NEUROPLASTICIDAD
La
ciencia está en continua evolución. Hasta hace pocos años se creía que nuestro
cerebro era estático e inmutable, que nacíamos con un número determinado de
neuronas que iban perdiéndose con el paso del tiempo y que nuestros genes
heredados condicionaban nuestra inteligencia. Actualmente, debido al progreso
de los experimentos realizados por la moderna neurociencia, sabemos que existe
la neuroplasticidad, una propiedad del sistema nervioso que le permite
adaptarse continuamente a las experiencias vitales1. Nuestro cerebro
es extraordinariamente plástico, pudiéndose adaptar su actividad y cambiar su
estructura de forma significativa a lo largo de la vida. La experiencia
modifica nuestro cerebro continuamente, fortaleciendo o debilitando las
sinapsis que conectan las neuronas. Este proceso se conoce como aprendizaje2.
Independientemente del declive natural que conlleva la vejez, el aprendizaje se
puede producir a cualquier edad, somos capaces de generar nuevas neuronas3 y nuestra inteligencia no es fija ni
inmutable.
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Figura 1. Comparación de la activación del surco calcarino (V1) que se encuentra en el lóbulo occipital. A la izquierda, la imagen tras cinco días de privación visual y, a la derecha, una vez retirada la venda6.
l cerebro, un órgano plásticoDesde la perspectiva educativa, el concepto de plasticidad cerebral constituye una puerta abierta a la esperanza porque implica que todos los alumnos pueden
mejorar. Aunque existan condicionamientos genéticos, sabemos
que el talento se construye con esfuerzo y una práctica continua. Y nuestra
responsabilidad como docentes radica en guiar y acompañar a los alumnos en este
proceso de aprendizaje y crecimiento continuo, no sólo para la escuela sino,
también y sobre todo, para la vida.
Las primeras
evidencias sobre la neuroplasticidad provenían de estudios realizados con
animales, personas ciegas o sordas de nacimiento y con otras que habían
padecido lesiones cerebrales. Aunque estas investigaciones resultaron
fundamentales en el proceso de comprensión de la plasticidad del sistema
nervioso, se objetaba a menudo que estos experimentos correspondían a cerebros
de animales o de personas con características excepcionales que podían diferir
del comportamiento habitual.
Como
son muy conocidos el experimento de Eleanor Maguire con los taxistas de Londres4(aumentaba
su hipocampo al tener que memorizar un complejo callejero) o el de Thomas
Elbert con los violinistas5 (se
incrementaba la región de la corteza cerebral que controla los dedos de
la mano izquierda) nos centraremos en dos estudios del científico español
Álvaro Pascual-Leone que consideramos muy originales y significativos6.
Figura 2. Representación en la que se
muestra el aumento de la región cortical que corresponde al dedo central
después del período de aprendizaje de la tarea8.
.
En
el primero, se enseñó a la mitad de un grupo de voluntarios a tocar una pieza
de piano con cinco dedos. Se observó que el entrenamiento continuo conllevó un
aumento en la región correspondiente a la corteza motora que era responsable de
mover esos dedos. Aunque ese resultado constituía una muestra clara de
neuroplasticidad, no era novedoso porque otros experimentos habían llegado a
conclusiones similares. Lo verdaderamente interesante resultó al analizar las
imágenes cerebrales de la otra mitad de voluntarios a los que se puso a
imaginar que tocaban la pieza. Se observó que la simulación mental de los
movimientos activaba las regiones de la corteza motora que se requerían para la
ejecución de los movimientos reales. Sorprendentemente, la práctica mental era
suficiente para promover la neuroplasticidad7.
El segundo estudio de
Pascual-Leone que consideramos muy relevante es el llamado “experimento de la
venda”. Durante cinco días, a un grupo de voluntarios sanos se les vendó los
ojos. Durante ese período de tiempo se les mantuvo ocupados leyendo Braille
(hay que desplazar los dedos sobre puntos impresos) y realizando tareas
auditivas que consistían en diferenciar pares de tonos que escuchaban con unos
auriculares. El análisis de los escáneres cerebrales mediante resonancia
magnética funcional reveló que la corteza visual de los participantes, tras
cinco días, modificó su función y pasó a procesar las señales auditivas y
táctiles aumentando así su actividad. Después de retirar las vendas de los
ojos, sólo debían transcurrir unas horas para que la actividad se redujera (ver
figura 1).
Desde el punto de vista educativo, resulta trascendental la
demostración de que el mero pensamiento provoca la neuroplasticidad. La plasticidad cerebral permite, a través de un
entrenamiento mental adecuado, que nuestro perfil emocional pueda cambiar y
afectar de forma positiva a nuestra vida. Los docentes hemos de generar
creencias adecuadas en nuestros alumnos que les permitan afrontar las
dificultades como retos.
Neuroplasticidad y atención
La atención
constituye uno de los factores críticos en el proceso de aprendizaje. Resulta
un mecanismo imprescindible porque la capacidad de nuestro cerebro para
procesar la información sensorial entrante es limitada.
Figura 3. En las imágenes superiores (A) se
compara la activación de regiones que intervienen en el procesamiento
fonológico en niños normales y en niños disléxicos. En las inferiores (B) se
muestra la mayor activación de estas regiones en los niños disléxicos después
del período de entrenamiento13.
El
equipo de investigación de Michael Merzenich realizó dos experimentos muy
importantes que demostraron la plasticidad del córtex cerebral de los monos:
uno el llamado experimento del “disco giratorio”8 y otro el de las vibraciones9.
En ambos, se observó que el aprendizaje de una tarea concreta, en la que los
monos utilizaban los tres dedos interiores de la mano, conllevaba un aumento de
la región somatosensorial cerebral asociada a estos dedos10 (ver figura 2).
En
el segundo de los experimentos citados, se entrenó a un grupo de monos (dos
horas al día, los siete días de la semana) para que pudieran distinguir con
tres de sus dedos la frecuencia de oscilación de unas láminas vibratorias. Los
monos, al cabo de un tiempo, ya eran capaces de detectar diferencias
entre frecuencias. Los investigadores observaron que, como consecuencia del
aprendizaje de esa tarea, las áreas sensoriales de la corteza cerebral
correspondientes a los dedos de la mano utilizada aumentaron. Aunque este
experimento es relevante como indicador de la neuroplasticidad, desde la
perspectiva educativa nos interesa una variante realizada11. Se
repitió el experimento anterior con la novedad de que si, inicialmente se les
dio zumo a los monos cada vez que acertaban para facilitar el aprendizaje de la
tarea, en el nuevo experimento se les permitió beber todo el zumo que deseaban.
El resultado fue que, en esta nueva situación, los monos no eran capaces de
aprender la tarea y sus representaciones somatosensoriales no cambiaban. Al no
existir la atención selectiva en la tarea desarrollada, no se daba la activación
neuronal de las correspondientes regiones cerebrales que sí se activaban en el
experimento inicial.
Este
experimento, aparte de relacionar los procesos atencionales con la
neuroplasticidad, enlaza con los objetivos educativos. La atención sobre lo que se debe aprender
requiere esfuerzo continuo, motivación para ser receptivo y contar con las
emociones adecuadas. En ese orden, la dedicación constante requiere
autocontrol, lo novedoso y lo relevante facilita nuestra motivación y en un
estado relajado nuestra atención (también la memoria) se encuentra en una
situación más beneficiosa para facilitar el aprendizaje.
La neuroplasticidad como mecanismo de compensación: la dislexia
La propiedad de la
neuroplasticidad tiene una relación directa con la mejora en determinados
trastornos del aprendizaje, siendo uno de los más conocidos la dislexia.
Sabemos que diversas áreas cerebrales intervienen en la formación del lenguaje,
por lo que su desarrollo requiere muchos años. La lectura, por ejemplo,
necesita una óptima conexión entre estas regiones cerebrales y el niño, para
que pueda leer con corrección, necesita una comprensión del lenguaje adecuada.
En la dislexia, el principal impedimento para leer está relacionado con el
habla y la memoria verbal. Para leer necesitamos captar la correspondencia
existente entre los sonidos del lenguaje (fonemas) y los símbolos visuales que
utilizamos para representarlo (grafemas) y es por ello que los niños disléxicos
sufren trastornos estructurales en el procesamiento de sonidos y en algunas
tareas visuales.
Diversos
estudios han demostrado la importancia de un entrenamiento intensivo para niños
disléxicos12. Utilizando programas informáticos, se alargan
artificialmente sonidos de consonantes para poder diferenciarlas. En
pocas semanas, los niños procesan mejor los sonidos de palabras mostrando una
clara integración auditivo-visual. Y es que, tras el entrenamiento, en las
imágenes de resonancia magnética funcional se observan incrementos en la
activación de regiones cerebrales que eran previamente hipofuncionales,
como la corteza temporo-parietal (ver figura 3) que interviene en el
procesamiento fonológico.
La neuroplasticidad
permite fortalecer las regiones cerebrales implicadas en el procesamiento del
habla y así se pueden mejorar dificultades asociadas a la dislexia. Además, se
ha comprobado que este tipo de entrenamientos mejoran la comprensión del
lenguaje, la memoria y la lectura.
Estos resultados muestran la importancia del tiempo dedicado a
la comprensión del lenguaje oral y su relación directa con el aprendizaje de la
lectura. Evidentemente se trata de ejercicios repetitivos que han de ser a la
vez motivadores porque de lo contrario no se pueden escuchar atentamente los
inputs sonoros. Además, es importante que se utilice una gran variedad de
estímulos verbales que permitan una mayor actividad del hemisferio izquierdo
que funciona peor en los niños disléxicos.
Aunque este tipo de
aprendizajes compensatorios no puedan erradicar completamente los trastornos
(no todos los neurocientíficos están de acuerdo), sí que garantizan grandes
mejoras si existe el deseo de aprender, junto a la dirección adecuada del
proceso de aprendizaje.
Dopamina y plasticidad
La
dopamina es un neurotransmisor con importantes implicaciones educativas porque
interviene en procesos de gratificación y motivación que son fundamentales en
el aprendizaje. Se ha demostrado que el pensamiento positivo está asociado al
córtex prefrontal del hemisferio izquierdo y que, en esta situación, se libera
dopamina que activa los circuitos de recompensa. En niños con TDAH se ha
observado una reducción en el tamaño del núcleo accumbens (ver figura 4), una
región del sistema límbico relacionada con los circuitos dopaminérgicos,
mostrando la influencia de los estados de ánimo en la atención14.
En
un estudio realizado con ratas15, se demostró que la estimulación
directa del área tegmental ventral, constituida por vías de dopamina, cambió
las representaciones corticales de los sonidos escuchados. Si las ratas sólo
escuchaban los sonidos sin ninguna estimulación eléctrica no se producía
ninguna variación. Tanto en el cerebro de las ratas como en el nuestro existe
una región cortical en la que hay neuronas que pueden representar distintas
frecuencias que no conllevan preferencias de representación. La importancia de
este experimento radica en el hecho de que la neuroplasticidad se daba en el
córtex auditivo al estimular el circuito de gratificación de la dopamina, es
decir, el aprendizaje de la tarea sonora estaba ligado a la activación de un
circuito en el que interviene un neurotransmisor que sabemos cómo afecta al
aprendizaje.
En la práctica educativa, los docentes hemos de saber activar
este sistema de gratificación de la dopamina con gestos, miradas o conductas
agradables. Nuestro lenguaje no verbal16 desempeña un papel importante en la
transmisión de componentes emocionales. Además, como ya hemos comentado
anteriormente, lo novedoso motiva y facilita el aprendizaje.
Conclusiones finales
La neurociencia ha
demostrado la influencia de los factores ambientales, incluida la educación,
sobre la estructura y función del cerebro. La neuroplasticidad constituye un
nuevo paradigma educativo porque revela que el entrenamiento mental puede
modificar el cerebro que no es fijo ni inmutable, sino maleable.
Somos la única
especie que utiliza la plasticidad para perfeccionar y evolucionar el cerebro
por lo que eso es lo que nos hace diferentes y singulares. Pero, además, cada
individuo de nuestra especie es único e imprevisible y participa de su propia
evolución debido a la influencia de las experiencias vividas.
Nuestro perfil
emocional, que se forma mediante una serie de circuitos neuronales durante los
primeros años de vida, puede modificarse como consecuencia de experiencias
casuales o a través del esfuerzo consciente. Y nuestros propios pensamientos
son capaces de generar la neuroplasticidad y condicionar nuestro comportamiento
y aprendizaje.
En el contexto
educativo, la plasticidad del cerebro implica que todos podemos mejorar. Y los
docentes tenemos la responsabilidad de conocer cómo funciona ese sistema
biológico complejo llamado cerebro del que surge todo lo relacionado con la
conducta y el pensamiento humano.
Estudios
recientes han demostrado que la meditación modifica patrones de actividad cerebral
y puede fortalecer la empatía, el optimismo o la sensación de bienestar17.
Linda
Lantieri ha desarrollado proyectos en escuelas americanas, con resultados
satisfactorios, en los que se utiliza la relajación corporal y la concentración
para mejorar la atención de los niños. Todo ello fomentando la empatía y el
trabajo cooperativo entre alumnos en entornos académicos alejados del estrés
habitual. Y los resultados demuestran que este tipo de aprendizaje social y
emocional resulta muy beneficioso18. Los estudiantes mejoran la
atención, son menos agresivos y manifiestan más emociones positivas. Un
aprendizaje no sólo académico, sino también para la vida.
La pedagogía efectiva
ha de aprovechar la plasticidad cerebral. El cambio es posible.
1 La neuroplasticidad
constituye un concepto amplio que se puede concretar según los
diferentes niveles del sistema nervioso: neuronas, sinapsis o mapas corticales.
Antes se creía que la neuroplasticidad se restringía sólo al período del desarrollo
del sistema nervioso.
2 El aprendizaje a
nivel neuronal (se conoce como aprendizaje hebbiano) consiste en que las
neuronas pueden instalar nuevo cableado en función de la experiencia. Se
explica a partir de un mecanismo conocido como potenciación a largo plazo que
conlleva un incremento duradero en la eficiencia sináptica como resultado de la
actividad neuronal entrante. La conexión entre dos neuronas aumenta siempre de
intensidad cuando la activación es simultánea. Se cree que el fortalecimiento
de las sinapsis conllevaría el aprendizaje y la memoria.
3 Más información sobre
la neurogénesis:
https://escuelaconcerebro.wordpress.com/2011/12/16/generacion-de-neuronas-a-partir-de-otras-celulas/
4 Maguire, E. A. et al.
(2000): “Navigation-related structural change in the hippocampi of taxi
drivers”, PNAS 97.
5 Elbert, T. et
al.(1995): “Increased cortical representation of the fingers of the left hand
in string players”, Science 270.
6 El análisis completo
de los dos experimentos de A. Pascual-Leone se puede encontrar en:
Pascual-Leone, A.; Amedi, A.; Fregni, F.; Merabet,
M.L.(2005): “The plastic human brain cortex”, Annu. Rev. Neuroscience 28.
7 Que el mero pensamiento promueva la
neuroplasticidad justifica la escritura del último libro del reconocido
psicólogo Richard J. Davidson, en el que explica sus investigaciones sobre el
poder del entrenamiento mental para modificar nuestro perfil emocional. Según
identifica Davidson a partir de sus estudios, en el perfil emocional existen
seis dimensiones: resiliencia, actitud, intuición social, autoconciencia,
sensibilidad al contexto y atención.
Davidson,
Richard, Begley, Sharon, El perfil emocional de tu cerebro,
Destino, 2012.
8 Jenkins W. M. et al. (1990): “Functional reorganization of primary
somatosensory cortex in adult owl monkeys after behaviorally controlled tactile
stimulation”, Journal of Neurophysiology 63.
9 Recanzone, G.H. et
al. (1992): “Topographic reorganization of the hand representation in cortical
area 3b of owl monkeys trained in a frequency-discrimination task”, Journal of
Neurophysiology 67.
10 Más información sobre la representación del cuerpo en la
corteza somatosensorial:
11 Manfred Spitzer lo
explica en su sensacional libro Aprendizaje: neurociencia y la escuela de la vida, Omega, 2005.
12 Tallal, P. et al.
(1996): “Language comprehension in language-learning impaired children improved
with acoustally modified speech”, Science 271.
13 Temple, E. et al. (2003):
“Neural deficits in children with dyslexia ameliorated by behavioral
remediation: Evidence from functional MRI”, PNAS 100.
14 Para más información:
15 Bao, S.; Chan, V.T.;
Merzenich M.M.(2001): “Cortical remodeling induced by activity of ventral
tegmental dopamine neurons”, Nature 412.
16 Para más información
sobre la importancia del lenguaje no verbal:
17 Lutz, A. et al.
(2009): “Mental training enhances attentional stability: neural and behavioral
evidence”, Journal of Neuroscience 29.
Para más información
sobre el entrenamiento mental:
18 Para más información:
-Conferencia de
Michael Merzenich sobre el aprovechamiento de la plasticidad cerebral para
mejorar destrezas y recuperar funciones perdidas:
-Spitzer,
Manfred, Aprendizaje: neurociencia y la escuela de la vida, Omega, 2005.
-Blakemore,
Sarah-Jayne, Frith, Uta, Cómo aprende el cerebro, las claves para la educación,
Ariel, 2011.
-Davidson,
Richard, Begley, Sharon, El perfil emocional de tu cerebro,
Destino, 2012.
-Kandel,
Eric, En busca de la memoria, Katz,
2007.
-Ramachandran,
V. S., Lo que el cerebro nos dice: los misterios de la
mente humana al descubierto, Paidós, 2012.
-Ansermet, François,
Magistretti, Pierre, A cada cual su cerebro: Plasticidad neuronal e
inconsciente, Katz, 2006. Ortiz, Tomás, Neurociencia
y educación, Alianza Editorial, 2009.´
-Marina,
José Antonio, El cerebro infantil: la gran oportunidad,
Ariel, 2011
-Jensen,
Eric, Cerebro y aprendizaje: competencias e implicaciones educativas,
Narcea, 2004.
-Lantieri,
Linda, Inteligencia emocional infantil y juvenil,
Aguilar, 2009.
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