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Funciones ejecutivas en el aula: una nueva educación es posible

Hemos de preocuparnos por el bienestar emocional, social y físico de los niños si queremos que sean capaces de resolver problemas, ejercitar el autocontrol o utilizar de forma adecuada cualquier función ejecutiva.  

Adele Diamond

Cuenta Mariano Sigman (2015) -reconocido neurocientífico argentino- que, mientras estaba haciendo su doctorado, visitó un día el laboratorio de Álvaro Pascual-Leone cuando se comenzaba a utilizar la estimulación magnética transcraneal, una técnica que permite, por ejemplo, activar o inhibir regiones cerebrales de una forma no invasiva. Al joven Sigman le tentó participar en un experimento en el que se desactivaba temporalmente la corteza prefrontral. En esa situación, debía pensar palabras que empezaran con una letra que aparecía en una pantalla y, segundos más tarde, tenía que pronunciarlas. Sin embargo, con la corteza prefrontal inhibida, esa espera era imposible. En el momento de pensar las palabras empezaba a nombrarlas de forma compulsiva. Aunque sabía que tenía que esperar antes de decirlas, no podía hacerlo. Y es que sin la participación de la corteza prefrontal no es posible realizar tareas como la comentada. Una región cerebral que nos distingue como humanos y que es la sede de las llamadas funciones ejecutivas, funciones cognitivas complejas que nos definen como seres sociales y que nos permiten planificar y tomar decisiones adecuadas. Una especie de sistema rector que coordina las acciones y facilita la realización eficiente de las tareas, sobre todo cuando son novedosas o requieren mayor complejidad. Estas funciones ejecutivas -fundamentales en el desarrollo académico y personal del alumno- se pueden mejorar, por lo que su conocimiento constituye una auténtica necesidad educativa.

Consideraciones generales

La capacidad de controlar nuestras acciones depende de la integridad del sistema de función ejecutivo, una red extensa distribuida fundamentalmente en la corteza prefrontal. Esta región que nos hace realmente humanos está situada en la parte anterior del lóbulo frontal, es el área mejor conectada del cerebro (ver figura 1) y se desarrolla de forma mucho más lenta que otras regiones cerebrales. Aunque es la región más moderna del cerebro, también es la más vulnerable. El estrés, la tristeza, la soledad o una mala condición física pueden perjudicar el buen funcionamiento de la corteza prefrontal. De hecho, en una situación de estrés se pueden manifestar síntomas parecidos a los asociados al TDAH debido a la dificultad para pensar con claridad o ejercitar el adecuado autocontrol (Diamond y Ling, 2016).

Figura 1

La gran mayoría de los estudios publicados (Bagetta y Alexander, 2016) mencionan tres componentes básicos de las funciones ejecutivas que están directamente relacionados entre ellos y que permiten desarrollar otras funciones complejas como el razonamiento, la resolución de problemas o la planificación: el control inhibitorio, la memoria de trabajo y la flexibilidad cognitiva. Este conjunto de habilidades directamente vinculadas al proceso madurativo de la corteza prefrontal son muy importantes para la vida cotidiana y resultan imprescindibles para el éxito académico (Best et al., 2011) y el bienestar personal del alumno. Se pueden entrenar y mejorar a cualquier edad a través de procedimientos diferentes -tal como veremos en los apartados posteriores- con la práctica adecuada, por lo que enseñar al niño a desarrollar estas funciones ejecutivas debería ser una prioridad educativa (Diamond, 2013).

Control inhibitorio

Es la capacidad que nos permite inhibir o controlar de forma deliberada conductas, respuestas o pensamientos automáticos cuando la situación lo requiere. Así pues, a los niños a los que les cuesta inhibir los impulsos responden sin reflexionar, buscan recompensas inmediatas o tienen dificultades para proponerse objetivos a largo plazo, por ejemplo. En la práctica, será más fácil para el alumno comprometerse en una tarea o finalizarla si entiende las opciones que tiene antes de decidirse a actuar, reconoce cómo le afecta esa acción o puede visualizar la opción correcta para esa tarea (Moraine, 2014).

Un buen control inhibitorio del niño aparece cuando es capaz de mantener la atención en la tarea que está realizando sin distraerse (atención ejecutiva), tal como ocurre cuando participa en una canción grupal, interviene en una obra de teatro, realiza una construcción de bloques o intenta andar sin que se le caiga el huevo que sostiene con una cuchara en la boca. Ejemplos claros de la importancia del juego, de las artes y del movimiento a través de actividades tradicionales que facilitan el desarrollo de las funciones ejecutivas del niño. Y en cuanto al componente conductual de la inhibición (autocontrol), qué importante es que el niño disponga del tiempo necesario para reflexionar. Como en el caso de la tarea ‘día-noche’ en la que ha de responder ‘día’ cuando se le muestra una luna y ‘noche’ cuando aparece un sol. Unos segundos para cantar ‘piensa en la respuesta, no me la digas’ son suficientes para mejorar su desempeño en esa tarea típica de entrenamiento del autocontrol (ver video).

Memoria de trabajo

Es una memoria a corto plazo que nos permite mantener y manipular información que es necesaria para realizar tareas cognitivas complejas como razonar o aprender. Cuando el niño manifiesta déficits en su memoria de trabajo tiene dificultad para pensar en varias cosas a la vez u olvida el significado de lo que va escribiendo, por ejemplo. Por ello, resulta útil para estos niños subrayar, apuntar todo lo necesario, desarrollar ciertos automatismos al leer o escribir o clarificar los objetivos de aprendizaje (Marina y Pellicer, 2015).

La narración de historias constituye una estupenda forma de ejercitar la memoria de trabajo del niño porque focaliza la atención durante periodos de tiempo prolongados y necesita recordar todo lo que va sucediendo -como la identidad de los distintos personajes o detalles concretos de la historia- e integrar la nueva información en lo ya sucedido. Y como una muestra más de la naturaleza social del ser humano, se ha comprobado que cuando se le narra una historia al niño mejora más su vocabulario y el recuerdo de detalles de la misma que cuando la lee simplemente, siendo muy importante la interacción entre el adulto que cuenta la historia y el niño (Gallets, 2005). Asimismo, cuando el niño cuenta una historia al compañero que previamente ha escuchado, intenta memorizar la letra de una canción en la que interviene o participa en un juego que consiste en realizar movimientos concretos asociados a imágenes aparecidas, también ejercita su memoria de trabajo.

Flexibilidad cognitiva

Es la capacidad para cambiar de forma flexible entre distintas tareas, operaciones mentales u objetivos. Conlleva el manejo de estrategias fluidas que nos permiten adaptarnos a situaciones inesperadas pensando sin rigidez y liberándonos de automatismos poco eficientes. Como, por ejemplo, cuando el niño participa en una actividad en la que en unas situaciones ha de hablar y, en otras, ha de escuchar. O cuando tiene que elegir entre diferentes estrategias para resolver un problema y existe la necesidad de ser creativo. Es por ello que el desarrollo de la flexibilidad cognitiva se puede facilitar si utilizamos analogías y metáforas, planteamos problemas abiertos, permitimos diferentes opciones para la toma de decisiones o asumimos con naturalidad el error en el proceso de aprendizaje. Tareas como llevar una cometa, jugar a fútbol o caminar por un entorno natural conllevan un uso adecuado de la flexibilidad mental, porque se han de ir ajustando las decisiones a las circunstancias que se van dando.

En la práctica, estas funciones básicas pueden intervenir relacionadas. Así, por ejemplo, mediante el juego simbólico -una estupenda forma de fomentar el pensamiento creativo o la conciencia emocional-, los niños deben mantener su rol y recordar el de los compañeros (memoria de trabajo), actuar según el personaje elegido (control inhibitorio) o ajustarse a los cambios de roles (flexibilidad cognitiva). Y qué importante es no subestimar la capacidad de los niños y fomentar su autonomía, lo cual es posible si los adultos somos capaces también de controlar nuestros impulsos y no intervenir de forma prematura. En el siguiente video se muestra cómo un niño de 3 años es capaz de no distraerse ante los estímulos externos en el aula y de resolver una tarea con bloques focalizando la atención y perseverando ante la misma. Juega, disfruta y aprende.

A continuación analizamos brevemente algunos programas o intervenciones que se han puesto en práctica en el aula y que parecen incidir positivamente sobre el desarrollo de las funciones ejecutivas, especialmente en aquellos alumnos con peor funcionamiento de las mismas o que pertenecen a entornos socioeconómicos desfavorecidos:

Programas informáticos

Existen programas de ordenador que integran el componente lúdico, como Cogmed, que han resultado beneficiosos para mejorar la memoria de trabajo, aunque no está claro que esta mejora pueda transferirse a las tareas académicas (Roberts et al., 2016). Con el videojuego NeuroRacer (ver figura 2) que está diseñado para realizar dos tareas a la vez, una de discriminación perceptiva y otra de coordinación visomotora, se mejoró en adolescentes y en personas mayores la atención sostenida y la memoria de trabajo, dos capacidades no entrenadas (Anguera et al., 2013). Hay indicios de que determinados juegos de ordenador sí que pueden mejorar las capacidades cognitivas también en los niños, como en el caso del entrenamiento de la atención ejecutiva (Rueda et al., 2012).

Figura 2

Programas de actividad física

Aunque los programas de actividad física continuados han producido efectos positivos sobre el aprendizaje en niños y adolescentes, los mejores resultados para las funciones ejecutivas se obtienen cuando se combina con una mayor actividad mental, como en el caso de las artes marciales. En un estudio en el que participaron niños con edades comprendidas entre los 5 y los 11 años se analizaron los efectos producidos por un programa de taekwondo respecto a los de un programa de educación física tradicional. Después de tres meses, los resultados indicaron que los alumnos del grupo de artes marciales habían mejorado más que los del otro grupo en todas las medidas realizadas de las funciones ejecutivas, tanto cognitivas como afectivas, y en la autorregulación emocional (Lakes y Hoyt, 2004), algo especialmente útil en alumnos con TDAH.

Programas de educación emocional

Este tipo de programas promueven el aprendizaje de toda una serie de competencias sociales y emocionales, como el autocontrol u otras asociadas a las funciones ejecutivas. Así, por ejemplo, en el programa PATHS se les enseña a los niños que cuando están enfadados han de abrazarse como una tortuga y hacer un par de respiraciones profundas. Este parón les ayuda a calmarse. Y muy beneficiosos han resultado también programas que incorporan técnicas de relajación y meditación en el aula, como MindUP. Este programa de entrenamiento en mindfulness que se combina con actividades que promueven el optimismo, la gratitud o la bondad incide sobre las funciones ejecutivas de los niños mejorando su control inhibitorio (ver figura 3) y su gestión del estrés (Schonert-Reichl et al., 2015).

Figura 3

Enseñanza bilingüe

Nuestro cerebro tiene una enorme capacidad para aprender varias lenguas en la infancia temprana y ello confiere diversas ventajas. Las personas bilingües muestran una mejor atención ejecutiva y obtienen mejores resultados en tareas que requieren control inhibitorio, memoria de trabajo visuoespacial o flexibilidad cognitiva. En el caso de niños de 5 años ya se han identificado los patrones de actividad electrofisiológica que diferencian a los cerebros bilingües respecto a los monolingües y que les permiten un mejor desempeño ejecutivo (Barac, Moreno y Bialystoc, 2016). Incluso, cuando bebés de 7 meses aprenden a identificar una señal auditiva o visual que anticipa la aparición de un objeto en una pantalla, aquellos que son educados en un entorno bilingüe son capaces de reorientar la atención cuando el objeto aparece de forma sorpresiva en otra posición, a diferencia de los monolingües que siguen esperando que el objeto aparezca en la misma situación (Kovacs y Mehler, 2009; ver figura 4).

Figura 4

En la práctica

Como hemos comentado, existen diferentes formas de entrenar directamente las funciones ejecutivas. Sin embargo, Adele Diamond (2014), una de las pioneras en el campo de la neurociencia cognitiva del desarrollo, sugiere que las tareas que provocan la mayor mejora de las funciones ejecutivas son aquellas que las trabajan de forma indirecta, incidiendo en aquello que las perjudica -como el estrés, la tristeza, la soledad o una mala salud- provocando mayor felicidad, vitalidad física y un sentido de pertenencia al grupo. ¿Y cuáles son estas estrategias? Pues todas aquellas que están en concordancia con lo que proponemos desde la neuroeducación. Si para un buen funcionamiento ejecutivo lo más importante es fomentar el bienestar emocional, social o físico, el aprendizaje del niño tiene que estar vinculado al juego, el movimiento, las artes o la cooperación. O si se quiere, nada mejor para facilitar un aprendizaje eficiente y real que promover la educación física, el juego, la educación artística y la educación socioemocional. Todo ello en consonancia con el proceso natural de maduración del cerebro humano porque en cualquier cultura los niños aprenden a descubrir el mundo que les envuelve bailando, cantando, dibujando, jugando, compartiendo, resolviendo retos… todas ellas tareas que colman las necesidades sociales que tenemos los seres humanos. Seguramente, el entrenamiento puramente cognitivo no es la mejor forma de mejorar la cognición. El éxito académico y personal requiere atender las necesidades sociales, emocionales y físicas de los niños. Una nueva educación es posible. Nuestro cerebro plástico y social agradecerá el nuevo cambio de paradigma.

Jesús C. Guillén

 

Referencias:

  1. Anguera et al. (2013): “Video game training enhances cognitive control in older adults”. Nature 501(7465), 97-101.
  2. Baggetta P., Alexander P. A. (2016): “Conceptualization and Operationalization of Executive Function”. Mind, Brain, and Education 10 (1), 10-33.
  3. Barac R., Moreno S., Bialystok E. (2016): “Behavioral and electrophysiological differences in executive control between monolingual and bilingual children”. Child Development 87 (4), 1277-1290.
  4. Best J. R. et al. (2011): “Relations between executive function and academic achievement from ages 5 to 17 in a large, representative national simple”. Learning and Individual Differences 21, 327-336.
  5. Diamond A., Ling D. S. (2016): “Conclusions about interventions, programs, and approaches for improving executive functions that appear justified and those that, despite much hype, do not”. Developmental Cognitive Neuroscience 18, 34-48.
  6. Diamond A. (2013): “Executive functions”. The Annual Review of Psychology 64, 135-168.
  7. Diamond A. (2014): “Executive functions: Insights into ways to help more children thrive”. Zero to Three 35(2), 9-17.
  8. Gallets M. P. (2005): “Storytelling and story reading: a comparison of effects on children’s memory and story comprehension”. Electronic Theses and Dissertations. Paper 1023.
  9. Kovács A. M., Mehler J. (2009): “Cognitive gains in 7-month-old bilingual infants”. PNAS 106, 6556–6560.
  10. Lakes K. D., Hoyt W. T. (2004): “Promoting self-regulation through school-based martial arts training”. Applied Developmental Psychology 25, 283–302.
  11. Marina, José Antonio y Pellicer, Carmen (2015). La inteligencia que aprende. Madrid: Santillana.
  12. Moraine, Paula (2014). Las funciones ejecutivas del estudiante. Madrid: Narcea.
  13. Purper-Ouakil D. et al. (2011): “Neurobiology of attention deficit/hyperactivity disorder”. Pediatric Research 69 (5), 69-76.
  14. Roberts G. et al. (2016): “Academic outcomes 2 Years after working memory training for children with low working memory: a randomized clinical trial”. JAMA Pediatrics 170(5): e154568.
  15. Rueda M. R. et al. (2012): “Enhanced efficiency of the executive attention network after training in preschool children: Immediate changes and effects after two months”. Developmental Cognitive Neuroscience 2(1), 192-204.
  16. Schonert-Reichl K. A. et al. (2015): “Enhancing cognitive and social – emotional development through a simple-to-administer mindfulness-based school program for elementary school children: a randomized controlled trial”.Developmental Psychology 51, 52-66.
  17. Sigman, Mariano (2015). La vida secreta de la mente: nuestro cerebro cuando decidimos, sentimos y pensamos. Buenos Aires: Debate.
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La memoria de trabajo: un recurso limitado pero fundamental en la resolución de problemas

La memoria de trabajo es un tipo de memoria de corto plazo en la que interviene la corteza prefrontal, sede de las funciones ejecutivas. Nos permite integrar percepciones instantáneas producidas en períodos cortos y combinarlas con el recuerdo de experiencias pasadas (Kandel, 2007), con lo que es imprescindible en tareas cotidianas como mantener una conversación, sumar números o leer una frase. Resulta fundamental para la reflexión y la resolución de problemas porque permite combinar la información que nos llega del entorno con la almacenada en la memoria a largo plazo.

Los estudios que han utilizado las técnicas de visualización cerebral como la resonancia magnética han demostrado que, aunque los componentes básicos de la memoria de trabajo están localizados en regiones diferentes de la corteza cerebral, la zona dorsolateral de la corteza prefrontal desempeña un papel trascendental (ver video).

En el siguiente artículo analizamos la importancia de la memoria de trabajo en el caso concreto de la resolución de problemas matemáticos y proponemos algunas sugerencias prácticas.

Análisis de un caso práctico

Planteamos dos problemas análogos a alumnos del bachillerato de ciencias (etapa preuniversitaria en España). La diferencia radicaba en que en el segundo problema existía un complemento visual que permitía simplificar gran parte del enunciado anterior. Los enunciados correspondientes eran estos (Willingham, 2011):

Problema 1

En las posadas de algunas aldeas del Himalaya se practica una refinada ceremonia del té en la que participan un anfitrión y dos invitados, exactamente, ni más ni menos. Cuando los invitados han llegado y están sentados en la mesa, el anfitrión lleva a cabo tres servicios. Estos servicios se enumeran según el orden de nobleza que los habitantes del Himalaya les atribuyen (de menos a más): echar leña, avivar el fuego y servir el té. Durante la ceremonia, cualquiera de los presentes puede pedir a otro: “Honorable señor, ¿puedo encargarme de esta tarea pesada por usted?”. Pero sólo puede encargarse de la tarea menos noble. Además, si alguno está haciendo una tarea, no puede solicitar hacer otra menos noble que la que está haciendo. La costumbre exige que para cuando la ceremonia del té termine, todas las tareas hayan pasado del anfitrión al invitado de más edad. ¿Cómo se consigue?

Problema 2

Problema de los aros

En esta figura se muestra un tablero de juego con tres piezas. Hay tres aros de tamaño decreciente en la primera pieza de la izquierda. El objetivo consiste en mover los tres aros desde la pieza 1 de la izquierda a la de la derecha 3. Sólo hay dos reglas que limitan el movimiento de los aros: sólo se puede mover un aro al mismo tiempo  y no se puede colocar un aro mayor sobre uno menor.

Los problemas son análogos porque se pueden identificar las tres tareas del problema 1 (echar leña, avivar el fuego y servir el té, de menor a mayor importancia, respectivamente) con los tres  aros del segundo problema. Y de la misma forma, se puede hacer la analogía entre el anfitrión y los dos invitados con las tres piezas del segundo caso.

Los resultados obtenidos fueron los siguientes:

Problema abstracto

Problema visual

Como cabía esperar, el porcentaje de aciertos en el segundo problema fue mucho mayor que en el primero.

La sensación que uno tiene cuando lee por primera vez el problema de la ceremonia del té es que se necesitan nuevas lecturas y la realización de algún esquema complementario que permita identificar la información relevante del enunciado y poder así planificar mejor la estrategia en la resolución del mismo. La gran cantidad de información aportada en ese enunciado satura la memoria de trabajo comprometiendo la necesaria reflexión y, además, como los mismos alumnos comentaron, no existe la imagen de las piezas que mantenga una imagen mental de los discos mientras se piensa en los cambios correspondientes.

Por otra parte, existe la dificultad de ver la analogía entre los dos enunciados. A nuestro cerebro le cuesta abstraer porque prefiere lo concreto, pero puede mejorar su capacidad para identificar ciertos patrones como consecuencia del entrenamiento adecuado. La diferencia entre el docente y sus alumnos en estos niveles académicos se debe a una mayor experiencia en la resolución de problemas y no a una mayor inteligencia.

Implicaciones educativas

La memoria de trabajo es limitada

Sabemos que el proceso de maduración cerebral para la corteza prefrontal (trascendental para la memoria de trabajo) no ha concluido en la adolescencia, por lo que hemos de ser sensibles ante esta situación no sólo en lo conductual sino también en lo cognitivo. La saturación de la memoria de trabajo impide disponer del espacio adecuado en la misma para dedicarlo a la resolución de la tarea planteada y esto se puede facilitar adquiriendo una serie de automatismos, sobre todo en el cálculo matemático (Cumming, 1999). Cuando el cerebro convierte una tarea novedosa en rutinaria, con el correspondiente desplazamiento de la actividad del hemisferio derecho al izquierdo (Gold, 1996), requiere menos energía y se convierte en más eficiente.

Los elementos visuales son importantes

Los profesores también podemos ayudar a optimizar el aprendizaje facilitando enunciados comprensibles que ayuden a identificar los aspectos más relevantes del problema. Aunque, evidentemente, esto se mejora a través de la práctica continua, el uso habitual de herramientas visuales en las clases facilita el aprendizaje por dos motivos principales. El primero, es que el lóbulo parietal, tan importante en el procesamiento matemático (Dehaene, 1997), interviene en la representación espacial. Y el segundo, que no podemos obviar, es que los adolescentes actuales han crecido en un mundo visual muy diferente al que conocimos los docentes. El uso de gráficos ayuda a los alumnos a organizar su pensamiento y actúa como un elemento motivador. Esto se da especialmente en la asignatura de matemáticas, en la que las creencias previas y los factores emocionales desempeñan un papel muy importante en los procesos de enseñanza y aprendizaje. En concreto, lo pudimos comprobar en la resolución del primer problema, en el que algún alumno rápidamente se desanimaba al sentirse abrumado por la cantidad de datos que debía procesar.

La reflexión requiere atención

Para que el alumno pueda razonar de forma adecuada en la resolución de problemas hemos de saber ofrecer los problemas con el nivel apropiado de dificultad. Sin atención no puede existir la reflexión y las investigaciones en neurociencia están demostrando que una forma muy eficaz de evocarla es a través de la curiosidad. Teniendo en cuenta los conocimientos previos e intereses del alumno y resolviendo problemas reales se les puede motivar más y, de esta forma, facilitar la adquisición del conocimiento profundo en detrimento del más superficial. La eficacia en el razonamiento requiere conocimientos previos, análisis y que la información esté cierto tiempo en la memoria de trabajo, de ahí la importancia de la atención.

La práctica continua mejora la abstracción

La mejora en la comprensión de conceptos abstractos requiere que exijamos un análisis continuado y profundo en las preguntas formuladas o ejercicios realizados y la necesidad imperiosa de comparar continuamente diferentes ejemplos.

La memoria de trabajo nos permite ser conscientes de lo que hacemos y reflexionar sobre ello. Su importancia en la resolución de problemas es indiscutible dado que permite combinar la información que manipulamos con los conocimientos que tenemos almacenados en la memoria a largo plazo. La nueva disciplina llamada neuroeducación, en la que confluyen los conocimientos aportados por la neurociencia, la psicología cognitiva y la pedagogía, nos está suministrando información relevante sobre cómo optimizar la memoria de trabajo y las técnicas de resolución de problemas. Aprovechémosla.

Jesús C. Guillén

Bibliografía:

1. Cumming J., Elkins J. (1999): “Lack of automaticity in the basic addition facts as a characteristic of arithmetic learning problems and instructional needs”. Mathematical Cognition.

2. Dehaene, S. The number sense. how the mind create mathematics. Oxford University Press, 1997.

3. Gold J. et al. (1996): “PET validation of a novel prefrontal task: delayed response alteration”, Neuropsychology, 10.

4. Kandel, Eric, En busca de la memoria, Katz, 2007.

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

Para saber más:

Baddeley, Alan (2003): “Working memory: looking back and looking forward”, Nature Reviews, 4.

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

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

https://escuelaconcerebro.wordpress.com/2012/03/20/matematicas-y-neurociencia/