Neuroplasticidad, un nuevo paradigma para la educación

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.

Desde 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.

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El cerebro, un órgano plástico

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.

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).

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.

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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.

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).

 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.

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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.

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.

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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.

Figura 4

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.

Jesús C. Guillén

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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/

https://escuelaconcerebro.wordpress.com/2011/12/17/mas-sobre-neurogenesis-relacion-entre-el-declive-cerebral-y-algunas-moleculas-de-la-sangre/

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:

https://escuelaconcerebro.wordpress.com/2012/06/03/la-escritura-con-la-mano-izquierda/

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:

https://escuelaconcerebro.wordpress.com/2012/03/04/la-atencion-un-recurso-limitado/

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:

https://escuelaconcerebro.wordpress.com/2012/02/16/comunicacion-no-verbal-y-evaluacion-del-profesorado-segun-ambady-y-rosenthal/

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:

https://escuelaconcerebro.wordpress.com/2012/02/17/gimnasia-mental-4/

¹⁸ Para más información:

 http://www.innerresilience-tidescenter.org/

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Para saber más:

-Conferencia de Michael Merzenich sobre el aprovechamiento de la plasticidad cerebral para mejorar destrezas y recuperar funciones perdidas:

http://www.ted.com/talks/lang/es/michael_merzenich_on_the_elastic_brain.html

-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.

–https://escuelaconcerebro.wordpress.com/2012/12/27/neuroeducacion-estrategias-basadas-en-el-funcionamiento-del-cerebro/