el cerebro y su educacion

Tema 1: EDUCACIÓN Y APRENDIZAJE

Introducción y objetivos

Con el estudio de este tema se pretende que el estudiante sea capar de

• Definir el aprendizaje como elemento nuclear de la educación
• Describir las estructuras y procedimientos cerebrales subyacentes al aprendizaje
• Explicar la naturaleza y producción del aprendizaje

1.- El aprendizaje como elemento nuclear de la educación

Hay diversas definiciones de educación. En todas subyace la idea de conducir el desarrollo de la persona en un sentido perfectivo tendente a la excelencia personal.

Este desarrollo se entiende en términos de aprendizaje, de modo que el desarrollo presentado por un sujeto en un momento dado se corresponde con el conjunto de aprendizajes logrado por el sujeto como resultado de su historia de interacción con el medio. Los distintos aprendizajes están interconectados formando un sistema integrado, único y global. Ahora bien, con fines educativos o de investigación se pueden considerar parcelas de aprendizaje de mayor o menor amplitud. Estas áreas de desarrollo (aprendizajes) obedecen a parcelaciones arbitrarias que sólo son posibles desde la abstracción.

El sistema no se corresponde a un conjunto de aprendizajes estable, sino que se trata de un sistema dinámico en continuo cambio como resultado de la continua interacción con el medio. Evolución permanente.

Ahí reside la fuerza de la educación: en la posibilidad de guiar el aprendizaje en la línea de crecimiento conveniente a un mayor éxito adaptativo. La eficacia de la conducción del desarrollo personal en esa línea está demandando en los educadores una mayor comprensión de las bases del aprendizaje.

2.- El cerebro, órgano de aprendizaje

El cerebro es el órgano en el que tiene lugar el aprendizaje y en el que se asientan nuestras facultades mentales. Asume

• las funciones vitales, regulando las funciones vitales: ritmo cardíaco, temperatura, respiración…

• las funciones superiores: lenguaje, razonamiento y conciencia

Está ubicado dentro de la cavidad craneal. En estado adulto pesa 1,4 kg y consume más del 20% de la energía total consumida por el cuerpo entero. Es el órgano metabólicamente más activo.

2.1 Principales estructuras cerebrales

El cerebro se puede dividir en tres zonas:

El cerebro posterior, situado en la parte posterior del cráneo próximo a la médula espinal.

• El bulbo raquídeo: zona de conexión entre el cerebro y la médula espinal. Controla funciones vitales como  la regulación del sistema cardiovascular, la respiración y el tono muscular.
• La protuberancia o puente. Es el abultamiento del tronco encefálico y está conectado con el cerebelo. Se ocupa de la regulación del sueño y la activación de las expresiones faciales.
• El cerebelo. Está situado en la parte posterior del encéfalo. Se ocupa de la coordinación motora y de algunos aspectos de la atención.

El cerebro medio, situado encima de la protuberancia. Engloba las siguientes estructuras:

• Formación reticular. Centenar de diminutos núcleos o subestructuras que configuras en forma de red. Recibe información de áreas sensoriales y envía la información hacia el tálamo. Tiene que ver con el sueño, la atención, el tono muscular y el movimiento. En esta estructura se producen neuromoduladores, que son sustancias químicas que modulan o alteran las funciones de otras neuronas en distintas zonas del cerebro.
• Sustancia gris periacueductal. Pequeña estructura formada por somas neuronales  que intervienen en el control de ciertas secuencias de movimientos.
• Núcleo rojo. Formación neuronal implicada en el sistema motor que lleva información desde el cerebro hasta la médula espinal.
• Sustancia negra. Pequeña estructura implicada en el sistema motor constituido por neuronas dopaminérgicas (dopamina).
• Colículos inferiores. Dos pequeños salientes del tronco del encéfalo que están involucrados en el sistema auditivo
• Colículos superiores: Dos pequeños salientes del tronco del encéfalo. Forman parte del sistema visual.

El cerebro anterior. Constituye la mayor parte del cerebro. Engloba las siguientes estructuras:

• Tálamo. Se trata de dos lóbulos de gran tamaño situados en el centro del cerebro que están conectados entres sí por un haz de fibras nerviosas denominado masa intermedia. Recibe información de las áreas sensoriales o el cerebelo y lo transmite a la corteza cerebral. Desempeña un papel importante en la atención y en la regulación del sueño.
• Hipotálamo. Está situado debajo del tálamo y es de menor tamaño. Regula el sistema nervioso autónomo y el sistema endocrino.
• Ganglios basales. Conjunto de núcleos subcorticales que se sitúan en el lado externo del tálamo. Intervienen en el control y planificación del movimiento. Desempeñan un papel fundamental en el aprendizaje al estar ligados a los sistemas de recompensa (liberación de dopamina).
• Sistema límbico. Se compone de diversas estructuras de las que la más importante son el hipocampo y la amígdala. El hipocampo es de forma parecida a un caballito de mar juega un papel importante en la producción del aprendizaje y consolidación de la memoria. La amígdala de tamaño y forma de una almendra interviene en la expresión de la emociones y en la apreciación de las emociones de los demás. La acción conjunta de la amígdala y del hipocampo explican la producción rápida y duradera de aprendizajes de alto contenido emocional y en el desencadenamiento de respuestas de lucha y huida.
• Corteza cerebral. Es la mayor estructura del cerebro. Es una capa de 3mm de espesor que cubre externamente el resto de estructuras cerebrales a excepción del cerebro posterior. Toda la parte del cerebro que no corresponde estrictamente a la corteza se llama cerebro subcortical y está rodeada de tres membranas denominadas meninges. Convencionalmente la corteza se ha dividido en 8 lóbulos:
• 2 lóbulos occipitales. Se sitúan en la parte posterior del cerebro. Son esenciales para la visión.
• 2 lóbulos temporales. Detrás de las sienes. Procesan  la información auditiva que procede de los oídos. Están relacionados con la comprensión del aprendizaje y procesos de aprendizaje
• 2 lóbulos parietales. Están en la parte alta del cerebro. Tienen que ver con la integración de la información sensorial, el procesamiento visoespacial, el razonamiento matemático y la atención.
• 2 lóbulos frontales. Detrás de la frente hasta la mitad del cráneo. Involucrados en la planificación de la conducta, el razonamiento y la memoria.

2.2 Hemisferios cerebrales

El cerebro se divide en dos mitades anatómicamente muy parecidas, hemisferio cerebral derecho e izquierdo, que están comunicados entre sí por un haz de unos 250 millones de fibras nerviosas denominado cuerpo calloso.

Ha habido una creencia general que cada hemisferio estaba especializado en diferentes tipos de tareas y que había poca actividad compartida entre ellos.

·         Izquierdo: base del lenguaje, lógica, racionalidad

·         Derecho: pensamiento no verbal, creatividad y emociones

Estas ideas llevaron a considerar la existencia de estilos cognitivos distintos en función del hemisferio dominante.

Actualmente se indica que ambos hemisferios trabajan conjuntamente en relación con cualquier tarea cognitiva, aunque desde cada uno de ellos se consiga una mayor eficiencia en determinadas características de la tarea. La especialización hemisférica no está tanto relacionada con el tipo de funciones que pueda realizar uno u otro hemisferio cerebral, como con el grado en el que se dedican a cada una de ellas.

2.3. Interconexión cerebral

EL cerebro humano es la estructura más compleja del universo conocido (100.000 millones de neuronas). Estas neuronas están conectadas entre sí y cada neurona puede llegar a conectarse con otras 10.000. De esta manera, el número de combinaciones conectivas o circuitos neuronales puede ser prácticamente infinito.

Las conexiones interneuronales se realizan a través de fibras nerviosas y su elevado número hace que el total de fibras constituya la mayor parte de la masa cerebral.

Del total de fibras nerviosas sólo unos 4 millones conectan con el exterior. De ellas 2,5 millones son aferentes: transmiten información desde los órganos sensoriales al cerebro. La mayoría transmiten información visual. El otro 1,5 millones son eferentes, transmiten información hacia los órganos efectores: músculos y glándulas. El resto de fibras, que son mayoría, dan soporte a las conexiones interneuronales internas que median entre las entradas y salidas. Y en esta intermediación va la mayor parte de nuestra actividad cerebral. Nuestro cerebro está fundamentalmente conectado y en comunicación permanente consigo mismo.

Esta red de conexiones internas se estructuran en torno a tres grandes ordenaciones topológicas:

• Sistema tálamo-cortical. Red de conexiones en las que están implicadas neuronas de la corteza y tálamo.
• Una segunda ordenación está constituida por conexiones mediante haces fibras largas y paralelas que enlazan directamente la corteza con diversas redes subcorticales como el cerebelo, los ganglios basales y el sistema límbico.
• Una tercera ordenación está formada por núcleos neuronales situados en el tronco encefálico y en el hipotálamo y que de manera ramificada alcanzan prácticamente la totalidad de estructuras cerebrales.

Las neuronas no están conectadas al azar sino que las neuronas que sirven para funciones iguales o semejantes se relacionan entre sí formando grupos o asambleas neuronales. Cuando diferentes áreas necesitan cooperar para producir una determinada función la conexión entre ellas suele denominarse red cognitiva.

3.- Las neuronas: unidades de acción del cerebro

Las neuronas son células altamente especializadas en recibir y transmitir información y es ésta la base de toda actividad cerebral. Toda acción cerebral es el resultado de la acción combinada e integrada de determinadas neuronas.

En función del remitente o destinatario de la información distinguimos:

• Neuronas aferentes: reciben la información del exterior del cerebro, desde los órganos sensoriales
• Neuronas eferentes: transmiten la información afuera del cerebro hacia los órganos efectores (músculos y glándulas)
• Interneuronas: cuya información proviene y se dirije desde y hacia otras neuronas.

En función de los efectos que su comunicación causa en la neurona de destino:

• Excitadoras: cuyo mensaje favorece la activación de las neuronas destinatarias para que éstas, a su vez, envíen comunicación a otras.
• Inhibidoras: cuyo mensaje dificulta la activación de las neuronas destinatarias.

De acuerdo con las formas anatómicas que adquieren se estima que pueden existir unos 50 tipos de neuronas. Es posible que no existan dos neuronas iguales, pero en cada neurona se distinguen tres partes:

• El soma celular. Mide 50 micrones de diámetro. Contiene el núcleo con el ADN. Es el lugar en el que se produce la síntesis de proteínas.
• Las dendritas. Son extensiones del cuerpo celular en forma de ramificaciones de longitud variable. Pueden llegar a ser miles. Contienen los puntos de conexión interneuronal.
• El axón. Es una prolongación del cuerpo celular que tiene como función la salida de información desde la neurona. Cada neurona tiene un solo axon. Su extremo final puede ramificarse extensamente y conectar con miles de neuronas.

En el bebé recién nacido los axones están desnudos y van paulatinamente recubriéndose de una sustancia aislante llamada mielina. La mielización es un proceso que tiene gran importancia para la actividad cerebral, pues posibilita a los axones una velocidad de transmisión que puede llegar a ser hasta 100 veces superior que en los axones no aislados.

Las neuronas se conectan entre sí a través de la sinapsis. Una sinapsis es el punto de conexión entre un terminal axónico de la neurona transmisora y un terminal dendrítico de la neurona receptora. Ambos espacios no llegan a tocarse quedando entre ellos la hendidura sináptica.

El interior de las neuronas tiene carga eléctrica negativa respecto al exterior. Cuando la neurona es estimulada se abren unos poros que permiten la entrada de iones positivos como el sodio (Na) lo que hace que el interior de la neurona se torne menos negativa. El cambio eléctrico resultante se llama potencial de acción; viaja desde el cuerpo celular a través del axón y, cuando alcanza los terminales axónicos, provoca que una serie de vesículas liberen en la hendidura sináptica unas sustancias químicas llamadas neurotransmisores. Éstos cruzan la hendidura sináptica y se unen a los receptores dendríticos de modo que da lugar a la comunicación. Una misma neurona presináptica puede llegar a velocidades de activación de hasta 300 impulsos por segundo.

La neurona postináptica está conectada mediante la sinapsis a miles de neuronas presinápticas. El efecto de los neurotransmisores puede desencadenar que se abran en la menbrana postsináptica canales que permitan la entrada de iones positivos; estos neurotransmisores se denominan excitadores y la neurona presináptica que los libera neurona excitadora. Si permite la salida de de iones positivos o la entrada de iones negativos los neurotransmisores se denominan inhibidores y la neurona presináptica que los libera neurona inhibidora.

Una conexión sináptica es más intensa cuando la presinática es capaz de liberar gran cantidad de neurotransmisores en cada descarga y la postsinática tiene gran número de receptores específicos para recibir esos neurotransmisores.

4.- Naturaleza y producción del aprendizaje

El aprendizaje se entiende en términos de modificación de la estructura y funcionamiento neuronal con consecuencia sobre la actividad adaptativa del individuo.

A las neuronas sensoriales llega información desde el exterior; a través de las interneuronas se transmite la información de manera que llegan a activarse las neuronas eferentes dando lugar a una respuesta comportamental. Un papel fundamental juegan los circuitos de reentrada que posibilitan el intercambio continuo de señales entre diversas partes del cerebro y áreas funcionalmente especializadas. El comportamiento y sus efectos proveen nueva información al cerebro que sirve de retroalimentación y ajustar las respuestas a un cada vez mayor éxito adaptativo.

La producción de un determinado circuito depende de la intensidad de conexiones sinápticas establecidas entre las neuronas. Aquellas neuronas  que han tenido entre sí una gran comunicación fortalecen su conexión mediante el desarrollo de sinapsis más intensas. Si la comunicación ha sido escasa o nula puede extinguirse la sinapsis. Las neuronas que han perdido actividad pueden llegar a morir. La activación favorece el nacimiento de nuevas neuronas, lo que se denomina neurogénesis. Todas estas posibilidades de cambios anatómicos o fisiológicos en el cerebro se conoce como plasticidad neuronal o neuroplasticidad y es la base del aprendizaje.

 Un aprendizaje particular consiste en el establecimiento de una ruta eficiente de comunicación interneuronal facilitadora de la producción de un determinado patrón de actividad cerebral. Esta red neuronal ha llegado a establecerse a partir de una particular historia de comunicaciones sinápticas.

Los aprendizajes proporcionan rutas eficientes de comunicación interneuronal facilitadoras  de la producción de determinados patrones de actividad cerebral. Muchas de la neuronas que componen una red pueden formar parte de otras redes; así, cada aprendizaje está conectado con otros aprendizajes a través de unidades comunes que comparten.

El aprendizaje se trata de un sistema dinámico, en continuo cambio que permanentemente está modificando los pesos de las conexiones y estableciendo nuevas como resultado de su continua interacción con el medio.