¿Puede el ejercicio físico mejorar el rendimiento académico?

Las modernas investigaciones en neurociencia están revelando que la actividad física es tan buena para el corazón como para el cerebro. No solo mejora el sistema cardiovascular o el sistema inmunológico, lo que repercute directamente en la motivación o el estado de ánimo, sino que, además, hoy ya conocemos cómo el ejercicio regular es capaz de modificar el entorno químico y neuronal que favorece el aprendizaje. Y estos beneficios que se pueden dar a cualquier edad, tienen unas enormes repercusiones educativas.

ESTUDIOS CON ADULTOS

Sabemos que el cerebro humano, debido a su plasticidad, tiene una enorme capacidad para modificar su estructura y funcionamiento a través de la interacción con el entorno. Y en este proceso continuo de adaptación y supervivencia de la especie durante miles de años que ha permitido que el cerebro se desarrollara, es innegable que la actividad física ha desempeñado un papel crucial. Y si la integración de las capacidades cognitivas en las operaciones motrices era necesaria para la supervivencia del ser humano, no es casualidad que el hipocampo, imprescindible para la memoria explícita y el aprendizaje, sea una de las regiones cerebrales más influenciadas por el ejercicio físico (Gómez-Pinilla y Hillman, 2013).

Mejora de la infraestructura neuronal: el BDNF

En un estudio en el que participaron 120 personas mayores (Erickson et al., 2011) se demostró que un entrenamiento aeróbico de intensidad moderada de tres días por semana durante un año aumentó un 2% el volumen de su hipocampo, lo cual iba acompañado de una mejora de la memoria espacial y de un incremento de los niveles de una proteína, el BDNF (del inglés, factor neurotrófico derivado del cerebro). El BDNF segregado como consecuencia del ejercicio físico es muy importante porque:

• Mejora la plasticidad sináptica, es decir, fortalece las conexiones neuronales que garantizan el aprendizaje. Cuando se bloquea esta molécula en ratones, se eliminan los beneficios cognitivos de la actividad física (Vaynman et al., 2004).
• Aumenta la neurogénesis en una región imprescindible para la formación de las memorias: el hipocampo (ver figura 1). Este proceso de formación de nuevas neuronas, que ya se había comprobado en otros mamíferos, facilita los procesos cognitivos (Pereira et al., 2007).
• Aumenta la vascularidad cerebral. El aumento de sangre en las neuronas permite la llegada de toda una serie de nutrientes que mejoran su funcionamiento. Este proceso en el que intervienen también otros factores de crecimiento como el IGF-1 o el VEGF está directamente relacionado con la neurogénesis (Van Praag, 2009).
  

Aunque en la mayoría de estudios se han comprobado los beneficios del ejercicio físico aeróbico, en condiciones anaeróbicas también se han encontrado efectos positivos. Así, por ejemplo,  en un estudio en el que participaron estudiantes deportistas con edades por encima de los 20 años, se comprobó que aquellos a los que se les sometía a una prueba de vocabulario tras 3 minutos de sprints, aprendían palabras un 20% más rápido que aquellos que o bien descansaban o bien realizaban una larga prueba aeróbica de baja intensidad. Y sus análisis de sangre revelaron mayores niveles de BDNF (Winter et al., 2007).

La demostración de que con solo unos minutos de ejercicio se puede mejorar el aprendizaje posterior sugiere la necesidad de utilizar descansos regulares durante la jornada escolar para mejorar el rendimiento académico. Al realizarse el ejercicio físico se generan neurotransmisores como la serotonina, la noradrenalina y la dopamina que sabemos que benefician el estado de alerta, la atención o la motivación (Ratey y Hagerman, 2008), factores críticos en el proceso de aprendizaje. Y esa es la receta perfecta para combatir el tan temido estrés.

Pensando en el futuro: la reserva cognitiva

A parte de todo lo anteriormente comentado, también se ha demostrado que los beneficios de la actividad física son acumulativos, es decir, inciden sobre lo que se conoce como reserva cognitiva que, por ejemplo, nos permitirá alargar el efecto protector ante ciertas enfermedades neuroedegenerativas como el Alzheimer. En un estudio en el que participaron más de un millón de suecos entre los años 1950 y 1976 (Aberg et al., 2009), se recogieron datos sobre el estado físico y la inteligencia de los participantes a los 15, a los 18 y entre los 28 y 54 años de edad. En concreto, los datos recogidos a los 18 años se compararon con los logros académicos, la situación socioeconómica o la ocupación laboral de los participantes años después.

Los análisis de los resultados a los 18 años de edad revelaron una correlación entre la resistencia cardiovascular (y no la fuerza muscular) con la capacidad intelectual, tanto en pruebas verbales, de lógica o de inteligencia general (ver figura 2).

Y no menos importante es que el estado físico de los participantes a los 18 años, en concreto su resistencia aeróbica o cardiovascular, guardaba una relación directa y positiva con el nivel socioeconómico y los logros académicos en la edad adulta (mejores empleos y mayor probabilidad de obtener títulos universitarios). Independientemente de que siguieran realizando ejercicio o no, aquellos que en su juventud sí que se ejercitaron mostraron años después mejores capacidades cognitivas.

ESTUDIOS CON NIÑOS Y ADOLESCENTES

Analicemos a continuación algunos de las muchas investigaciones que ya existen con jóvenes en edad escolar relacionadas con los efectos del ejercicio físico sobre competencias académicas particulares o generales y, en especial, sobre las funciones ejecutivas del cerebro, esas capacidades relacionadas con la gestión de las emociones, la atención y la memoria que nos permiten el control cognitivo y conductual necesario para planificar y tomar decisiones adecuadas.

Lengua y matemáticas

En un estudio en el que participaron 20 estudiantes de nueve años edad (Hillman et al., 2009) se les realizó una serie de tests relacionados con la lectura, la ortografía y las matemáticas en dos condiciones experimentales diferentes: después de 20 minutos caminando en una cinta de correr a un ritmo moderadamente alto o tras un periodo de descanso también de 20 minutos. Los resultados no ofrecieron dudas, los niños tras la actividad física obtuvieron mejores resultados en cada una de las pruebas (ver figura 3).

Competencias generales

En un metaanálisis en el que se  analizaron 44 estudios (Sibley y Etnier, 2003) en los que intervinieron niños en edad escolar entre los 4 y los 18 años, se encontró una correlación positiva entre la actividad física y el aprendizaje. Se analizaron ocho categorías cognitivas: habilidades perceptivas, cociente de inteligencia, resultados académicos, tests verbales, tests matemáticos, memoria y una última en la que se incluían áreas diversas relacionadas con la creatividad o la concentración. Los resultados revelaron que el ejercicio físico fue beneficioso para todas las categorías salvo para la memoria y aunque este efecto positivo se encontró en todas los grupos asignados por edades, fue mayor en los niños de los grupos entre 4-7 y 11-13 años que en los de 8-10 y 14-18 años.

En una revisión posterior de 50 estudios (Rasberry et al., 2011) en la que se analizó la incidencia de la actividad física (en donde se incluían también las clases de educación física) en el rendimiento académico de los alumnos en edad escolar, se comprobó que el 50,5% de las asociaciones encontradas fueron positivas, el 48% no produjeron efectos significantes y solo el 1,5% fueron negativas. Los autores dudan de las medidas tomadas en una enorme cantidad de escuelas americanas en las que se han eliminado o reducido drásticamente las clases de educación física o los mismos recreos para poder dedicar más tiempo a otras materias, supuestamente más importantes, para mejorar los resultados de los alumnos en las pruebas de evaluación externas.

Atención

En una investigación en la que se aplicó un programa de ejercicio físico predominantemente aeróbico de 30 minutos a alumnos de 13 y 14 años de edad (Kubesch et al., 2009), se comprobó que mejoraron su rendimiento en tareas de discriminación visual que requerían una gran atención ejecutiva, en comparación a aquellos que realizaron un descanso activo de 5 minutos. Algo parecido se encontró en un programa de actividad física extraescolar que se aplicó durante 9 meses a alumnos con edades entre 7 y 9 años (Hilman et al., 2014). El análisis de los encefalogramas reveló una mayor actividad cerebral en los niños que participaron en el programa al resolver tareas en las que intervenían los recursos atencionales (ver figura 4), a diferencia de los del grupo de control.

Especialmente importante, sobre todo para alumnos con TDAH, es combinar el ejercicio físico con una mayor actividad mental como se da, por ejemplo, en el caso de las artes marciales. En un estudio en el que se probó un programa de taekwondo durante 3 meses en niños con edades comprendidas entre los 5 y los 11 años, se obtuvieron mejoras tanto conductuales como académicas en los participantes (Lakes y Hoyt, 2004).

Memoria explícita

La misma relación directa entre el ejercicio físico, el volumen del hipocampo y la memoria que se había identificado en animales y en personas adultas, se quiso demostrar en la infancia. En un experimento en el que participaron niños de 9 y 10 años de edad, se comprobó que aquellos que mostraban una mejor capacidad cardiovascular tenían un volumen de su hipocampo mayor (ver figura 5) y, como consecuencia de ello, se desenvolvían mejor en tareas que requerían de la memoria explícita (Chaddock et al., 2010), el tipo de memoria que se utiliza tanto en las tareas académicas.

Memoria de trabajo

La memoria de trabajo es una memoria de corto plazo que requiere cierto grado de reflexión, por lo que su desarrollo es muy importante desde la perspectiva educativa. En un estudio en el que participaron 43 niños con edades comprendidas entre los 7 y los 9 años, se quiso analizar los efectos de un programa extraescolar de actividad física que duró 9 meses en este tipo de memoria (Kamijo et al., 2011). Aunque el programa se centraba en la actividad cardiovascular, también se diseñaron actividades específicas para mejorar la fuerza en las que se utilizaban bandas elásticas o balones medicinales. Los análisis demostraron que los niños que participaron en el programa mejoraron la realización de tareas en las que tenían que reconocer estímulos que se les habían presentado anteriormente, un indicador claro de la mejora de la memoria de trabajo que es tan importante en la resolución de problemas.

Autocontrol

En una investigación que utilizó la técnica de la resonancia magnética funcional, se estudiaron los efectos producidos sobre el cerebro en niños de 8 y 9 años de un programa de actividad física que duró 9 meses y en el que los participantes se ejercitaban 60 minutos en cada una de las cinco sesiones semanales (Chaddock et al., 2013). Las neuroimágenes revelaron que aquellos niños que participaron en el programa mostraron patrones específicos de activación de la corteza prefrontal y de la corteza cingulada anterior (ver figura 6) que iban acompañados de una mejora en tareas específicas que requerían un gran autocontrol, junto a otras funciones ejecutivas asociadas. Y esto es especialmente importante, dada la influencia enorme del autocontrol en los procesos emocionales y cognitivos que afectan directamente al rendimiento académico del alumno.

EL EJERCICIO FÍSICO, UNA PARTE ESENCIAL DEL CURRÍCULO ESCOLAR

Los estudios con niños y adolescentes sobre la práctica de la actividad física han demostrado los mismos beneficios que se habían encontrado tanto en animales como en adultos. Como consecuencia del ejercicio físico se segregan toda una serie de neurotransmisores y factores de crecimiento cerebrales que estimulan el desarrollo de nuevas neuronas en el hipocampo y el fortalecimiento de las conexiones neuronales que facilitan la memoria y el aprendizaje. Especialmente importantes son los estudios con niños en los que se demuestra la mejora de las funciones ejecutivas básicas como la capacidad de inhibición, la memoria de trabajo o la flexibilidad cognitiva que son imprescindibles para el buen desarrollo académico y personal de los alumnos.

Las investigaciones analizadas sugieren que no es una buena idea erradicar del currículo o dedicar el mínimo tiempo posible a las clases de educación física cuando sabemos que mejoran nuestra salud física, emocional y mental, procesos que acaban siendo indisolubles. Y, por supuesto, tampoco beneficia colocar estas clases al final del horario escolar cuando sabemos que unos pocos minutos de actividad física son suficientes para mejorar la atención y la concentración del alumno, factores críticos en su aprendizaje. En este sentido, se deberían utilizar descansos regulares que permitieran a los alumnos moverse y fomentar zonas de recreo al aire libre que permitieran la actividad física voluntaria. Un simple paseo por un entorno natural puede recargar de energía determinados circuitos cerebrales que intervienen en la atención o la memoria y que pueden saturarse como consecuencia de una actividad académica continuada. De ello se puede beneficiar cualquier alumno, pero en especial aquellos con TDAH. Y ese simple paseo o cualquier actividad física que nos permita cierta desconexión mental respecto a lo que estamos haciendo nos puede permitir encontrar, gracias a los mecanismos cerebrales inconscientes que no dejan de trabajar, una solución creativa a ese problema que nos frustraba y que no podíamos resolver cuando pensábamos en él de forma cerrada.

El movimiento está asociado a nuestro propio proceso de desarrollo cerebral por lo que no deberíamos desaprovechar los beneficios derivados del ejercicio físico, sin olvidar que cuando suministramos los retos intelectuales adecuados el efecto se amplifica. En definitiva, lo que es bueno para el corazón es bueno para el cerebro. Mejores alumnos y mejores personas.

Jesús C. Guillén

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Referencias bibliográficas:

1. Aberg M. et al. (2009): “Cardiovascular fitness is associated with cognition in Young adulthood”. PNAS 106 (49), 20906-20911.
2. Chaddock L. et al. (2010): “A neuroimaging investigation of the association between aerobic fitness, hippocampal volume, and memory performance in preadolescent children”. Brain Research 1358, 172-183.
3. Chaddock L. et al. (2013): “The effects of physical activity on functional MRI activation associated with cognitive control in children: a randomized controlled intervention. Frontiers in Human Neuroscience 7.
4. Erickson K. et al. (2011): “Exercise training increases size of hippocampus and improves memory”. PNAS 108, 3017-3022.
5. Gómez-Pinilla F. y Hillman C. (2013): The influence of exercise on cognitive abilities”. Comprehensive Physiology 3, 403-428.
6. Hillman C.et al. (2009): “The effect of acute treadmill walking on cognitive control and academic achievement in preadolescent children”. Neuroscience 159, 1044-1054.
7. Hillman et al. (2014): “Effects of the FITKids randomized controlled trial on executive control and brain function”. Pediatrics 134 (4), 1063-1071.
8. Kamijo K. et al. (2011): “The effects of an afterschool physical activity program on working memory in preadolescent children. Developmental Science 14, 1046-1058.
9. Kubesch S. et al. (2009): “A 30-minute physical education program improves students’ executive attention”. Mind, Brain, and Education 3, 235-242.
10. Lakes K. D., Hoyt W. T. (2004): “Promoting self-regulation through school-based martial arts training”. Applied Developmental Psychology 25, 283–302.
11. Pereira A. et al. (2007): “An in vivo correlate of exercise-induced neurogenesis in the adult dentate gyrus”. PNAS 104, 5638-5643.
12. Rasberry C. et al. (2011): “The association between school-based physical activity, including physical education, and academic performance: a systematic review of the literature. Preventive Medicine 52, S10-S20.
13. Ratey, John J. y Hagerman, Eric (2010). Spark! How exercise will improve the performance of your brain. Quercus.
14. Sibley B. y Etnier J. (2003): “The relationship between physical activity and cognition in children: a meta-analysis”. Pediatric Exercise Science 15, 243-256,
15. Van Praag H. (2009): “Exercise and the brain: something to chew on”. Trends in Neurosciences 32(5), 283-290.
16. Vaynman S. et al. (2004): “Hippocampal BDNF mediates the efficacy of exercise on synaptic plasticity and cognition”. European Journal of Neuroscience 20, 2580-2590.
17. Winter B. et al. (2007): “High impact running improves learning”. Neurobiology of Learning and Memory 87, 597-609.

Seminario de Neuroeducación

El pasado sábado 22 de noviembre fuimos invitados al Seminario de Neuroeducación que se realizó en el Centro de Recursos Pedagógicos (CRP) de Gerona. Compartimos un día maravilloso con docentes y psicopedagogas que nos permitió analizar investigaciones recientes en el ámbito de las neurociencias y sus correspondientes implicaciones educativas. A continuación, resumimos algunos de los temas expuestos que entendemos son críticos en los procesos de enseñanza y aprendizaje.

NEUROEDUCACIÓN

La neuroeducación constituye una nueva disciplina que tiene como objetivo optimizar los procesos de enseñanza y aprendizaje basándose en los conocimientos que tenemos sobre el funcionamiento del cerebro humano. Este enfoque transdisciplinar en el que confluyen investigaciones realizadas en neurociencia, psicología y pedagogía surgió como consecuencia del desarrollo de las nuevas tecnologías de visualización cerebral, especialmente las no invasivas, como la resonancia magnética funcional, desarrolladas a partir de los años noventa.

Antiguamente sólo teníamos acceso al cerebro humano mediante autopsias o cirugías complicadas, mientras que en la actualidad podemos analizar el cerebro humano en pleno funcionamiento realizando tareas similares a las que se realizan en la escuela (ver figura 1). En este sentido, las investigaciones en neurociencia que nos permiten conocer cómo el cerebro lee, calcula, atiende, memoriza, se desarrolla, se relaciona o se reestructura continuamente, suministran un soporte empírico a muchas  prácticas educativas, aportan una justificación fisiológica a muchos experimentos realizados en psicología del desarrollo y sirven para mejorar el diagnóstico y tratamiento de diversos trastornos del aprendizaje.

El hecho de que en neuroeducación confluyan disciplinas que utilizan métodos, procedimientos o un vocabulario diferentes ha conllevado la aparición de falsas creencias o interpretaciones erróneas de las investigaciones en neurociencia en los entornos educativos. Son los llamados neuromitos que los docentes hemos de conocer con la ayuda de esa nueva figura del neuroeducador que, en lugar de ser un nuevo profesional, podría ser un profesor con los conocimientos necesarios sobre el cerebro que le permitieran trasladar de forma adecuada la información del laboratorio al aula.

Los nuevos conocimientos sobre el funcionamiento del cerebro constituyen un nuevo paradigma educativo en el que el aprendizaje es significativo, la enseñanza no está descontextualizada, se educa a los alumnos para ser personas íntegras que puedan actuar y mejorar la sociedad y en donde el profesor pasa a ser un investigador en el aula flexible preocupado preferentemente por el impacto que tienen sus estrategias pedagógicas en el aprendizaje y formación del alumno.

Analicemos brevemente algunos de los factores clave de esta nueva neuroeducación con sus correspondientes implicaciones educativas:

Plasticidad cerebral

Sabemos que nuestro cerebro no funciona como un ordenador. Trabaja en abierto y en paralelo de forma incesante, procesa la información identificando patrones a partir de sus conocimientos previos, anhela la novedad, toma decisiones influido por las emociones y es social. Pero, además, el cerebro humano es muy plástico y está continuamente reorganizándose como consecuencia de su interacción continua con el entorno. Qué útil resulta enseñarles a los alumnos imágenes de resonancias magnéticas en las que se muestran cómo las regiones disfuncionales del cerebro de un disléxico (con otros trastornos del aprendizaje también) mejoran como consecuencia del entrenamiento adecuado (ver figura 2), porque la principal implicación educativa de la plasticidad cerebral es que podemos esperar la mejora de cualquier alumno. Las creencias previas y los factores emocionales son críticos en el aprendizaje por lo que las expectativas del profesor han de ser siempre positivas. Etiquetar a los alumnos es irresponsable y tremendamente perjudicial.

Hoy sabemos que nuestro cerebro es plástico, existe la neurogénesis y la inteligencia no es fija. El conocimiento de esta información por parte de los alumnos constituye un elemento motivacional imprescindible.

Emociones

Estudios realizados en años recientes han demostrado que los procesos emocionales son indisolubles de los cognitivos. Ante contextos emocionales positivos se activa el hipocampo, región cerebral importante para la memoria, mientras que ante estímulos negativos se activa la amígdala, región cerebral que se activa ante reacciones emocionales, especialmente las de miedo o temor (ver figura 3). Esto sugiere la necesidad imperiosa de generar climas emocionales positivos en el aula que favorezcan el aprendizaje y en los que se asuma el error de forma natural, se proporcionen retos adecuados, se fomente la participación y el aprendizaje activo, haya expectativas positivas del profesor y se elogie por el esfuerzo y no por la inteligencia.

La implementación de programas socioemocionales en el aula bien estructurados y que no se restringen a las clases de tutoría producen mejoras en el alumnado tanto a nivel conductual como académico. El aprendizaje del autocontrol, de la resiliencia o de la metacognición es  imprescindible en el desarrollo personal y académico del alumno y se mejoran fomentando la autonomía, generando entornos seguros o a través de la práctica de rutinas de pensamiento que acostumbran al alumno a reflexionar sobre lo que hace. En estos programas, la introducción de técnicas relacionadas con la relajación y el mindfulness también están avaladas por las investigaciones en neurociencia dado que han demostrado que mejoran la actividad de la corteza prefrontal izquierda (asociada al optimismo y a las emociones positivas) y la conexión entre los circuitos neuronales de la amígdala y la corteza frontal que hace que las personas soportemos mejor la frustración.

Atención

La atención constituye un recurso limitado. Los estudios han demostrado que existen varias redes atencionales que activan diferentes regiones cerebrales: de alerta, orientativa y ejecutiva (ver figura 4). Es esta última la que nos permite concentrarnos en las tareas académicas como resolver un problema o seguir el proceso de explicación del profesor y que se ha demostrado en niños pequeños que puede mejorarse, en tan solo 5 días, utilizando el software adecuado.

La forma directa de captar esta atención es a través de la novedad. La curiosidad activa esos circuitos emocionales del cerebro que nos permiten estar atentos facilitándose así el aprendizaje. En la práctica, eso se puede hacer planteando preguntas abiertas, retos, tareas activas, utilizando metáforas, incongruencias o simplemente contando historias que inviten a la reflexión. Asimismo, si la atención no se puede mantener, resulta necesario dividir la clase en diferentes bloques  de 10 o máximo 15 minutos para optimizarla. El bloque inicial resulta crucial desde la perspectiva atencional por lo que se debería dedicar a analizar las cuestiones más importantes. Posteriormente, podríamos destinar otros, por ejemplo, a debatir y reflexionar sobre lo anterior o a realizar tareas fomentando el trabajo cooperativo. Y en el final es interesante realizar alguna actividad como un resumen, un mapa conceptual o un simple debate entre compañeros que permita analizar y reflexionar sobre lo que se ha trabajado durante la clase.

Memoria

No hay aprendizaje sin memoria. Otra cuestión diferente es que, tradicionalmente, no se haya utilizado de forma adecuada y haya predominado el conocimiento de datos superficiales en detrimento de la reflexión y de los conocimientos profundos. Pero hemos de saber que en el aprendizaje influye tanto esa memoria explícita que podemos verbalizar y que nos permite conocer datos o cuestiones autobiográficas, como esa memoria implícita que es inconsciente y que nos permite aprender a través de la adquisición de hábitos (ver figura 5). Así, por ejemplo, aprendemos a escribir a través de la práctica continua (implícita) pero adquirimos el conocimiento de toda una serie de reglas ortográficas  (explícita). Evidentemente aprender de memoria no ha de ser el objetivo pero en algunos casos es imprescindible. Se ha demostrado, por ejemplo, que los niños que no conocen de memoria las tablas de multiplicar muestran más dificultades al resolver problemas aritméticos.

Como el cerebro humano está continuamente haciendo predicciones e identificando patrones, en el aula  es indispensable detectar los conocimientos previos de los alumnos con evaluaciones iniciales para ir generando así el aprendizaje a través de un proceso constructivista. Sin olvidar, como comentábamos anteriormente, la influencia de los factores emocionales al memorizar.

En neurociencia se clasifica la memoria atendiendo a la duración que requiere el aprendizaje en cuestión. Se habla de memoria de corto plazo como aquella que requiere manipular pequeñas cantidades de información en breves periodos de tiempo (por ejemplo, al marcar un número de teléfono), mientras que la memoria a largo plazo es aquella más estable y duradera que utilizamos para recordar normalmente. Aprendemos cuando se produce un proceso de consolidación de la memoria, es decir,  cuando hay una transición de información de la memoria de corto plazo a la memoria de largo plazo (desde el hipocampo se envía la información a diferentes regiones de la corteza cerebral).

Un tipo de memoria de corto plazo que requiere mayor reflexión es la memoria de trabajo que utilizamos, por ejemplo, al resolver problemas y que está relacionada con la inteligencia general. Podremos liberar espacio de la memoria de trabajo y evitar que se sature cuando tengamos más conocimientos almacenados en la memoria de largo plazo y esto se hace a partir de la práctica continua, por lo que ello sugiere la necesidad de utilizar un currículo en espiral que permita mediante la práctica distribuida ir mejorando el aprendizaje. Pero para que este procedimiento sea efectivo se ha de tener en cuenta lo que ya conoce el alumno y la información ha de ser relevante, es decir, el alumno ha de encontrar el sentido y el significado a lo que está aprendiendo.

Respecto a las implicaciones pedagógicas sobre fomentar el pensamiento profundo en detrimento del superficial, no podemos obviar que aunque los humanos somos curiosos por naturaleza nos cuesta reflexionar  (eso requiere un gasto energético suplementario) y esa es la razón por la que echamos mano de la memoria con rapidez. Sin embargo, se ha comprobado que lo novedoso, los retos adecuados, comparar ejemplos diferentes, suministrar preguntas abiertas, proponer problemas reales o utilizar metáforas ayuda en la mejora del proceso.

Ejercicio físico, sueño y alimentación

El ejercicio físico, especialmente el aeróbico, no solo beneficia nuestra salud o nuestro estado emocional sino que también lo hace a nivel cognitivo. Promueve la neurogénesis en el hipocampo, genera neurotransmisores importantes para la atención y el aprendizaje como la dopamina o la noradrenalina y reduce el estrés. Unos minutos de actividad aeróbica moderada previa a unas pruebas de comprensión lectora,  de ortografía y  de aritmética mejoran los resultados de los alumnos (ver figura 6). Incluso en un estudio longitudinal que analizó el comportamiento de un millón de suecos se comprobó que aquellos que practicaban ejercicio físico continuado obtenían mejores resultados en pruebas cognitivas y no solo eso sino que años después seguían mostrando mejores habilidades mentales acompañadas por mayores logros académicos y profesionales.

Todo ello sugiere la necesidad de un aprendizaje activo en el que se ha de dedicar más tiempo al ejercicio físico y en donde las clases de educación física deberían colocarse al comienzo del horario escolar y no al final como se ha hecho tradicionalmente.

Y para recuperarse bien, no solo a nivel físico sino también mental, el cerebro necesita el sueño. El sueño actúa como un regenerador neuronal necesario de la actividad diurna y es imprescindible para el aprendizaje porque, aunque durante el mismo no se aprenda información novedosa sí que se consolidan las memorias. En el caso del adolescente es especialmente importante porque debido a  cuestiones hormonales existe un retraso en sus ritmos circadianos y una necesidad de dormir mayor que en los adultos. En muchas escuelas norteamericanas se ha comprobado que el retraso del horario escolar  conlleva  mejoras conductuales y cognitivas de los alumnos.

En cuanto a los hábitos alimenticios, todavía nos encontramos muchos adolescentes que llegan a la escuela sin haber desayunado. El cerebro para su correcto funcionamiento necesita una cierta cantidad de proteínas y la ingesta adecuada de hidratos de carbono para disponer de la energía necesaria. Asimismo, el realizar pequeñas ingestas durante el día ayuda a mantener los niveles de azúcar estables en sangre necesarios para disponer de recursos energéticos sin fluctuaciones.

El juego

El juego es un mecanismo natural arraigado genéticamente en el que confluyen emociones, placer y recompensa y que nos permite descubrir desde el nacimiento el mundo que nos rodea. Aprendemos jugando y nos gusta porque se libera dopamina (ver figura 7) que hace que la incertidumbre asociada al juego nos motive y que exista ese feedback tan importante para el aprendizaje. Jugando se adquieren competencias imprescindibles relacionadas con el pensamiento estratégico, la concentración o la toma de decisiones. Asimismo, existen varios estudios que demuestran los efectos positivos sobre la atención al jugar en entornos naturales.

En cuanto al uso de tecnologías en el aula constituye un medio, no el fin, para optimizar el aprendizaje. Relacionado con ello, no podemos obviar la necesidad en edades tempranas de la  imprescindible interacción social.

La utilización de programas informáticos  específicos se ha demostrado eficaz para mejorar la memoria de trabajo, la atención ejecutiva y, muy especialmente, para la mejora de trastornos del aprendizaje como la dislexia (por ejemplo, Fast forWord) o la discalculia (por ejemplo, Number Catcher).

Las artes y la creatividad

La creatividad es útil, no es innata y se puede y se debe enseñar. Las investigaciones en neurociencia han demostrado que la aparición repentina de soluciones ingeniosas a problemas que nos habían provocado ese tan típico bloqueo mental son beneficiadas generando inicialmente  muchas ideas, para luego en una fase de concreción asociarlas e ir evaluándolas (ver figura 8). Y no solo eso, sino que suelen aparecer tras un estado de relajación mental como el que se da tras el sueño reparador.

Para fomentar entornos creativos en el aula, los docentes hemos de estimular la curiosidad de los alumnos, aceptar preguntas abiertas, admitir resoluciones diferentes a las estrictamente académicas y generar entornos seguros donde se acepta y se analiza el error para mejorar el aprendizaje. En ese aspecto, son muy útiles los organizadores gráficos de analogías y diferencias o las rutinas de pensamiento como la KWL en donde se pide al alumno que reflexione sobre lo que sabe, lo que debe saber y lo que ha aprendido sobre un determinado contenido.

El aprendizaje basado en proyectos, por indagación o el basado en la resolución de problemas están muy en consonancia con la neuroeducación porque fomentan la interacción social y constituyen una estupenda forma de tratar la diversidad en el aula, por lo que la evaluación formativa se nos antoja imprescindible. Al fin y al cabo, cada alumno tiene un ritmo de desarrollo cerebral diferente.

Asimismo, las actividades artísticas como la música, el teatro o el baile son muy útiles para fomentar la creatividad. Y no solo eso sino que sus beneficios abarcan lo emocional, lo social y lo cognitivo. Por ejemplo, el teatro constituye una estupenda forma de mejorar el autocontrol de los niños y varios estudios sugieren la correlación entre el entrenamiento musical y la mejora de la comprensión lectora o de la aritmética en la infancia.

El cerebro social

Somos seres sociales y eso es lo que realmente nos hizo humanos. Diversos estudios han demostrado la existencia de comportamientos altruistas en bebés de pocos meses de edad. Además, el descubrimiento de las neuronas espejo constituyó la justificación fisiológica del aprendizaje por imitación tan importante en la transmisión de la cultura: 42 minutos son suficientes para que recién nacidos imiten gestos de sus padres. Otros estudios con adultos han demostrado que al cooperar se activa el sistema de gratificación de la dopamina, se genera más altruismo y se aplaza la recompensa (ver figura 9).

 Disponemos de circuitos cerebrales que intervienen tanto en nuestra autoconciencia como en la comprensión empática de los demás por lo que la enseñanza del trabajo cooperativo en el aula resulta una competencia imprescindible en los tiempos actuales y que está en plena consonancia con el propio proceso evolutivo del ser humano. Cooperar es algo más que colaborar porque conlleva una implicación mayor a nivel emocional entre los integrantes del grupo por lo que los docentes hemos de enseñar a los alumnos toda una serie de competencias interpersonales básicas relacionadas con el respeto, la solidaridad, la comunicación, la toma de decisiones o la resolución de conflictos. Al cooperar los alumnos ponen en práctica estas competencias, interactúan y trabajan responsabilizándose a nivel individual y de grupo para alcanzar los objetivos propuestos. Además, son capaces de evaluar su propio proceso de aprendizaje.

La escuela debería fomentar también la cooperación entre alumnos de distintas edades promoviendo la realización de actividades interdisciplinares que pudieran romper la tradicional y jerarquizada distribución del horario escolar en asignaturas. Sin olvidarnos que la educación abarca a toda la comunidad.

Conclusiones finales

Ya no hay excusas para mejorar la educación. Los nuevos tiempos requieren nuevas estrategias y las investigaciones en neurociencia nos han suministrado en los últimos diez años tanta información relevante sobre cómo funciona el cerebro humano que no nos podemos quedar al margen sin actuar. Pero para ello se requiere la necesaria voluntad que sabemos que no es innata. Existe una necesidad evidente de que el currículo contemple muchas de las cuestiones analizadas si queremos mejorar los procesos de enseñanza y aprendizaje  y formar personas útiles, responsables, íntegras y en definitiva felices. El profesor, como instrumento didáctico imprescindible, con la necesaria vocación y el requerido entusiasmo, debe convertirse en un investigador de sus propias prácticas pedagógicas analizando siempre el impacto que tienen sobre el aprendizaje de sus alumnos. En consonancia con esto, los propios centros educativos deberían permitirle dedicar unas horas a realizar este proceso de reflexión personal tan importante. Sin olvidar que el progreso y la implementación de las nuevas estrategias requieren tiempo.

La neuroeducación resulta necesaria porque promueve un aprendizaje para la vida que nos hace más felices. Y ese es el principal objetivo existencial.

Jesús C. Guillén

Referencias:

1. Dehaene S. et al. (1999): “Sources of mathematical thinking: behavioral and brain-imaging evidence”. Science, 284.
2. Erk S. et al. (2003): “Emotional context modulates subsequent memory effect”. Neuroimage, 18.
3. Hillman C. H. et al. (2009): “Aerobic fitness and cognitive development: event-related brain potential and task performance indices of executive control in preadolescent children”. Developmental Phychology, 45.
4. Jung-Beeman et al. (2004): “Neural activity when people solve verbal problems with insight”. Plos Biology, 2.
5. Kandel, Eric (2007). En busca de la memoria. Katz.
6. Posner, Michael I. y Rothbart, Mary K. (2007). Educating the human brain. American Psychological Association.
7. Rilling et al. (2002): “A neural basis for social cooperation”. Neuron, 35.
8. Spitzer, Manfred (2005). Aprendizaje: neurociencia y la escuela de la vida. Omega.
9. Temple, E. et al. (2003): “Neural deficits in children with dyslexia ameliorated by behavioral remediation: Evidence from functional MRI”, PNAS 100.

Neuroeducación: estrategias basadas en el funcionamiento del cerebro

La información que tenemos sobre el cerebro humano, órgano responsable del aprendizaje, se ha visto claramente incrementada debido al desarrollo de las nuevas técnicas de visualización cerebral. Como consecuencia de estas investigaciones recientes, aparece una nueva disciplina en la que confluyen los conocimientos generados por la neurociencia, la educación y la psicología que nos pueden aportar información significativa sobre el proceso de enseñanza y aprendizaje. La neuroeducación consiste en aprovechar los conocimientos sobre el funcionamiento cerebral para enseñar y aprender mejor.

En el siguiente artículo mostramos ocho estrategias fundamentales basadas en el funcionamiento del cerebro que tienen un soporte experimental definido y que resultan imprescindibles en la práctica educativa. En cada una de ellas hemos seleccionado un artículo de investigación relevante que constituye una evidencia empírica sólida y aportamos una serie de sugerencias prácticas fáciles de aplicar.

1. NUESTRO CEREBRO CAMBIA Y ES ÚNICO

El cerebro humano es extraordinariamente plástico, pudiéndose adaptar su actividad y cambiar su estructura de forma significativa a lo largo de la vida, aunque es más eficiente en los primeros años de desarrollo (periodos sensibles para el aprendizaje). La experiencia modifica nuestro cerebro continuamente fortaleciendo o debilitando las sinapsis que conectan las neuronas, generando así el aprendizaje que es favorecido por el proceso de regeneración neuronal llamado neurogénesis. Desde la perspectiva educativa, esta plasticidad cerebral resulta trascendental porque posibilita la mejora de cualquier alumno y, en concreto, puede actuar como mecanismo compensatorio en trastornos del aprendizaje como la dislexia y el TDAH.

La prueba

Maguire, E. A. et al. (2000): “Navigation related structural change in the hippocampi of taxi drivers”, PNAS 97.

En este estudio se analizó el hipocampo de los taxistas de Londres, ciudad caracterizada por su amplio callejero. Se comprobó que el tamaño de esta región cerebral, implicada en el aprendizaje y la memoria espacial, era mayor en los taxistas que en el resto de conductores. Además, el tamaño del hipocampo de los taxistas más expertos era mayor que el de los menos expertos.

Implicaciones educativas

El hecho de que cada cerebro sea único y particular (aunque la anatomía cerebral sea similar en todos los casos) sugiere la necesidad de tener en cuenta la diversidad del alumnado y ser flexible en los procesos de evaluación. Asumiendo que todos los alumnos pueden mejorar, las expectativas del profesor hacia ellos han de ser siempre positivas y  no  le han de condicionar actitudes o comportamientos pasados negativos.

En cuanto al tratamiento de los trastornos del aprendizaje, hay diferentes programas informáticos que han demostrado su utilidad en la mejora de determinadas capacidades cognitivas como la memoria o la atención. En concreto, Fast ForWord de Scientific Learning Corporation (avalado por Michael Merzenich) es un programa  para estudiantes disléxicos que ha ayudado a compensar las dificultades que tienen con el procesamiento fonológico (ver figura 1). Este tipo de entrenamiento continuo mejora la comprensión del lenguaje, la memoria y la lectura.

Fig.1 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 entrenamiento. (Temple, 2003).

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Para saber más:

https://escuelaconcerebro.wordpress.com/2012/10/04/neuroplasticidad-un-nuevo-paradigma-para-la-educacion/

2. LAS EMOCIONES SÍ IMPORTAN

Las emociones son reacciones inconscientes que la naturaleza ha ideado para garantizar la supervivencia y que, por nuestro propio beneficio, hemos de aprender a gestionar (no erradicar). La neurociencia ha demostrado que las emociones mantienen la curiosidad, nos sirven para comunicarnos y son imprescindibles en los procesos de razonamiento y toma de decisiones, es decir, los procesos emocionales y los cognitivos son inseparables (Damasio, 1994). Además, las emociones positivas facilitan la memoria y el aprendizaje (Erk, 2003; ver figura 2), mientras que en el estrés crónico la amígdala (una de las regiones cerebrales clave del sistema límbico o “cerebro emocional”) dificulta el paso de información del hipocampo a la corteza prefrontal, sede de las funciones ejecutivas.

Si entendemos la educación como un proceso de aprendizaje para la vida, la educación emocional resulta imprescindible porque contribuye al bienestar personal y social.

Fig.2 Activación de distintas regiones cerebrales, en un contexto emocional positivo, que facilitan la memoria. Son los giros derechos: lingual (GL), hipocampal posterior (pGH), hipocampal anterior (aGH) y fusiforme (GF).

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La prueba

Informe Fundación Botín (2008): Educación emocional y social. Análisis internacional. Santander, Fundación Marcelino Botín.

En este estudio internacional basado en cientos de investigaciones en las que han participado más de 500.000 estudiantes de educación infantil, primaria y secundaria se ha demostrado que los programas de educación emocional sistemáticos afectan al desarrollo integral de los alumnos: disminuyen los problemas de disciplina, están más motivados para el estudio, obtienen mejores resultados académicos, muestran actitudes más positivas y mejoran sus relaciones.

Implicaciones educativas

Los docentes hemos de generar climas emocionales positivos que faciliten el aprendizaje y la seguridad de los alumnos. Para ello hemos de mostrarles respeto, escucharles e interesarnos (no sólo por las cuestiones académicas). La empatía es fundamental para educar desde la comprensión.

Aunque hay muchas actividades en las que se pueden fomentar las competencias emocionales a través de un proceso continuo (se pueden utilizar diferentes recursos didácticos para suscitar la conciencia emocional como videos, fotografías, noticias, canciones, etc.), proponemos una relacionada con la lectura (Filella, 2010): se dedica un tiempo semanal en el aula a la lectura individual de textos que el alumno ha elegido según su propio interés (con el paso del tiempo se puede orientar hacia textos específicos). La lectura ha de ser en silencio y, posteriormente, se han de proponer actividades como resúmenes, dibujos, esquemas,… relacionados con la misma. Una forma sencilla de mejorar la atención, la comprensión, el aprendizaje y de fomentar emociones positivas en el alumnado.

Para saber más:

https://escuelaconcerebro.wordpress.com/2013/03/01/educacion-emocional-y-social/

3. LA NOVEDAD ALIMENTA LA ATENCIÓN

La neurociencia ha demostrado la importancia de hacer del aprendizaje una experiencia positiva y agradable. Sabemos que estados emocionales negativos como el miedo o la ansiedad dificultan el proceso de aprendizaje de nuestros alumnos. Pero, en la práctica cotidiana, han predominado los contenidos académicos abstractos, descontextualizados e irrelevantes que dificultan la atención sostenida, que ya de por sí es difícil de mantener durante más de quince minutos (Jensen, 2004). A los seres humanos nos cuesta reflexionar, pero somos curiosos por naturaleza y es esta curiosidad la que activa las emociones que alimentan la atención y facilitan el aprendizaje.

La prueba

Waelti, P.; Dickinson, A.; Schultz, W. (2001): “Dopamine responses comply with basic assumptions of formal learning theory”, Nature 412.

Este estudio demuestra que para optimizar el aprendizaje no es importante la recompensa sino lo inesperado de la misma. Analizando la respuesta de neuronas dopaminérgicas se comprobó que se activaban cuando el organismo tenía una determinada expectativa y la respuesta conductual era mejor de lo que se esperaba. De lo anterior se concluye  que,  tanto en el nivel neuronal como en el conductual, lo importante para el aprendizaje es la anticipación de la recompensa y no el simple premio.

Implicaciones educativas

No es suficiente que pidamos a los alumnos que presten atención (“Mamá, no es que tenga déficit de atención, es que no me interesa” se leía en la camiseta de un reconocido investigador) sino que hemos de utilizar estrategias prácticas que fomenten la creatividad y que permitan a los alumnos participar en el proceso de aprendizaje sin ser meros elementos pasivos del mismo.

Para ello, es útil aprovechar los primeros minutos de la clase para enseñar los contenidos más importantes para luego seguir con bloques que no superen los diez o quince minutos y así poder optimizar la atención. Al final de cada bloque se puede dedicar un tiempo para reflexionar sobre lo analizado o, simplemente, hacer un pequeño parón para afrontar el siguiente. Todo ello debería ser complementado por un profesor activo que se mueve por el aula y cambia el tono de voz porque los contrastes sensoriales atraen la atención del alumno.

Para saber más:

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

4. EL EJERCICIO FÍSICO MEJORA EL APRENDIZAJE

La práctica regular de la actividad física (principalmente el ejercicio aeróbico) promueve la neuroplasticidad y la neurogénesis en el hipocampo, facilitando la memoria de largo plazo y un aprendizaje más eficiente. Además, no sólo aporta oxígeno al cerebro optimizando su funcionamiento, sino que genera una respuesta de los neurotransmisores noradrenalina y dopamina que intervienen en los procesos atencionales. El ejercicio físico mejora el estado de ánimo (la dopamina interviene en los procesos de gratificación) y reduce el temido estrés crónico que repercute tan negativamente en el proceso de aprendizaje.

La prueba

Aberg M. et al. (2009), “Cardiovascular fitness is associated with cognition in young adulthood”, PNAS.

Se realizó un estudio longitudinal en el que participaron más de un millón de suecos. Se demostró que las aptitudes físicas entre los 15 y los 18 años predecían la capacidad intelectual a los 18 años de edad, medida con una serie de pruebas de lógica, verbales y visuoespaciales (ver figura 3). Además, se comprobó que la resistencia aeróbica durante la adolescencia guarda una relación directa con el nivel socioeconómico y los logros académicos en la edad adulta.

Fig. 3 Crecimiento de la inteligencia global (eje vertical) en relación al aumento  de la resistencia aeróbica (eje horizontal)

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Implicaciones educativas

Los estudios demuestran que  se han de potenciar las clases de educación física, dedicarles el tiempo suficiente y no colocarlas al final de la jornada académica como se hace normalmente.

Se deberían fomentar las zonas de recreo al aire libre que permitan la actividad física voluntaria y aprovechar los descansos regulares para que los alumnos puedan moverse. Un simple ejercicio antes del comienzo de la clase mejora en los niños su predisposición física y psicológica hacia el aprendizaje, con mayor motivación y atención (Blakemore, 2011).

Junto a la actividad física, son muy importantes también la adecuada hidratación (se ha de permitir a los niños beber agua en clase), hábitos nutricionales apropiados y dormir las horas necesarias (se sabe que los adolescentes necesitan dormir más). Por ello resulta conveniente la enseñanza de estos hábitos no sólo a los alumnos sino también a los padres.

Para saber más:

https://escuelaconcerebro.wordpress.com/2012/09/18/importancia-del-ejercicio-fisico-en-la-educacion/

5. LA PRÁCTICA CONTINUA PERMITE PROGRESAR

El cerebro conecta la nueva información con la ya conocida, por lo que aprendemos mejor y más rápidamente cuando relacionamos la información novedosa con los conocimientos ya adquiridos. Para optimizar el aprendizaje, el cerebro necesita la repetición de todo aquello que tiene que asimilar. Es mediante la adquisición de toda una serie de automatismos como memorizamos, pero ello requiere tiempo. La automatización de los procesos mentales hace que se consuma poco espacio de la memoria de trabajo (asociada a la corteza prefrontal, sede de las funciones ejecutivas) y sabemos que los alumnos que tienen más espacio en la memoria de trabajo están más dotados para reflexionar (Willingham, 2011).

La prueba

Bahrick, H.P.; Hall, L.K. (1991): “Lifetime maintenance of high school mathematics content”. Journal of Experimental Psychology: General, 120.

En este estudio en el que participaron más de mil personas se realizó una prueba de álgebra a personas de distintas edades que habían hecho un curso entre un mes y cincuenta y cinco años antes (eje horizontal en figura 4). Como se observa en el gráfico inferior, las calificaciones se dividieron en cuatro grupos, atendiendo al nivel de matemáticas mostrado (la línea inferior corresponde a personas con nivel más básico mientras que la superior corresponde a las personas con nivel más avanzado). Los principiantes obtuvieron porcentajes de respuestas correctas (eje vertical) más bajos y conforme pasó más tiempo entre la prueba y el último curso de álgebra realizado (entre menos de un año y 55 años) los resultados fueron peores. Sin embargo, los participantes con nivel más avanzado recordaban el álgebra de la misma forma con el paso de los años (curva prácticamente horizontal), lo que indicaba que el tiempo que se pasaba estudiando la materia era el que determinaba lo que se iba a recordar de la misma.

                                                                                Fig.4

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Implicaciones educativas

Los docentes hemos de ayudar a adquirir y mejorar las competencias necesarias según la práctica. Por ejemplo, la práctica continua de cálculos aritméticos y la memorización de la tabla de multiplicar es imprescindible en la resolución de muchos problemas matemáticos o el conocer de memoria las reglas ortográficas es imprescindible para escribir con corrección. El problema reside en que muchas veces la práctica intensiva puede resultar aburrida por lo que sería aconsejable espaciar la práctica en el tiempo (para ello es imprescindible el currículo espiral) y variarla con otras actividades.

Para saber más:

https://escuelaconcerebro.wordpress.com/2012/07/13/la-memoria-un-recurso-fundamental-2/

6. EL JUEGO NOS ABRE LAS PUERTAS DEL MUNDO

El juego constituye un mecanismo natural arraigado genéticamente que despierta la curiosidad, es placentero y permite descubrir destrezas útiles para desenvolvernos en el mundo. Los mecanismos cerebrales innatos del niño le permiten, a los pocos meses de edad, aprender jugando. Se libera dopamina que hace que la incertidumbre del juego constituya una auténtica recompensa cerebral y que facilita la transmisión de información entre el hipocampo y la corteza prefrontal, promoviendo la memoria de trabajo. El juego constituye una necesidad para el aprendizaje que no está restringida a ninguna edad, mejora la autoestima, desarrolla la creatividad, aporta bienestar y facilita la socialización. La integración del componente lúdico en la escuela resulta imprescindible porque estimula la curiosidad y esa motivación facilita el aprendizaje.

La prueba

En el siguiente video se explica la investigación llevada a cabo por Roberto Colom y María Ángeles Quiroga en la que se demuestra  una correlación alta entre el rendimiento mostrado jugando a un videojuego conocido y el rendimiento en unos tests de aptitudes. Jugando durante 16 horas durante un mes aumenta la cantidad de materia gris de las voluntarias, que es un indicador del aumento en la capacidad cerebral, se mejora la coordinación entre regiones cerebrales, la comprensión verbal, el razonamiento o la percepción visual.

Implicaciones educativas

El juego motiva, ayuda a los alumnos a desarrollar su imaginación y a tomar mejores decisiones. Además, existe una gran variedad de juegos que mejoran la atención, uno de los factores críticos en el proceso de aprendizaje: ajedrez, rompecabezas, juegos compartidos, programas de ordenador,…Es cuestión de integrar adecuadamente el componente lúdico en la actividad diaria.

Para saber más:

http://www.edutopia.org/blog/video-games-learning-student-engagement-judy-willis

7. EL ARTE MEJORA EL CEREBRO

La neurociencia está demostrando  que las actividades artísticas (involucran a diferentes regiones cerebrales; ver figura 5), en particular la musical, promueven el desarrollo de procesos cognitivos.

                                                                                Fig.5

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La instrucción musical en jóvenes mejora la capacidad intelectual como consecuencia de la plasticidad cerebral, sobretodo en aquellos con mayor interés y motivación hacia las actividades artísticas (Posner, 2008). Además, en algunos niños, aparecen correlaciones entre la práctica musical y la mejora en geometría o las capacidades espaciales cuando el entrenamiento es intenso. Por otra parte, el teatro o el baile desarrollan habilidades socioemocionales como la empatía y son beneficiosos para la memoria semántica. Por ejemplo, al hablar en público se genera noradrenalina, una sustancia que se sabe que interviene en los procesos relacionados con la atención, la memoria de trabajo o  el autocontrol.

La prueba

Wandell, B. et al. (2008): “Training in the arts, reading and brain imaging” en “Learning, arts and the brain: the Dana Consortium Report on Arts and Cognition”, Dana Press.

En un estudio con 49 niños de edades comprendidas entre 7 y 12 años se midieron los efectos de la educación artística (en concreto artes visuales, música, baile y teatro) en la capacidad y comprensión lectora. Y se comprobó que la mayor correlación se daba para el entrenamiento musical (ver figura 6):

Fig.6 En el eje horizontal aparecen las horas dedicadas al entrenamiento musical el primer año. En el eje vertical se muestra  la mejora en la capacidad lectora entre el primer año y el tercero.

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Implicaciones educativas

La educación artística debe ser obligatoria. La instrucción musical o el teatro que tantas habilidades sociales, emocionales y cognitivas son capaces de desarrollar deberían de formar parte del currículo y no, como ocurre frecuentemente, quedar como actividades marginales.

Como ejemplo clásico de programa enfocado hacia la educación artística y que asume la multiplicidad de la inteligencia está el Arts Propel. Este programa  especializado en la música, el arte visual y la escritura creativa potencia la creatividad y su aplicación ha sido muy satisfactoria (http://www.pz.harvard.edu/research/PROPEL.htm)

Para saber más:

https://escuelaconcerebro.wordpress.com/2012/03/03/la-formacion-musical-produce-mejoras-cognitivas-en-ninos-menores-de-6-anos/

8. SOMOS SERES SOCIALES

Los humanos somos seres sociales porque nuestro cerebro se desarrolla en contacto con otros cerebros. El descubrimiento de las neuronas espejo resultó trascendental en este sentido porque estas neuronas motoras permiten explicar cómo se transmitió la cultura a través del aprendizaje por imitación y el desarrollo de la empatía, es decir, qué nos hizo realmente humanos. Se ha demostrado que los bebés con pocos meses de edad ya son capaces de mostrar actitudes altruistas (Warneken, 2007), por lo que hemos de evitar en la educación la propagación de conductas egoístas fruto de la competividad. El aprendizaje del  comportamiento cooperativo se da conviviendo en una  comunidad en la que impera la comunicación y en la que podemos y debemos actuar. Cuando se colabora se libera más dopamina y ya sabemos que este neurotransmisor facilita la transmisión de información entre el sistema límbico y el lóbulo frontal, favoreciendo la memoria a largo plazo y reduciendo la ansiedad.

La prueba

Rilling et al. (2002): “A neural basis for social cooperation”, Neuron, 35.

En este estudio se demostró en un grupo de 36 mujeres que cuando cooperaban (modelo del dilema del prisionero) se activaba el sistema de motivación y gratificación de la dopamina, reforzando el comportamiento cooperativo, generándose más altruismo y ayudando a aplazar la recompensa. La implicación de la corteza orbitofrontal en el proceso (ver figura 7) explica por qué a los niños les cuesta demorar la gratificación, dado que el proceso de maduración de esta región cerebral se alarga hasta pasada la adolescencia.

 Fig. 7 Activación de la corteza orbitofrontal (izquierda) y del núcleo accumbens (derecha) durante la cooperación en el caso del dilema del prisionero.

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Implicaciones educativas

La colaboración efectiva en el aula requiere algo más que sentar juntos a unos compañeros de clase. Los alumnos han de adquirir una serie de competencias básicas imprescindibles en la comunicación social como el saber escuchar o respetar la opinión divergente. Además, han de tener claro los beneficios de trabajar en grupo y saber cuáles son sus roles en el mismo.

La escuela ha de fomentar también la colaboración entre alumnos de distintos niveles y la compartición de conocimientos (por ejemplo, mediante presentaciones de trabajos de investigación de los alumnos), sin olvidar la realización de actividades interdisciplinares. Y no hemos de olvidar que la escuela ha de abrirse a toda la comunidad.

Para saber más:

http://www.radteach.com/page1/styled-8/index.html

CONCLUSIONES FINALES

Los nuevos tiempos requieren nuevas estrategias y los últimos descubrimientos que nos aporta la neurociencia cognitiva desvelan que la educación actual requiere una profunda reestructuración que no le impida quedarse desfasada ante la  reciente avalancha tecnológica. Aunque hemos de asumir que la educación no se restringe al entorno escolar, la escuela y los docentes hemos de preparar a los futuros ciudadanos de un mundo cambiante. Para ello, hemos de erradicar la enseñanza centrada en la transmisión de una serie de conceptos abstractos y descontextualizados que no tienen ninguna aplicación práctica. Nuestros alumnos han de aprender a aprender y la escuela ha de facilitar la adquisición de una serie de habilidades útiles que permitan resolver los problemas que nos plantee la vida cotidiana: un aprendizaje para la vida. Y para ello se requiere inteligencia principalmente socioemocional.

El aprendizaje se optimiza cuando el alumno es un protagonista activo del mismo, es decir, se aprende actuando. Y esto se facilita cuando es una actividad placentera y se da en un clima emocional positivo. Nuestro cerebro nos permite mejorar y aprender a ser creativos y es por todo ello que la neuroeducación resulta imprescindible.

Jesús C. Guillén

 

Bibliografía:

1. Blakemore, Sarah-Jayne;  Frith, Uta, Cómo aprende el cerebro, las claves para la educación,          Ariel, 2011.

2. Damasio, Antonio, El error de Descartes, Crítica, 2006.

3. Davidson, Richard, Begley, Sharon, El perfil emocional de tu cerebro, Destino, 2012.

4. Erlauer, Laura, The brain-compatible classroom, ASCD, 2003.

5. Erk, S. et al. (2003): “Emotional context modulates subsequent memory effect”. Neuroimage, 18.

6. Filella, G.; Bisquerra, R.(2010):”La educación emocional en secundaria” en La educación emocional en la práctica, Bisquerra R. (Coord.), Horsori.

7. Forés, Anna, Ligioiz, Marta, Descubrir la neurodidáctica, UOC, 2009.

8. Gardner, Howard, Inteligencias múltiples: la teoría en la práctica, Paidós, 1995.

9. Howard-Jones, Paul, Investigación neuroeducativa, Muralla, 2011.

10. Jensen, Eric, Cerebro y aprendizaje: competencias e implicaciones educativas, Narcea, 2004.

11. Jensen, E. (2010): “10 Most effective tips for using brain based teaching and learning”, http://www.ericjensen.com.

12. Lantieri, Linda, Inteligencia emocional infantil y juvenil, Aguilar, 2009.

13. Mora, F. (2011): “¿Qué son las emociones?” en ¿Cómo educar las emociones?, Cuadernos Faros 6.

14. Ortiz, Tomás, Neurociencia y educación, Alianza Edtorial, 2009.

15. Posner, M. et al. (2008): “How arts training influences cognition” en Learning, arts and the brain: the Dana Consortium on arts and cognition, Danna Press.

16. Sousa, D.(2011): “Mind, brain and education: the impact of educational neuroscience on the science of teaching”, Learning Landscapes 5.

17. Spitzer, Manfred., Aprendizaje: neurociencia y la escuela de la vida, Omega, 2005.

18. Temple, E. et al. (2003): “Neural deficits in children with dyslexia ameliorated by behavioral remediation: Evidence from functional MRI”, PNAS 100.

19. Warneken F., Tomasello M., (2007):”Helping and cooperation at 14 months of age”, Infancy 11.

20. Willingham, Daniel, ¿Por qué a los niños no les gusta ir a la escuela?, Graó, 2011

Importancia del ejercicio físico en la educación

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Las enfermedades cardiovasculares en las sociedades occidentales, en las que existe una alta incidencia del sedentarismo, representan la primera causa de muerte. Está bien documentado que una actividad física moderada aumenta la protección contra este tipo de enfermedades y aporta, además, grandes beneficios a nivel muscular, óseo o pulmonar. A nivel cerebral, diversos estudios con animales (especialmente ratones) y adultos, principalmente de la tercera edad, han demostrado la influencia positiva de la actividad física regular sobre la memoria y el aprendizaje. En el caso de personas con edades avanzadas, promueve la reducción del riesgo de demencia y en la enfermedad de Alzheimer retrasa el deterioro de los procesos cognitivos.

Otros estudios  han demostrado que el ejercicio físico  produce una activación de la neurogénesis en el giro dentado del hipocampo, una región cerebral fundamental en los procesos de consolidación de la memoria y el aprendizaje y, además, se ha comprobado un incremento de su volumen.

En el siguiente artículo, nos centramos en estudios recientes que resultan novedosos  porque analizan los efectos positivos del ejercicio físico (principalmente aeróbico) sobre los procesos cognitivos en la infancia y en la adolescencia, lo que conlleva importantes implicaciones educativas.

Ejercicio físico en la infancia

En un estudio con 20 estudiantes de nueve años (8 niñas y 12 niños) se evaluaron los efectos del ejercicio físico moderado sobre la atención¹. El procedimiento experimental comparaba dos sesiones diferentes: Un día los participantes debían caminar durante 20 minutos  en una cinta de correr, a un ritmo moderadamente alto, seguido de unos tests cognitivos en los que tenían que mostrar autocontrol. Estas pruebas (flanker tasks)² consistían en determinar incongruencias que aparecían en una pantalla pulsando un botón, es decir, tareas de discriminación de estímulos. Otro día, los estudiantes se sometían a los mismos tests pero, en esta ocasión,  después de un periodo de 20 minutos de descanso. En ambos casos, se registraba la actividad cerebral mediante electroencefalogramas al realizar las tareas.

Los análisis demostraron que el rendimiento de los estudiantes  en las pruebas cognitivas era mejor tras la sesión de ejercicio físico, especialmente cuando las tareas eran más complejas. Los niños invertían menores tiempos de reacción en la identificación de las figuras y mayor precisión en las respuestas que tras la sesión de reposo. Además, se midieron señales mayores en los potenciales cerebrales relacionados con las actividades realizadas, en concreto unos potenciales relacionados con los procesos atencionales.

En un intento de los investigadores por aproximar estas pruebas a situaciones de aprendizaje reales en el aula, realizaron una serie de tests relacionados con la  lectura, la ortografía y las matemáticas. Los resultados volvieron a ser mejores en la sesión que siguió al ejercicio físico, especialmente la prueba de lectura (ver figura 1).

Fig 1. Resultados obtenidos en las pruebas de comprensión lectora, ortografía y aritmética. En negro los resultados tras la sesión de ejercicio físico y en blanco después de la de reposo.

Este estudio y alguno más del mismo grupo de investigación³ demuestran la importancia de la actividad física en la infancia al mejorar la capacidad de atención y, con ello, el rendimiento académico.

Ejercicio físico en la adolescencia

Se realizó un estudio longitudinal con más de un millón de jóvenes suecos (1.221.727) nacidos entre los años 1950 y 1976.⁴ Una muestra tan grande posibilitó la existencia de gran cantidad de hermanos y gemelos (en concreto 1432 pares de gemelos monocigóticos) y ello permitió,  aunque el estudio era sobre la influencia de la actividad física sobre las habilidades cognitivas, analizar la influencia de factores ambientales y genéticos sobre la inteligencia.

El estudio consistía en comparar datos correspondientes a los 15 años, 18 años y entre los 28 y 54 años de edad. En concreto, se recogieron datos sobre el estado físico y la inteligencia de los participantes a los 18 años de edad durante las pruebas de reclutamiento del servicio militar. Las pruebas físicas aeróbicas o cardiovasculares se realizaron en un cicloergómetro, una especie de bicicleta estática en la que se realizan las pruebas de esfuerzo, mientras que las anaeróbicas o de fuerza muscular consistían en mediciones al realizar extensiones de cuádriceps o flexiones de bíceps. Los tests de inteligencia medían las capacidades lógicas, verbales o visuoespaciales. Todos estos datos se compararon con los logros académicos, la situación socioeconómica y la ocupación laboral años después.

Los resultados demostraron que la resistencia cardiovascular (y no la fuerza muscular) a la edad de 18 años está asociada con la capacidad intelectual.

En las representaciones anteriores observamos el crecimiento de la inteligencia global (A), la inteligencia lógica (C) o la verbal (D) en relación al aumento de la resistencia cardiovascular (eje horizontal). Las mejoras documentadas del hipocampo y del lóbulo frontal, como consecuencia de la realización de actividad física, explicaría las mejoras en el razonamiento lógico y verbal pues se considera que intervienen en estos procesos. Sin embargo, no ocurre lo mismo con la fuerza muscular (B) en donde observamos que cuando aumenta se estabiliza la inteligencia. El ejercicio aeróbico hace que el cerebro reciba más oxígeno y funcione mejor junto a unos pulmones y corazón fuertes y sanos.

El análisis de los datos obtenidos en la edad adulta no sólo sugieren que las mejoras físicas entre los 15 años y los 18 años de edad predicen la capacidad intelectual a los 18 años sino que el nivel de resistencia aeróbica o cardiovascular durante la adolescencia guarda una relación directa y positiva con el nivel socioeconómico y los logros académicos en la edad adulta (mejores empleos y mayor probabilidad de obtener títulos universitarios).

El análisis de los gemelos también mostró una relación directa entre la resistencia aeróbica y la inteligencia, es decir, una influencia clara sobre la misma de los factores ambientales, en este caso el ejercicio físico.

Implicaciones educativas

Los distintos estudios realizados han clarificado los efectos positivos que conlleva la actividad física regular. Recapitulemos alguno de estos efectos académicos:

-El hecho de que aumente el volumen del hipocampo y el número de neuronas en la misma región cerebral, implica que el ejercicio físico promueve la neuroplasticidad y la neurogénesis, es decir, facilita la consolidación de la memoria a largo plazo (potenciación a largo plazo, PLP) y un aprendizaje con mayor eficiencia.

-El ejercicio físico no sólo aporta oxígeno al cerebro que facilita su funcionamiento óptimo sino que, además, genera una respuesta hormonal y de determinados neurotransmisores, como la noradrenalina y  la dopamina, que son compuestos químicos que desarrollan un papel muy importante en los procesos atencionales⁵. En concreto, cuando estamos distraídos los niveles de noradrenalina suelen ser bajos, mientras que la dopamina es fundamental en el control de la atención y en la potenciación a largo plazo.

– Sabemos que la actividad física  mejora el estado de ánimo, puede actuar como antidepresivo y reduce el estrés. Ya sabemos los efectos negativos de la indefensión aprendida, muchas veces generada por creencias propias pesimistas. Hemos comentado en muchas ocasiones la importancia de que nuestros alumnos puedan desenvolverse en climas emocionales positivos y sosegados que les permitan tomar decisiones adecuadas.

La pregunta inmediata que nos planteamos es ¿cómo integrar la actividad física en el currículo?

 Si sabemos que la capacidad de los niños para estar atentos se incrementa después de una sesión de ejercicios físicos no muy prolongada (en torno a 20 minutos), colocar las clases de educación física al final de la jornada, como se acostumbra a hacer muy a menudo, resulta contraproducente. Además, el tiempo dedicado a estas clases parece claramente insuficiente.  Asimismo, se deberían potenciar zonas de recreo al aire libre que permitan la actividad física voluntaria y descansos regulares que propicien hacer ejercicio durante la jornada escolar, todo en beneficio de una mejor salud física, mental y académica.

La prestigiosa neurocientífica Sarah-Jayne Blakemore explica que un pequeño estudio que se llevó a cabo en Inglaterra demostró que los niños que dedicaron sólo 5 minutos a realizar ejercicios sencillos (como agitar los brazos o saltar sin desplazarse) antes de la clase mejoraban su rendimiento⁶. La motivación les hacía asimilar conceptos de forma más eficaz que cuando no realizaban los ejercicios. En la misma línea, Tomás Ortiz sugiere la realización de una serie de ejercicios antes de empezar la clase, algo parecido al calentamiento realizado antes de una práctica deportiva⁷. Estos ejercicios permitirían a los niños no sólo mejorar su rendimiento,  sino también predisponerlos física y psicológicamente para la actividad que vayan a realizar, fomentando una mayor motivación y atención hacia la misma.

La enseñanza que tenga en consideración la actividad cerebral ha  de fomentar enfoques interdisciplinares que incluyan el movimiento y la actividad física. Nuestra salud física y mental lo requiere.

Jesús C. Guillén

¹ Hillman, C. H. et al., “The effect of acute treadmill walking on cognitive control and academic achievement in preadolescent children”, Neuroscience 159, 2009.

² Para más información:  http://en.wikipedia.org/wiki/Eriksen_flanker_task

³ Hillman C. H. et al., “Aerobic fitness and cognitive development: event-related brain potential and task performance indices of executive control in preadolescent children”, Developmental Phychology 45, 2009.

⁴ Aberg M. et al., “Cardiovascular fitness is associated with cognition in young adulthood”, PNAS, 2009.

⁵ Para más información:

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

⁶ Blakemore, Sarah-Jayne;  Frith, Uta, Cómo aprende el cerebro, las claves para la educación, Ariel, 2011.

⁷ Ortiz, Tomás, Neurociencia y educación, Alianza Edtorial, 2009.