la adolescencia, en estos últimos años las investigaciones realizadas en los laboratorios de neurociencia han brindado conocimientos que evidencian la existencia de un cerebro en pleno proceso de transformación. Cambios y transformaciones anatómicas y funcionales se van dando segundo tras segundo y perfilando a este ser humano en desarrollo (Giedd et al., 1967; Lenroot & Giedd, 2006; Weinberger, Elvevåg, & Giedd, 2005). Algunos mecanismos celulares vinculados con el crecimiento y desarrollo del cerebro, que empiezan en el vientre materno, de igual forma parecen tener gran significado en la etapa de la adolescencia, y uno de los que toman relevancia en las investigaciones es la mielinización. Como ya hemos mencionado, la mielina es una lipoproteína que envuelve al axón para aislarlo y, a la vez, permitir que el impulso nervioso viaje a otra(s) neurona(s) de forma muy rápida. Los axones mielinizados van conformando la materia blanca que vemos en el cerebro y en la médula espinal. La mielinización empieza muy temprano, aproximadamente en la semana 29 de gestación, y, a diferencia de lo que se pensaba, sigue durante varios años, hasta la adultez temprana.
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Capítulo 4
Desde las secciones de tejido cerebral hasta las neuroimágenes provenientes de las resonancias magnéticas, se puede observar una “jerarquía” en este proceso de mielinización, que va desde la parte más baja de la médula espinal hasta el encéfalo, y en el cerebro, desde las zonas subcorticales a las corticales, de la parte posterior a la anterior y de la zona proximal a la distal. Este lento y continuo proceso que dura años va brindando madurez y funcionalidad a las diferentes zonas del cerebro. Una de las primeras regiones en ser mielinizadas, por ejemplo, es aquella relacionada con el sistema visual, que en la etapa posnatal pasa por una rápida mielinización, que continúa hasta los 12 meses de edad en las demás regiones vinculadas con la funcionalidad de la visión, como las cortezas parietal y frontal (Huttenlocher, 2002). El proceso de mielinización que se va dando de forma paulatina hasta los 20 años, aproximadamente, al final de la adolescencia se vuelve altamente significativo en los lóbulos frontales, región responsable de funciones altamente especializadas, como el planeamiento, el juicio crítico, el control y la inhibición de conductas altamente emotivas, por lo que es en esta etapa que los adolescentes logran ir encauzando su impulsividad.
La densidad sináptica cambia Otro aspecto que vuelve a ser notorio en la adolescencia es la densidad sináptica (Huttenlocher, 1979). Se puede observar que la exuberancia sináptica de la infancia fue remplazada por oleadas de poda sináptica o pruning, un período en el que el sistema nervioso pierde para ganar (menos sustancia gris, más sustancia blanca) y reduce el número de conexiones en distintas partes del cerebro y en diferentes tiempos, que lo hacen cada vez más funcional. En esta etapa, el cerebro no solo se reorganiza, sino que algunas de sus estructuras siguen aumentando en volumen hasta los 18 años de edad, aproximadamente. Una de estas regiones es el cuerpo calloso, que pasa por una significativa mielinización, crece en tamaño, se vuelve más grueso y su alta funcionalidad permitirá que la información entre los dos hemisferios circule de forma mucho más rápida (Pujol, Vendrell, Junqué, Martí-Vilalta, & Capdevila, 1993). Se infiere que este es uno de los motivos por el cual los adolescentes tienen mayor capacidad de aprender habilidades cada vez más complejas.
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El cerebro se remodela La significativa remodelación de la estructura básica del cerebro en la adolescencia trae consigo una serie de consecuencias; entre ellas: el cuerpo pasa por una transformación notoria y el reconocimiento y aceptación de la propia imagen toma su tiempo. El sistema de recompensa del cerebro cambia su foco de interés, y el placer que sentía por los cuentos y juguetes de la infancia ahora se encuentra en los deportes de aventura, en las novedades, en la interacción social, en la música, en el sexo, en la comida, entre otros. Los cambios hormonales, la activación de la amígdala y la baja regulación de la corteza prefrontal van desencadenando una gran labilidad emocional. Además, las pocas horas de sueño también influyen en los cambios de humor y eso se debe, en gran medida, a la melatonina y serotonina: la primera se encarga de decirnos que es hora de ir a dormir y la segunda es la encargada de darnos bienestar. Pocas horas de sueño, entonces, redundan en un cambio significativo de humor en los adolescentes. Esta etapa también está caracterizada por la vulnerabilidad del cerebro para determinadas experiencias, principalmente aquellas relacionadas con el consumo de sustancias químicas (como las drogas y el alcohol) y a otros factores como el estrés y la depresión. La mielinización de los lóbulos frontales no solo logrará inhibir la acción de las zonas subcorticales vinculadas con la conducta impulsiva o de riesgo de los adolescentes, sino que creará nuevos senderos para la cognición, las emociones, el pensamiento y el comportamiento. A mayor mielinización de las regiones frontales, mayor adaptación a los cambios socioemocionales y mejores habilidades ejecutivas, cognitivas y morales.
¿Qué factores pueden alterar el neurodesarrollo? Es necesario entender que, aunque el sistema nervioso avanza paulatinamente en su proceso de desarrollo, existen algunos factores que pueden ejercer influencia significativa y cambiar un camino previamente trazado. La gran plasticidad del cerebro, tanto en la infancia como en la adolescencia, nos expone a las oportunidades y a la vulnerabilidad.
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Los últimos estudios demuestran claramente que factores de índole genética, nutricional, socioeconómica y cultural son de gran influencia. Asimismo, vimos que las experiencias, principalmente en los primeros años de vida, pueden afectar positiva o negativamente la arquitectura cerebral. Igualmente, las lesiones cerebrales, los síndromes y trastornos que afectan al cerebro cambian el proceso de neurodesarrollo de una manera muy significativa. El vínculo afectivo, el estrés tóxico, la depresión materna o el grado de instrucción de los padres también pueden afectar en gran medida el neurodesarrollo en la infancia. La vulnerabilidad del cerebro en la adolescencia a aspectos vinculados con las adicciones, por ejemplo, es muy notoria, lo que puede causar un enorme cambio en la forma de trabajar del sistema de recompensa del cerebro. En la adolescencia también presenciamos el despertar de enfermedades mentales, incluyendo la depresión, los trastornos de ansiedad, el trastorno bipolar y la esquizofrenia o trastornos de la alimentación y del sueño, así como el abuso de sustancias químicas. Esto es de gran relevancia para padres y educadores, quienes deben considerar que no solamente en la infancia deben estar pendientes de lo que sucede con los niños y las niñas. Los adolescentes requieren igualmente de cuidado, atención y dedicación. Por tal razón, el campo de acción que tienen los educadores va más allá de las cuatro paredes de sus aulas, y llega a los hogares y a la vida misma de sus estudiantes. Estar atentos a estos factores garantiza un mayor conocimiento del adolescente y de las influencias que recibe de su medio, lo que podrá cambiar el panorama en su proceso de desarrollo y, por ende, de aprendizaje.
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Capítulo 5
Construyendo conocimientos en La correcta construcción de esta nueva ciencia –la neurociencia educacional– considera pilares conceptuales derivados de estudios rigurosos capaces de sostener el diseño de las nuevas estrategias y metodologías para ser implementadas en las aulas, y que puedan servir de base para el diseño de nuevas políticas públicas educativas.
neurociencia educacional Aunque existan muchas expectativas en relación con los cambios que se pueden ir generando en los entornos educativos –tanto a partir de los aportes de la neurociencia a la educación como de lo que se va construyendo en el campo emergente de la neurociencia educacional–, el primer paso consiste en que los educadores conozcan cómo realmente es y cómo funciona el cerebro humano, y evitar así malinterpretaciones, conceptos erróneos o mitos que terminarían por perjudicar el desarrollo del campo de la mente, el cerebro y la educación. Esta base les permitirá construir conocimiento para crear ambientes donde investigación y práctica se encuentren para proponer nuevas formas de educar.
Nuestros cerebros nos hacen únicos Cada cerebro es único e irrepetible. Aunque su anatomía y su funcionalidad tengan elementos compartidos por toda la especie humana, cada persona posee su propio ritmo de desarrollo y de aprendizaje vinculado con su proceso de neurodesarrollo. Desde la forma de percibir el mundo, tomar decisiones, resolver problemas o relacionarse con los demás, hasta el desarrollo de capacidades y habilidades, nuestra individualidad lleva un sello dado por nuestra historia genética y el ambiente en el que fuimos creciendo y desarrollándonos. Cada uno de nuestros estudiantes tiene su propia historia, conformada de oportunidades, dificultades, sentimientos y emociones, y, por ello, su forma de acercarse a las experiencias de aprendizaje pueden variar
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significativamente. En esto, varios factores juegan un rol importante: los patrones de crianza; el entorno sociocultural y económico; el desarrollo de procesos cognitivos básicos desde la infancia, como la atención, el procesamiento de la información, el lenguaje y la memoria, y la forma en que enseña el educador son algunas de las variables que pueden acercar o no al estudiante al aprendizaje. La neurociencia educacional debe brindar al educador conocimientos que lo ayuden a enseñar a sus estudiantes teniendo en cuenta esta individualidad.
Plasticidad cerebral La capacidad que tiene el cerebro para responder a estímulos internos y externos, reorganizándose anatómica y funcionalmente, es entendida como plasticidad cerebral. El cerebro no es un órgano estático, aprende y cambia gracias a las experiencias vividas desde los primeros momentos de vida. Entre las funciones más complejas del cerebro, que dependen en mayor grado de su capacidad plástica, merecen especial atención el aprendizaje y la memoria. El impacto de la experiencia de aprendizaje y de la calidad de la misma, sobre el desarrollo neurocognitivo, es demostración de la plasticidad que tiene el cerebro para dejarse modelar. Ese aporte nos lleva al entendimiento de que todos los estudiantes, con o sin necesidades especiales, cuentan con un cerebro plástico capaz de transformarse a sí mismo. Se puede sostener que las investigaciones en neuroplasticidad humana tendrán un impacto indiscutible en el ámbito educativo, puesto que, durante los primeros años de vida y adolescencia, períodos en que el cerebro es altamente moldeado por el ambiente, la escuela y los educadores representan el más significativo factor de influencia. Si las experiencias, principalmente, las experiencias de aprendizaje, pueden modificar el cableado neuronal y, por ende, el funcionamiento del cerebro y el comportamiento de un ser humano, esto implicará al sistema educativo un cambio profundo en la inversión en educación, en políticas educativas, en propuestas curriculares y en la formación de los educadores (Campos, 2011).
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El cerebro es el único órgano del cuerpo humano que tiene la capacidad de aprender y, a la vez, enseñarse a sí mismo. La plasticidad cerebral permite a los seres humanos aprender durante toda la vida. La neurociencia educacional debe brindar al educador mayor conocimiento acerca del impacto de las experiencias de aprendizaje en el cerebro, para que estas tengan la frecuencia, intensidad, duración, oportunidad y calidad que requieren los estudiantes.
El sueño como aliado del aprendizaje y la memoria El sueño es una parte importante de nuestro ritmo biológico y solemos, muchas veces, afectarlo y al hacerlo, perjudicamos también nuestras capacidades cognitivas. Recordemos que el reloj biológico es un marcapaso hormonal y neural que tiene origen al interior del organismo, el que se sincroniza por señales del ambiente como el ciclo de luz y oscuridad. El reloj biológico le otorga un carácter cíclico al comportamiento y está asociado a procesos fisiológicos y bioquímicos. Por ejemplo, durante la noche se tiene el peak de la liberación de la hormona del crecimiento. El sueño permite recuperar el desgaste físico generado por las actividades del día, reducir el metabolismo muscular y la presión arterial, incrementar la actividad de los antioxidantes y reparar los circuitos neuronales, aspecto básico para un buen funcionamiento del cerebro durante el día. Asimismo, investigaciones en neurociencia han demostrado que el sueño tiene un rol cualitativo y cuantitativo en la consolidación de la memoria. Se han realizado múltiples estudios que demuestran la influencia que tiene el sueño sobre la memoria implícita y explícita. Mediante el sueño de ondas lentas y el REM, se logra la consolidación sistémica y sináptica, respectivamente, con influencia en la memoria y en el aprendizaje. Existe un proceso de reactivación y redistribución de la memoria a la neocorteza, que depende del hipocampo. Los científicos afirman que el sueño REM está asociado con una gran reorganización plástica de la memoria de largo plazo y tiene gran participación en la consolidación de la misma (Aton, Seibt, & Frank, 2009). La consolidación de la memoria es un proceso lento que convierte una huella de memoria, todavía lábil, en una forma más permanente o realzada. Por
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otra parte, estar atentos a la calidad del sueño de los estudiantes puede tener un fuerte impacto en el aprendizaje, lo que nos lleva a pensar tanto en relación con el número de horas de sueño como en los trastornos del mismo, ya que las investigaciones sugieren que ambos afectan el aprendizaje y la memoria (Ribeiro & Stickgold, 2014).
La nutrición y su influencia en el cerebro y en el aprendizaje El estado nutricional es un gran factor de influencia en el cerebro, pues afecta desde el proceso inicial de desarrollo (Georgieff, 2007) hasta los procesos cognitivos, como el aprendizaje y la memoria. Estudios acerca de la desnutrición muestran los efectos adversos desde la gestación: en las madres embarazadas ocasiona nacimientos con bajo peso y un perímetro del cráneo reducido (hasta la infancia), disminución del crecimiento, del desarrollo psicomotor y de la capacidad de aprendizaje, aspectos que afectan las habilidades cognitivas y la escolaridad (Prado & Dewey, 2007). El déficit en la dieta de nutrientes como proteínas, ácidos grasos esenciales, ácido fólico, fierro, vitamina A, cinc y yodo retrasa el desarrollo del cerebro y, por ende, varias de sus capacidades motrices y cognitivas, además de representar un grave problema para la salud pública. Nuevas investigaciones en neurociencia han confirmado resultados de antiguos estudios sobre el efecto negativo de la malnutrición en el desarrollo del cerebro y su consecuencia en el aprendizaje (Scrimshaw, 1998; Taras, 2005; Winick, 1969). Asimismo, cabe resaltar que algunos estudios empiezan a analizar el valor del desayuno para el buen estado nutricional (Smith, 2011), el comportamiento y el desempeño académico (Adolphus, Lawton, & Dye, 2013). Los estudios sugieren que el asistir a la escuela sin desayuno afectará la atención y la capacidad de autorregularse, dos aspectos que son básicos para un buen aprendizaje.
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Los beneficios del ejercicio y el movimiento El movimiento y el ejercicio físico son parte importante de los procesos de crecimiento, desarrollo y aprendizaje. Existe una relación recíproca entre movimiento y cerebro: tanto el cerebro crea movimientos como los movimientos que genera el cuerpo enseñan al cerebro. Los diferentes niveles de control motor que dirige el sistema nervioso central son una demostración de la gran importancia que tiene el movimiento para el cuerpo y para el cerebro. Movimientos más simples, estereotipados o reflejos, se vinculan a regiones subcorticales y medulares, mientras que los movimientos más elaborados son fruto de complejos circuitos corticales prefrontales (Campos, 2013). Esta asombrosa interacción cerebro-cuerpo-movimiento está presente desde la etapa prenatal y corresponde a una organización neurológica programada, que se va haciendo cada vez más funcional a partir de la experiencia y la práctica. En la actualidad, las investigaciones sobre el impacto de los ejercicios físicos en el cerebro y sus funciones van revelando resultados de gran importancia para el contexto educativo. Algunos de estos estudios demuestran que los ejercicios aeróbicos regulares pueden conducir a cambios en el cerebro con relación a la cognición, al aprendizaje y a las emociones y, según su frecuencia, podrá influir en la neurogénesis y sinaptogénesis. La práctica continua de ejercicios puede beneficiarnos tanto a nivel físico como mental, reducir el estrés tóxico, la ansiedad y mejorar el estado de ánimo (Gomez-Pinilla & Hillman, 2013; Swain et al., 2012; Voss, Nagamatsu, Liu-ambrose, & Kramer, 2011). Por lo tanto, es de suma importancia que en los entornos educativos los ejercicios estén claramente considerados en el currículo y en la práctica pedagógica.
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El estrés tóxico y sus consecuencias en la salud física y mental El estrés, desde la mirada de la neurociencia, se entiende como una respuesta fisiológica que tiene el organismo frente a determinados estímulos que se interpretan como amenazantes o desafiantes. Esta interpretación desencadena una serie de posibilidades de respuesta, vinculadas con las experiencias previas y con los respectivos mecanismos de defensa que fueron utilizados anteriormente, que activan el cuerpo a nivel fisiológico, cognitivo, emocional y motor. Es necesario diferenciar el estrés saludable y tolerable, que es necesario y no provoca consecuencias perjudiciales para la salud física y mental, del estrés tóxico, que trae consecuencias negativas, como depresión, ansiedad, alteraciones del sueño y psicosomáticas o, en casos más severos, alteraciones moleculares que pueden afectar el desarrollo cerebral y varios procesos cognitivos como la memoria y el aprendizaje (Excessive Stress Disrupts the Architecture of the Developing Brain: Working Paper #3, 2005).
Necesidad de identificar los agentes estresores Los cambios y respuestas que surgirán en función al estrés también tienen que ver con el tipo de estresor y, en este sentido, con la forma en que cada individuo percibe y responde a la experiencia. En los entornos educativos, los estudiantes están expuestos diariamente a situaciones que generan algún tipo de estrés. Corresponde al educador identificar los estresores que puedan afectar negativamente a los estudiantes, los cuales pueden ser muy variados, como objetos, sonidos, conductas amenazantes de otros compañeros, el estilo de enseñanza del profesor o la carga académica de una asignatura. Tanto la identificación del estresor como la autorregulación, por parte de los estudiantes y profesores, los ayudará a enfrentar la situación de una forma más adecuada.
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¿Cómo darse cuenta de que un estudiante tiene niveles inadecuados de estrés? Un estudiante con estrés tóxico cambiará su comportamiento, se le verá más irritado, de mal humor y con problemas de conducta y ansiedad. Muchas veces, esta ansiedad se convertirá en respuestas físicas, que se manifiestan por dolores de cabeza o estómago. Además, reportará cambios en sus hábitos de sueño y trastornos en la alimentación. A lo anterior se suma el hecho de que sus procesos cognitivos se verán afectados. En estos casos, se sugiere un estudio más intensivo acerca del estrés para entender qué es y cómo hacerle frente, ya que las investigaciones demuestran el riesgo asociado al estrés tóxico: se afecta el cálculo matemático, las funciones ejecutivas, no se procesa el lenguaje con eficiencia, la memoria de corto y largo plazo son más frágiles y, en general, se perjudica la capacidad de aprendizaje (González & Escobar, 2002; Joseph-Bravo & Gortari, 2007; Mcewen, Gray, & Nasca, 2015; Porter & Landfield, 1998).
El cerebro recluta funciones y circuitos para aprender El cerebro humano está programado para aprender, por lo que frente a situaciones de aprendizaje se activan circuitos nerviosos que generan una posible ruta compuesta por acciones de diferentes sistemas, lo que permite la consolidación de lo aprendido. Pensemos en una situación de aprendizaje y veamos algunas de las funciones y procesos cognitivos que están involucrados: a. Para iniciar el proceso de aprendizaje, el cerebro debe percibir y codificar cierta información (input). Para ello, utiliza sus recursos a nivel de sensación y percepción: capta estímulos por medio de los órganos sensoriales, interpreta a nivel de percepción y abre los canales para que estos ingresen. En esta etapa inicial del aprendizaje, juegan un papel fundamental la motivación, la atención y la memoria. b. La motivación permitirá que la propuesta ingrese, pues hay interés, curiosidad y emociones positivas hacia ella, lo que despierta el
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sistema atencional, que permite que el estudiante procese la información más relevante e ignore otros estímulos (externos o internos). Así empieza a adquirir, de manera directa o indirecta, la nueva información. c. A partir de este nivel, se da inicio a una serie de operaciones mentales que, entre otras, tienen que ver con el control voluntario de la atención para que se ejecuten las tareas asociadas que se requieren, y con las habilidades del pensamiento y el lenguaje. d. La presencia de información previa, almacenada en los sistemas de memoria, facilita la adquisición del nuevo conocimiento. El cerebro entonces “abre” los archivos de memoria y busca información que lo ayude a comprender la nueva información y, a la vez, empieza a prepararse para adquirir, codificar y almacenar el nuevo aprendizaje. e. En paralelo, está trabajando el sistema motor a través de las habilidades motrices gruesas o movimientos sutiles y refinados. En este momento, los recursos físicos, materiales concretos y tareas de manipulación, ganan su espacio para ayudar en la elaboración del aprendizaje. f. Es de vital importancia que el educador se asegure de que el estudiante está adquiriendo los nuevos conocimientos de manera adecuada. Para ello, la retroalimentación es un excelente recurso: escuchar a los alumnos, realizar pequeños ejercicios o actividades que le permita saber qué entendieron. Las mejores actividades son las que involucran tanto el aprendizaje explícito (discusiones grupales, debates, lectura, etc.) como el aprendizaje implícito (metáforas, proyectos, juegos, experiencias, dramatizaciones, grabaciones, etc.). De igual manera, utilizar la metacognición los ayudará a afianzar sus propias rutas y capacidades de aprendizaje. Además, es importante planificar actividades considerando las dimensiones del desarrollo humano (sensorial, motor, cognitivo, moral, social y emocional), pues se facilita el aprender. Frente a las experiencias de aprendizaje, el educador debe desempeñar un papel básico de mediador para marcar así el andamiaje adecuado para llevar a sus estudiantes a apropiarse del nuevo conocimiento. g. Siguiendo la secuencia, las funciones ejecutivas comienzan a jugar un rol interesante: el control inhibitorio exige mantener el enfoque, y la flexibilidad cognitiva ayuda a replantear lo planificado frente a un
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resultado inadecuado inesperado. Luego que el cerebro practique lo aprendido, la memoria empieza su labor para cimentar el aprendizaje y archivarlo en los sistemas de que dispone según la información que será almacenada. h. El tipo de información que fue aprendida, la manera en que fue codificada, organizada y archivada, serán los requisitos para que se logre evocar lo aprendido de forma efectiva y se compruebe que el aprendizaje se hizo real, significativo y funcional. Esta es una muy resumida secuencia de acontecimientos que suceden mientras los estudiantes aprenden y, por ello, la planificación de las actividades y estrategias de enseñanza permitirá que el educador vincule su práctica pedagógica con el maravilloso sistema natural del aprendizaje del cerebro, lo que contribuirá significativamente con el promover, desarrollar y fortalecer la red de conexiones neuronales que, finalmente, sustentan todo lo aprendido.
Funciones ejecutivas, aprendizaje y comportamiento Las funciones ejecutivas son un conjunto de habilidades de alto nivel y críticas para el ser humano. Según demuestran las investigaciones, estas funciones son fruto de la interacción de un complejo y especializado grupo de estructuras cerebrales. Las funciones ejecutivas participan en la planificación, regulación, monitoreo y control del comportamiento. Además, tales habilidades posibilitan el comportamiento orientado a una meta y la regulación de las acciones mientras las vamos practicando (Gazzaniga, 2006), la adaptación a situaciones nuevas, el éxito en las conductas personales productivas (Lezak, Howieson, & Loring, 2004) y están involucradas en el control consciente de los pensamientos y las acciones (Zelazo et al., 2003). Entre las estructuras cerebrales que participan de las funciones ejecutivas, encontramos a los lóbulos frontales, que actúan como un director ejecutivo. Sin embargo, las actuales investigaciones también muestran la participación de los lóbulos parietales, en lo que se refiere a la atención espacial (que asegura que se mantenga el foco en el estímulo o meta), el hipocampo que funcionaría como un coordinador
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(uniendo representaciones entre diferentes áreas corticales) y hasta el cerebelo y los ganglios basales que, conjuntamente con la planificación y monitoreo de movimientos, participarían también de la red intrincada de comunicación de la corteza prefrontal, sirviendo a las funciones ejecutivas de la cognición superior (Gazzaniga et al., 2006). Las funciones ejecutivas están directamente relacionadas con las habilidades básicas que son estimuladas y evaluadas en los centros educativos, como es el caso de la adaptación conductual, la flexibilidad cognitiva, la atención y la memoria. En los últimos años, la memoria de trabajo, la flexibilidad cognitiva y el control inhibitorio conforman la clasificación más actualizada de las funciones ejecutivas. Aunque estas funciones interesaron en un comienzo a los psicólogos, neurólogos o neuropsicólogos, en la actualidad las investigaciones básicas y aplicadas vienen integrándose al ámbito educativo, ya que en este hay una enorme posibilidad de desarrollarlas, evaluarlas e intervenir a tiempo. (Diamond, 2012; Diamond et al., 2007; Diamond & Lee, 2011). Asimismo, ya se ha comprobado que la “disfuncionalidad ejecutiva” está presente en varios desórdenes y trastornos del desarrollo, como el TDAH y el autismo. La evidencia demuestra que estas funciones empiezan su largo camino de desarrollo en la primera infancia (Davidson, Amso, Anderson, & Diamond, n. d.) y con el proceso de maduración cerebral se van observando cambios tanto en la complejidad como en la destreza, pues se ven fortalecidas con la práctica y el entrenamiento. Las funciones ejecutivas juegan un rol fundamental en el aprendizaje y en el comportamiento, y su desarrollo se relaciona con varios ámbitos de la vida de una persona, dentro y fuera de la escuela o trabajo. Entenderlas es una de las prioridades actuales de los educadores para que puedan fomentar o potenciar su desarrollo desde los primeros años de vida, ya que las consecuencias son notorias en etapas posteriores. Para esto se puede recurrir a diversas actividades que las involucren, como juegos, yoga, meditación, arte, música, etc. (Kray, Eber, & Lindenberger, 2004; McDermott et al., 2012; Volckaert & Noël, 2015). En el mismo grado de importancia, encontramos a la autorregulación, como una de las funciones clave para el aprendizaje y el comportamiento. En términos sencillos, la autorregulación se refiere al
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control voluntario de la conducta aun en situaciones difíciles por la carga emocional, la impulsividad, la necesidad de actuar rápido o por cualquier otra razón. Es una habilidad entrenable y podemos utilizarla en diferentes ámbitos de nuestras vidas; entre ellos, el cognitivo, el emocional y el social. La autorregulación predice el éxito en la vida y, visto desde una forma muy amplia, interviene en el éxito académico, en la salud y en la frecuencia de problemas con la ley (Duckworth & Carlson, 2013; Seabaugh & Schumaker, 1994). Las personas autorreguladas se entrenan para sobreponerse a las presiones que muchas veces nos hacen actuar “en automático” y nos llevan a hacer cosas de las que después nos arrepentimos. Por esto, el entrenamiento en la autorregulación puede ser una herramienta para prevenir problemas sociales, ayudar a nuestros países a salir de la pobreza y a nuestros niños y niñas a lograr su más alto potencial.
Relación entre emociones y aprendizaje Uno de los aportes de la neurociencia de gran significado para el contexto educativo se relaciona con el mundo de las emociones. Las investigaciones van dejando al descubierto la existencia de diferentes zonas y circuitos cerebrales que funcionan como verdaderos centros de emociones que están directamente relacionados con otras habilidades, principalmente las habilidades cognitivas, sociales y prosociales (Adolphs, 2002; Dolan, 2002). Además, se está conociendo la gran influencia que ejercen las emociones en el aprendizaje, en el pensamiento, en la cognición y en el comportamiento del ser humano en general (Immordino-Yang & Damasio, 2007). A través de varios estudios se ha comprobado también que desde temprana edad ya somos capaces de aprender muchas cosas acerca de las emociones: qué son, cómo estimularlas o cómo manejarlas en determinados momentos. Sin embargo, la calidad de este aprendizaje emocional está directamente relacionada con las oportunidades, con las experiencias, con el entorno y, principalmente, con las demás personas que lo conforman. En este sentido, los entornos educativos cobran un gran significado, ya que las relaciones interpersonales, las experiencias de aprendizaje y el proceso de enseñanza están matizados por muchas emociones. Existe una íntima relación entre emoción y cognición y, por
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ello, el pensamiento ejerce gran influencia en la manera en que sentimos y actuamos, así como lo que sentimos influye en nuestros pensamientos y acciones (Campos, 2011). En este marco cognitivo de las emociones, encontramos los pensamientos racionales e irracionales, funcionales o disfuncionales, creencias, esquemas mentales, percepciones e interpretaciones subjetivas que hacemos de determinados acontecimientos, comportamientos y emociones de los demás. En los entornos educativos presenciamos un constante interactuar de estos aspectos emocionales y racionales que, en algunos casos, generan ciclos interminables de estímulo-respuesta para cada acción, una reacción del tipo “tú me haces y yo te devuelvo”. Estos ciclos los podemos observar tanto en las relaciones entre los estudiantes como en las relaciones entre profesores y estudiantes, que, de una manera u otra, afectan a los procesos de enseñanza y aprendizaje. En este momento entra en juego la capacidad que tienen las personas de autorregularse, de ser empáticos y de usar tanto las emociones como los pensamientos de manera asertiva, para el bien propio y de los demás (Ochsner, Silvers, & Buhle, 2012). Aunque estamos recién entendiendo los mecanismos neurales que subyacen a las emociones, es indiscutible la gran influencia que estas ejercen en diferentes aspectos de nuestra vida diaria, en los distintos contextos y, principalmente, en los procesos de desarrollo, enseñanza y aprendizaje, por lo que se hace urgente replantear el nivel de importancia que tienen las emociones en el contexto educativo, en el currículo (Immordino Yang, 2011), pero, principalmente, durante las experiencias de aprendizaje y en las relaciones interpersonales en el aula.
Mecanismos y procesos del aprendizaje La dimensión cognitiva está conformada por complejos mecanismos, procesos y sistemas que permiten la construcción activa del conocimiento. Transforma el input en diferentes habilidades que posteriormente generarán el output adecuado para responder y relacionarse con el ambiente. Además, puede ser modulada por diferentes factores, principalmente por las emociones.
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Toda forma de adquisición de conocimiento involucra diferentes procesos mentales (cognitivos), conductas, disposiciones y funciones, los que están implicados en el procesamiento de la información, que, articulados entre sí y con el medio, nos permiten conocer y entender el mundo. Los procesos cognitivos son aquellos sistemas que están detrás de las operaciones mentales. Permiten recoger la información del entorno (sensación), procesar para reconocer (percepción), razonar, contrastar o almacenar (memoria). Esto hace que el organismo defina su acción (ajuste), que de ser exitosa, aprende (aprendizaje). Mediante los procesos cognitivos somos conscientes, es decir, nos damos cuenta de nuestra condición física, biológica, psicológica y social. Para aprender, ya sabemos que utilizamos varios mecanismos y procesos cognitivos (memoria, atención, pensamiento, toma de decisiones, resolución de problemas, control inhibitorio, flexibilidad cognitiva, percepción, entre otros), pero lo que necesitamos recordar es que para que se dé el desarrollo cognitivo, hay varios factores en juego. El primero de estos es el proceso de neurodesarrollo. Según la etapa en la que se encuentra el estudiante, el proceso de mielinización (maduración) en las diferentes zonas va dirigiendo el despertar de varias habilidades. Es por ello que en la infancia el tipo de planteamiento que hace el educador podrá tener éxito o no de acuerdo a su relación con el desarrollo cognitivo y los procesos de maduración de niños y niñas. Para entender el mundo que los rodea, los atributos y utilidad de los objetos, las normas, las relaciones interpersonales, el uso del lenguaje, de la lógica, entre otras capacidades, niños y niñas emplean todos los mecanismos posibles vinculados con la forma natural del cerebro para aprender. En estudios recientes, encontramos evidencia de varias vías de aprendizaje desde los primeros años de vida: aprendizaje por imitación (Bases, Meltzoff, & Prinz, 2002; Kuhl & Meltzoff, 1996), aprendizaje causal (Baillargeon, 2004) y aprendizaje por analogía (Goswami, 1989; Richland, Morrison, & Holyoak, 2006) Esos estudios nos llevan a considerar la necesidad de innovar las estrategias de enseñanza, ya que el desarrollo cognitivo se relaciona con el factor ambiental, en términos de experiencias, oportunidades y cultura.
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Sistemas de memoria La habilidad de adquirir, formar, conservar y recordar la información depende de factores endógenos y exógenos, de las experiencias y de la metodología de aprendizaje utilizada por el educador. Una de las habilidades cerebrales más importantes para el aprendizaje es la memoria. La memoria no solo juega un papel fundamental como una habilidad en sí misma, sino que también es una de las herramientas básicas para el buen desarrollo y funcionamiento de otras habilidades. De una forma simple, podemos entender la memoria como la persistencia del aprendizaje en un estado que puede ser evidenciado posteriormente. Es el proceso por el cual el conocimiento es codificado, almacenado y luego recuperado. Puesto que el aprendizaje es el objetivo máximo en educación, se hace necesario entender la interdependencia entre memoria y aprendizaje. En el campo pedagógico, en cada curso nuevo hay una mayor exigencia de las habilidades relacionadas con la memoria, puesto que los aprendizajes se vuelven cada vez más complejos. Es de vital importancia que el educador entienda la estrecha relación entre memoria y aprendizaje para, a partir de ahí, planificar estrategias que armonicen con los sistemas naturales que posee el cerebro para aprender y que realmente permitan que el conocimiento llegue a ser comprendido y almacenado en el cerebro. Además, tener conocimientos acerca del funcionamiento de la memoria permitirá al educador personificar el aprendizaje, puesto que cada alumno o alumna es único y su capacidad de memoria va a depender exclusivamente de su cerebro y de la influencia de factores como el consumo de glucosa, los niveles de estrés, el nivel nutricional, el uso de drogas o medicamentos, etc. Las teorías cognitivas, sumadas a las evidencias neurocientíficas, sugieren que la memoria es mantenida por múltiples sistemas cognitivos y neuronales, y por ello, no la podemos ubicar en una sola estructura o circuito. Para diferentes memorias usamos, entonces, distintos mecanismos neuronales. Estos mecanismos nos permiten almacenar lo aprendido en función del tiempo y del tipo de información. Para que podamos aprender y retener lo aprendido es necesaria la codificación de la información (procesamiento de la nueva
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información a ser almacenada: primero hay un registro en archivos sensoriales, seguido de análisis sensorial, y luego se adquiere una fuerte representación de la información para consolidarla a través del tiempo). Después se produce el almacenamiento de la información (como resultado de la adquisición y de la consolidación se crea y se mantiene un registro permanente de lo aprendido). Finalmente, es posible realizar la evocación (utilizar la información almacenada para crear una representación consciente o para ejecutar un comportamiento aprendido, una tarea mental, etc.). Todos estos mecanismos van a permitir que el aprendizaje esté almacenado en diferentes sistemas de memoria (memoria sensorial, memoria de trabajo, memoria de corto plazo, memoria de largo plazo explícita de tipo semántica, memoria de largo plazo explícita de tipo episódica, memoria de largo plazo implícita de tipo procedimental, asociativa condicionada, tipo priming y tipo no asociativa). Cuando reflexionamos acerca de la complejidad de los sistemas de memoria que utiliza el cerebro para almacenar un aprendizaje, surge una gran inquietud en relación con la evaluación en educación. ¿Sabe el educador en qué tipo o sistema de memoria quedó almacenado lo aprendido? ¿Qué estrategias ha usado el educador para garantizar la codificación y el almacenamiento antes de exigir que se evoque lo aprendido? ¿Sabe el educador que los sistemas de memoria van siendo más funcionales de acuerdo con el proceso de mielinización y maduración del cerebro? Sin duda alguna, este es uno de los temas que requerirán mayor formación del educador para que las evaluaciones sean más efectivas, pero también más justas.
Sistema atencional y aprendizaje Segundo tras segundo, nuestro cerebro es bombardeado de estímulos que ingresan por los canales sensoriales aportando información fundamental del entorno y sus características, lo que influye de alguna manera en nuestra conducta. Sin embargo, no todo lo que entra por nuestras retinas, cócleas y fosas nasales, o lo que toca nuestra piel, capta nuestra atención. Por otro lado, sabemos que aunque estemos absortos en una película, si sentimos que algo sube por nuestra pierna, podemos, en cuestión de segundos, poner atención a este estímulo y olvidarnos del momento más emocionante que hemos esperado por
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casi dos horas en el cine: surge un estímulo que atrapó nuestra atención y modificó nuestro comportamiento. La atención está involucrada en todo lo que sucede en el día a día de una persona. Puede direccionar la conducta, los procesos cognitivos, el aprendizaje, las emociones o la memoria, pues focaliza el interés en un estímulo en especial en detrimento de otros, lo que exige de la conciencia un trabajo más concentrado y efectivo. En los últimos años, la neurociencia cognitiva de la atención ha contribuido de manera espectacular al entendimiento de esta tan compleja función cerebral. Sabemos, en la actualidad, que los mecanismos cerebrales que subyacen a la atención, aunque interrelacionados con otros sistemas –como el sensorial, por ejemplo–, pueden operar de forma independiente y reclutar diferentes circuitos neuronales en función de la tarea a ser ejecutada o de la información a ser procesada, mientras se ignoran los demás estímulos del entorno. Aunque suene sencillo su concepto, la atención no es una función simple o solamente de carácter sensoperceptivo. Es un mecanismo cerebral cognitivo que afecta y es afectado por varios factores. Es una función cognitiva indispensable para el desempeño de dominios cognitivos (Posner & Petersen, 1990; Posner & Rothbart, 2014). Todos los procesos cognitivos se nutren de la atención. Tiene una capacidad limitada porque no se puede prestar atención a dos tareas complejas. Es selectiva, ya que frente a varios estímulos, solo se atiende al de mayor relevancia. En este sentido, entender la atención es de fundamental importancia para los educadores, ya que los sistemas atencionales son afectados por varios estímulos del entorno y, a la vez, cruzan de forma transversal todas las propuestas de aprendizaje: prestar atención al patrón de movimiento de un ejercicio en la clase de educación física, prestar atención a las tareas de cálculo mental en la clase de matemática, prestar atención a la explicación de los estados del agua en la clase de Ciencias o, simplemente, leer silenciosamente un libro en la biblioteca. Sumado a todo esto, está el contexto emocional: los estímulos emocionalmente relevantes, sin duda alguna, atraparán de forma más rápida la atención del estudiante, independientemente de si este
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proviene de una clase emocionante o de la llegada de un chico o chica nuevos a la sala. Centrar la atención en algo es el resultado de la intencionalidad que tiene la persona fruto de procesos cognitivos internos (atención endógena o voluntaria) o el resultado de la acción refleja en respuesta a sucesos externos que capturan su atención (atención automática o exógena). Para Posner (Posner & Boies, 1971), la atención es el resultado de una actividad conjunta de varios principios, sistemas, susbsistemas, componentes y elementos que, en combinación, permitirán que la persona se interese por algo de una forma en especial, dejando de lado otra información. Posner y Peterson (1990) plantearon un modelo del sistema atencional compuesto por diversos módulos de redes neuronales. Estas redes neuronales estarían distribuidas por todo el cerebro y organizadas en función de tareas específicas, como controlar y mantener el estado de alerta (red de alerta), direccionar la atención a lo que es relevante (red de orientación) y ejecutar tareas cognitivas complejas a través de un mecanismo central de control del procesamiento de la información (red ejecutiva). La complejidad de este sistema explica, de alguna manera, la existencia de diferentes tipos de déficit atencional y, por ende, la necesidad de distintos tipos de intervención. Los estudios acerca del desarrollo cerebral en la primera infancia han aportado datos que demuestran que la evolución y la funcionalidad de los sistemas atencionales están relacionadas con la maduración del sistema nervioso central, con la mielinización y con la conectividad funcional. Asimismo, a medida que aumentan las capacidades y habilidades de otros sistemas o funciones a partir del crecimiento y desarrollo, se van incrementando las habilidades de los sistemas atencionales. Cabe resaltar que la atención, además, está relacionada con la supervivencia, pues permite que el sistema nervioso central se concentre en factores esenciales del medio interno o externo para la preservación del individuo. En los experimentos con neuroimágenes se ha observado que frente a las diversas tareas que requieran algún tipo de atención, se accionan diferentes circuitos corticales, lo que indica que el sistema atencional es anatómicamente independiente de los demás sistemas que procesan una información específica. En otras palabras, aunque
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trabaje en conjunto con el sistema sensopercetivo, por ejemplo, el sistema atencional logra mantener su “individualidad”. En el ambiente educativo, el sistema de atención va a interferir directamente en la calidad del aprendizaje, y la falta de atención puede ser la causa de muchas dificultades para aprender. Entender mejor el sistema atencional permitirá que las estrategias de aprendizaje cambien en función de varios factores; entre ellos, los períodos de alta y baja concentración, los estados emocionales, la capacidad limitada y progresiva de la atención según el proceso de neurodesarrollo, la relación con el funcionamiento de la memoria de trabajo, y otros. Una gran meta de la neurociencia educacional es brindar información actualizada y relevante a los educadores sobre la atención, lo que permite una mejor comprensión de su funcionalidad o disfuncionalidad y encontrar estrategias de aprendizaje, evaluación e intervención beneficiosas para el estudiante.
Interacción social, desarrollo y aprendizaje Hoy sabemos que no se debe considerar al cerebro como un ente aislado que se desarrolla solo a partir de coordenadas genéticas, sino que, ya desde el vientre materno, es un órgano dinámico y dependiente de la experiencia. Se reconoce que el impacto provocado por el ambiente intrauterino, familiar, vecinal, sociocultural y económico puede diferenciar la ruta inicial del crecimiento y desarrollo cerebral programada genéticamente.
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Como el ser humano es una especie eminentemente social, las investigaciones en el campo de la neurociencia social cobran vital importancia, pues proporcionarán datos esenciales acerca de los comportamientos sociales y de su impacto en la salud, en la convivencia y en la calidad del entorno (lo que es aplicable a los entornos educativos). El cerebro social se define como una compleja red de regiones cerebrales involucradas en la cognición social, que nos permite reconocer a los demás, inferir sus estados mentales (intenciones, deseos, creencias), sus sentimientos, disposiciones y acciones para darnos la indicación de cómo podemos interactuar (Blakemore, 2008, 2010; Frith, 2007; Grossmann & Johnson, 2007). El cerebro social ha sido fundamental en nuestra supervivencia como especie, pues nos ha dado las herramientas necesarias para transitar entre diferentes entornos, ambientes, contextos y culturas, lo que nos ha hecho más hábiles para vivir y convivir con los demás. En este contexto, desde los primeros momentos de la vida, la interacción es fundamental para el desarrollo del ser humano. A partir de los primeros años de vida, el cerebro social se desarrolla de una forma espectacular, pues es a través de la interacción con los demás y con los diferentes entornos que obtiene los insumos para desarrollar las tan necesarias habilidades sociales. Al entrar en la adolescencia, el entorno social cobra aún mayor importancia, ya que la compañía de los pares llega a ejercer una enorme influencia en las dimensiones social y afectiva, y va modulando el cerebro social, tanto para bien como para mal. Es entonces cuando la maduración o el proceso de mielinización de las regiones prefrontales, como hemos mencionado anteriormente, permitirá el desarrollo de habilidades y capacidades de gran importancia para generar un comportamiento social adecuado, como es el caso de la autorregulación o el control inhibitorio. Además, el cerebro social es el responsable por el desarrollo de la cognición social. El campo de investigación en cognición social intenta entender y explicar cómo los pensamientos, sentimientos y conducta de los individuos son influenciados por la presencia –y/o interacción– del otro, por lo que las investigaciones en neuronas espejo en seres humanos y la teoría de la mente son cruciales para este campo. En
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los entornos educativos, la interacción es una constante, por lo que el aprendizaje social también lo es. La imitación, identificación y copia de patrones de comportamiento; la influencia del otro; la presión social; y las actitudes prosociales o antisociales son algunas de las piezas que arman el rompecabezas de la dimensión social. Es por ello que el educador necesita entender cómo funciona este cerebro social que se alimenta de lo que observa, escucha, percibe, siente y recibe del ambiente. Si pudiéramos resumir en dos grandes aspectos las funciones de nuestro cerebro social, tendríamos que mencionar que su gran desafío está en aprender del entorno y regular el comportamiento social. Cada estudiante crece y se desarrolla aprendiendo de las personas de su entorno y de las experiencias vividas y, mientras su cerebro también crece y se desarrolla, el ambiente lo va modelando. Este proceso de aprendizaje, que se da a lo largo del ciclo vital y que es altamente significativo en la primera infancia, lo va a llevar a la comprensión de los comportamientos y reglas sociales.
Desafíos y oportunidades para el educador En la actualidad, diversos investigadores en neurociencia cognitiva han empezado a contribuir y fortalecer el campo de la neurociencia educacional al realizar estudios de vital importancia para el sistema educativo en sus laboratorios. Entre ellos, los que más se destacan son las líneas de investigación en lenguaje y lectura, matemática, dislexia y discalculia. Aunque las investigaciones sobre el cerebro humano, como las mencionadas anteriormente, van acercándose más al contexto educativo, aún queda mucho camino por recorrer. Es por ello que tenemos la gran responsabilidad de filtrar información, erradicar y evitar “neuromitos” y construir sobre principios sólidos una nueva ciencia que unirá investigación y práctica en favor del desarrollo y aprendizaje de millones de estudiantes (Campos, 2013). Es de máxima importancia adquirir conocimientos elementales, pero rigurosos, de la estructura macroscópica y microscópica del cerebro, su funcionamiento y su enorme relación con el aprendizaje. Se hace
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necesaria una nueva propuesta de formación en neuroeducación para docentes, una línea de pensamiento y acción interdisciplinaria para fomentar la unión entre investigación y práctica educativa, entre investigadores neurocientíficos y profesionales de la educación. Entender al cerebro que aprende permitirá al educador repensar su forma de enseñar al comprender el enorme valor que tiene en la vida y desarrollo de otros seres humanos. Finalmente, la neurociencia educacional no solo aportará al educador conocimiento acerca de las bases neurobiológicas que subyacen al aprendizaje, sino que contribuirá al sistema educativo una base sólida, científica, que podrá sostener acciones de gran envergadura en las políticas públicas educativas, en la formación inicial y continua del docente, en el diseño curricular y en las estrategias de enseñanza que, en conjunto, podrán llevarnos a una verdadera transformación de la educación.
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CEREBRUM es una institución cuyos objetivos son poder contribuir al mejoramiento de la calidad de la educación y potenciar el desarrollo humano, a través de los aportes de las neurociencias aplicadas al campo educativo, promoviendo además el desarrollo de la Neuroeducación en Chile. Nuestra institución está comprometida con la transformación de la educación y la promoción del desarrollo humano a través de una propuesta integral e innovadora de formación, investigación y desarrollo de productos, servicios y contenidos de alta calidad, fundamentados en los aportes de la Neurociencias y ciencias afines.
