Naturaleza y producción del aprendizaje PDF

Naturaleza y producción del aprendizaje Daniel Anaya Nieto* 1 ESQUEMA/CONTENIDOS BREVE INTRODUCCIÓN 1. EL CEREBRO, ÓRGANO DEL APRENDIZAJE 1.1. Principales estructuras cerebrales 1.2. Hemisferios cerebrales 1.3. Intercon...

Naturaleza y producción del aprendizaje Daniel Anaya Nieto* 1 ESQUEMA/CONTENIDOS BREVE INTRODUCCIÓN 1. EL CEREBRO, ÓRGANO DEL APRENDIZAJE 1.1. Principales estructuras cerebrales 1.2. Hemisferios cerebrales 1.3. Interconexión cerebral 2. LAS NEURONAS, UNIDADES DE ACCIÓN DEL CEREBRO 3. NATURALEZA Y PRODUCCIÓN DEL APRENDIZAJE ACTIVIDADES RECOMENDADAS  APRENDIZAJE Y DESARROLLO EN LA INFANCIA (Volumen I) Capítulo 1. Naturaleza y produción del aprendizaje 3 BREVE INTRODUCCIÓN Este capítulo está dedicado a exponer, desde los más recientes avances científicos, los principales conocimientos acerca de la naturaleza y producción del aprendizaje. En relación con esto, el capítulo ofrece, también, una descripción del cerebro, como órgano del aprendizaje, y de las neuronas, como unidades de acción del cerebro. Con el estudio del mismo se pretende que los estudiantes sean capaces de: describir las estructuras y procedimientos cerebrales subyacentes al aprendizaje. explicar la naturaleza y producción del aprendizaje. 1. EL CEREBRO, ÓRGANO DEL APRENDIZAJE El cerebro es el órgano en el que tiene lugar el aprendizaje y en el que se asien­ tan nuestras facultades mentales. Controla las funciones vitales de carácter vegetativo, como la respiración, la temperatura corporal, el ritmo cardíaco, etc., al tiempo que realiza las denominadas funciones superiores como el pensamiento, el lenguaje y la conciencia y regula toda la actividad interactiva del organismo con el ambiente. Se trata de una gran masa formada por neuronas, glía, otras células de sostén y fibras nerviosas rodeada por tres membranas protectoras de tejido conjuntivo denominadas meninges (la duramadre, la más externa, adherida fuertemente a la superficie interna del cráneo, que es gruesa y dura; la aracnoides, membrana intermedia, de naturaleza blanda y esponjosa, que se sitúa directamente bajo la anterior, y la piamadre, que se encuentra íntimamente unida al cerebro y contiene los pequeños vasos sanguíneos que lo irrigan). Entre la aracnoides y la piamadre existe un espacio, el espacio suba- racnoideo, que está lleno de un líquido, denominado líquido cefalorraquídeo, de com­ posición muy similar al plasma sanguíneo, que es como una especie de amortiguador  APRENDIZAJE Y DESARROLLO EN LA INFANCIA (Volumen I) 4 Capítulo 1. Naturaleza y producido del aprendizaje que protege al cerebro de posibles traumatismos. [Desde un uso anatómico estricto, el término cerebro refiere a una parte (la parte mayor) del encéfalo, el cual incluye, también, como partes anatómicamente diferenciadas, al cerebelo y al tronco encefá­ lico. Sin embargo, en la literatura neurocientífica y en el ámbito de MBE, el término cerebro suele referir a la globalidad del encéfalo y es, en este sentido, como el término es usado en este libro]. El cerebro está ubicado dentro de la cavidad craneal -dada su importancia, la evo­ lución le ha procurado la mayor protección- y en su estado adulto pesa alrededor de 1,4 kg„ que supone aproximadamente un 2 por ciento del peso corporal. Sin embargo, consume más del 20 por ciento de la energía total consumida por el cuerpo entero. El ser el órgano metabólicamente más activo del cuerpo requiere de un extraordina­ rio aporte sanguíneo, a través de grandes arterias que alimentan una densa red de capilares, capaz de llevar el fuerte aporte de oxígeno y nutrientes del que depende la actividad neuronal. 1.1. Principales estructuras cerebrales Anatómicamente, el cerebro se puede dividir en tres zonas (ver Figuras 1.1 y 1.2): 1. Cerebro posterior (o rombencéfalo). Se sitúa en la parte posterior del cráneo en posición próxima a la médula espi­ nal. Comprende las siguientes estructuras principales: El bulbo raquídeo. Es la parte más caudal del tronco del encéfalo y se puede decir que es la zona de conexión entre el cerebro y la médula espinal. Inclu­ ye algunos núcleos que controlan funciones vitales, como la regulación del sistema cardiovascular, la respiración y el tono muscular. La protuberancia o puente. Es un abultamiento del tronco encefálico que se encuentra inmediatamente por encima del bulbo raquídeo y está conectado con el cerebelo. Contiene algunos núcleos que tienen que ver con la regula­ ción del sueño y la activación y con las expresiones faciales. El cerebelo. Está situado en la parte posterior del encéfalo, por detrás del tron­ co cerebral. Se ocupa de la coordinación motora a partir de la información visual, auditiva, vestibular y somatosensorial que recibe de otras partes del cerebro y, también, de la que recibe acerca de los movimientos muscula­ res individuales. La lesión del cerebelo ocasiona movimientos bruscos poco coordinados y exagerados y, si la lesión es suficientemente extensa, puede hacer imposible, incluso, el mantenerse de pie. También tiene que ver con algunos aspectos de la atención y con la secuencia temporal de los aconteci­ mientos, entre otras funciones.  APRENDIZAJE Y DESARROLLO EN LA INFANCIA (Volumen I) Capitulo 1. Natuialvza v producían del aprendizaje 5 Córtex Somatosensorial Córtex Límbico Cuerpo calloso Córtex Motor Fórnix Córtex Prefrontal Ganglio basal Córtex Visual Primario Tálamo superior Retina Núcleo Geniculado lateral Nervio Óptico Locus Cerúleo Hipotálamo Hipocampo Glándula OldlIUUId - Cerebelo Pituitaria °Pt,C0 Protuberancia Bulbo Raquídeo Substancia Médula espinal Negra Parietal Parietal Frontal Límbico Occipital Occipital Frontal Temporal ------ Temporal Vista Lateral Vista Sagital Figura 1.1. Principales estructuras cerebrales. 2. Cerebro medio (o mesencéfalo). Se sitúa por encima de la protuberancia o puente y engloba las siguientes es­ tructuras: Formación reticular. Está formada por cerca de un centenar de diminutos nú­ cleos o subestructuras que se configuran en forma de una pequeña red (de ahí su nombre). Recibe información desde varias áreas sensoriales y proyecta in­ formación hacia el tálamo, la corteza cerebral y la médula espinal. Tiene que ver con el sueño y el nivel de activación, con la atención, el tono muscular, el movimiento y con varios reflejos autonómicos. Además, en esta estructura se producen neuromoduladores, que son sustancias químicas que modulan o alteran las funciones de otras neuronas en distintas zonas del cerebro. Sustancia gris periacueductal. Se trata de una pequeña estructura formada por somas neuronales alrededor del acueducto cerebral entre el tercer y cuarto ventrículo. Interviene en el control de ciertas secuencias de movimientos. Núcleo rojo. Constituye una pequeña formación neuronal implicada en el sis­ tema motor, que lleva información desde el cerebro hasta la médula espinal.  APRENDIZAJE Y DESARROLLO EN LA INFANCIA (Volumen I) 6 Capítulo 1. Naturaleza y produclón del aprendizaje Epitálamo Ventrículos laterales Subtálamo Cerebelo Cuarto ventrículo Hipófisis Tálamo Circunvolución del cíngulo Circunvolución del cíngulo Figura 1.2. Vista de algunas estructuras cerebrales desde sucesivos cortes transversales.  APRENDIZAJE Y DESARROLLO EN LA INFANCIA (Volumen I) Capítulo 1. Naturaleza y produción del aprendizaje 7 Sustancia negra. Ésta es otra pequeña estructura implicada en el sistema mo­ tor, constituida por neuronas dopaminérgicas. Colículos inferiores. Son dos pequeños salientes del tronco del encéfalo que están involucrados en el sistema auditivo. Colículos superiores. Son otros dos pequeños salientes del tronco del encé­ falo situados inmediatamente sobre los colículos inferiores. Forman parte del sistema visual y tienen fundamentalmente que ver con los reflejos visuales y con las reacciones ante estímulos en movimiento. 3. El cerebro anterior (o prosencéfalo). Constituye la mayor parte del cerebro e incluye las siguientes estructuras: Tálamo. Se trata de dos lóbulos de gran tamaño situados en el centro del cerebro que están conectados entre sí por un haz de fibras nerviosas deno­ minado masa intermedia. Recibe información de diferentes zonas, como las áreas sensoriales o el cerebelo, y transmite información a la corteza cerebral. De hecho, es la estructura desde la que sale la mayor parte de la información recibida por la corteza. Desempeña un relevante papel en la atención y en la regulación del sueño. Hipotálamo. Está situado debajo del tálamo y es de un tamaño mucho menor que éste. Regula el sistema nervioso autónomo y el sistema endocrino. Así, por ejemplo, la temperatura corporal, el ritmo cardíaco, la tensión arterial, el hambre y la sed, o la conducta sexual. La influencia sobre el sistema endo­ crino la ejerce a partir de la actividad de algunas de sus neuronas denomi­ nadas células neurosecretoras, que producen hormonas que son trasportadas hacia las glándulas hipofisarias (la adenohipófisis y la neurohipófisis). Éstas, situadas directamente bajo el hipotálamo, liberan, por efecto de las hormo­ nas hipotalámicas, hormonas que afectan directamente diversas funciones corporales o que estimulan la producción hormonal de otras glándulas. Así, la adenohipófisis segrega prolactina (induce la producción de leche materna) y somatotropina (hormona del crecimiento), que actúan directamente; pero, también, hormonas gonadótropas, que estimulan la producción en las góna- das (ovarios o testículos) de hormonas sexuales femeninas o masculinas. La neurohipófisis, por su parte, libera oxitocina (estimula la eyección de leche materna y las contracciones uterinas en el momento del parto) y vasopresina (regula la excreción de orina por los riñones). Ganglios básales. Se trata de un conjunto de núcleos subcorticales (núcleo caudado, globo pálido, putamen, y núcleo accumbens, entre otros) que se sitúan en el lado externo del tálamo. Intervienen en el control y planificación del movimiento y están estrechamente conectados con el cerebelo, el cere­ bro medio, la corteza cerebral y la médula espinal. También juegan, sobre todo a través del núcleo accumbens, un papel fundamental en el aprendizaje  APRENDIZAJE Y DESARROLLO EN LA INFANCIA (Volumen I) 8 Capítulo 1. Naturaleza y produclón del aprendizaje al estar ligado a los sistemas de recompensa (liberación de dopamina, en este caso) y extender esta información al resto del cerebro. Sistema límbico. Se encuentra en la parte interna anterior del lóbulo temporal de la corteza cerebral. Se compone de diversas estructuras (cuerpos mami­ lares, hipocampo, circunvolución del cíngulo, amígdala, septum), de las que las más importantes son el hipocampo y la amígdala. El hipocampo, de forma parecida a un caballito de mar, juega un importante papel en la producción del aprendizaje y consolidación de la memoria. La amígdala, de tamaño y forma de una almendra, por su parte, interviene de manera decisiva en la expresión de las emociones (sobre todo el miedo) y en la apreciación de las emociones de los demás. La acción conjunta de amígdala e hipocampo explican la producción rápida y duradera de aprendizajes en situaciones de alto contenido emocional y el desencadenamiento de las respuestas de lucha o huida. Además, ambas estructuras sirven para conectar el sistema nervioso central con el periférico. Corteza cerebral. Es la mayor estructura del cerebro. Se trata de una capa de unos 3 milímetros de espesor que cubre externamente el resto de estructuras cerebrales, a excepción del cerebro posterior. Toda la parte del cerebro que no corresponde estrictamente a la corteza se denomina, genéricamente, ce­ rebro subcortical o áreas subcorticales, dado que se encuentran por debajo de la corteza. La corteza cerebral, que por su parte externa está rodeada por las meninges, está muy plegada sobre sí misma, formando una serie de surcos y de circun­ voluciones o abultamientos. De esta forma, es posible que su superficie de aproximadamente 4.400 cm2 tenga cabida dentro del cráneo. Convencionalmente, la corteza se ha dividido en 8 lóbulos: 2 lóbulos occipi­ tales, 2 lóbulos temporales, 2 lóbulos parietales, y 2 lóbulos frontales, corres­ pondiendo un miembro de cada par al hemisferio derecho y el otro miembro al hemisferio izquierdo (ver Figuras 1.3 y 1.4). Los lóbulos occipitales, que se localizan en la parte posterior del cerebro, por encima del cerebelo, son esenciales para la visión. Alojan a la corteza visual primaria, que procesa la información visual procedente de los ojos. Los lóbulos temporales, situados aproximadamente detrás de las sienes, pro­ cesan la información auditiva procedente de los oídos. También almacenan información visual y la contrastan con la información procedente de los ló­ bulos occipitales. Igualmente, están relacionados con la comprensión del lenguaje, con el reconocimiento de caras, de números y de palabras, y con los procesos de aprendizaje, entre otras actividades. Los lóbulos parietales, que ocupan la parte alta del cerebro, tienen que ver con la integración de la información sensorial, el procesamiento visoespa-  APRENDIZAJE Y DESARROLLO EN LA INFANCIA (Volumen I) Capitulo 1. Naturaleza y produción del aprendizaje 9 Cisura de Rolando o Surco central Lóbulo temporal Figura 1.3. La corteza cerebral en visión lateraly en corte transversal. cial, el razonamiento matemático y la atención. La zona parietal más próxi­ ma a los lóbulos frontales se denomina corteza somatosensorial primaria y recibe información sobre tacto, presión, temperatura y dolor de las distintas partes del cuerpo. Los lóbulos frontales, que se sitúan detrás de la frente hasta aproximadamente la mitad del cráneo, están involucrados en la planificación de la conducta, el razonamiento, la memoria de trabajo, y la actualización de la memoria, entre otras actividades. La zona frontal más próxima a los lóbulos parietales, colin­ dante con la corteza somatosensorial primaria, se denomina corteza motora primaria y controla los movimientos de cada una de las partes del cuerpo.  APRENDIZAJE Y DESARROLLO EN LA INFANCIA (Volumen I) 10 Capitulo 1. Naturaleza y produclón del aprendizaje Cisura de Rolando o Córtex Surco motor primario central Corteza somestésica primaria Área premotora Área del gusto de asociación somestésica Área de asociación Área prefrontal visual Área motora del habla (área de Broca) Cisura de Silvio Área sensorial del habla (área de Wernicke) Área de asociación auditiva Córtex auditivo primario Figura 1.4. Principales áreas de la corteza cerebral (vista lateral izquierda). 1.2. Hemisferios cerebrales El cerebro se divide en dos mitades anatómicamente muy parecidas: El hemisferio cerebral izquierdo y el hemisferio cerebral derecho, que están comunicados entre sí por un haz de unos 250 millones de fibras nerviosas, denominado cuerpo calloso, aparte de por otras conexiones de menor entidad. A partir de las publicaciones, hacia la mitad del siglo xix, de Wigan, Broca, y Wer­ nicke, ha sido una creencia extendida, también entre el público general, que cada hemisferio estaba especializado en diferentes tipos de tareas y que había poca activi­ dad compartida entre ellos. Así, se ha venido diciendo que el hemisferio izquierdo es la base del lenguaje, del pensamiento intelectual, de la lógica, de la racionalidad; en tanto que el hemisferio derecho lo es del pensamiento no verbal, de la intuición, de la creatividad y de las emociones. En consecuencia, se decía que las personas que actúan de manera analítica, lógica y racional es porque preferentemente utilizan su cerebro izquierdo, y las que son intuitivas, imaginativas y emocionales es porque preferente­ mente utilizan su cerebro derecho. Estas ¡deas, que concedían al hemisferio más utilizado la condición de dominante, llevaron a considerar la existencia de estilos cognitivos distintos en función del hemis­ ferio dominante y las personas podían clasificarse como de «cerebro izquierdo» o de «cerebro derecho». Esto tuvo su repercusión, también, en el campo educativo y no fue­  APRENDIZAJE Y DESARROLLO EN LA INFANCIA (Volumen I) Capítulo 1. Naturaleza y produción del aprendizaje 11 ron pocos los programas que se idearon, sobre todo en las décadas de los 70 y 80 del siglo xx, para desarrollar en las escuelas el cerebro izquierdo, considerado superior. Actualmente, los conocimientos científicos indican que los dos hemisferios cere­ brales trabajan de manera conjunta en relación con cualquier tarea cognitiva, aunque desde cada uno de ellos se consiga una mayor eficiencia en determinadas caracte­ rísticas de la tarea (Dehaene, 1997; Davidson y Hugdahl, 2002). De todas formas, la especialización hemisférica no está tanto relacionada con el tipo de funciones que puede realizar uno u otro hemisferio cerebral como con el grado en el que se dedican a cada una de ellas (Hellige, 1993). Ni siquiera el lenguaje, que parecía tan ligado al hemisferio izquierdo, ha resultado de su patrimonio exclusivo, como han mostrado casos de niños que tras extirparles a una edad temprana (a los 3 años) el hemisferio izquierdo han tenido un desarrollo lingüístico perfectamente normal sobre la base sólo del hemisferio derecho (Borgstein y Grootendorst, 2002). El estudio de otros casos de niños con hemisferectomía izquierda o derecha (Immordino-Yang, 2007) muestran, igualmente, que el hemisferio cerebral conservado puede, con la intervención edu­ cativa adecuada, compensar con eficacia la actividad típicamente desarrollada, en condiciones normales, por el hemisferio ausente. 1.3. Interconexión cerebral El cerebro humano es la estructura más compleja del universo conocido. Se esti­ ma que contiene unos 100.000 millones de neuronas -esto es equivalente al número de estrellas que contiene una galaxia típica-, de ellas, casi un tercio en la corteza, y un billón de células gliares. IA las células gliares o células de glía o neurogliocitos, tradicionalmente, se les había asignado la función de servir de sostén y procurar ali­ mentación a las neuronas pero, actualmente, cada vez son más los datos a favor de su participación, también, en la modulación de las interacciones químicas entre las neuronas y en el establecimiento de las conexiones neuronales (Fields, 2006)]. Las neuronas están conectadas entre sí y cada neurona individual puede llegar a establecer conexión hasta con otras 10.000 neuronas. Esto nos lleva a un número de conexiones total en el cerebro en torno a 1015; esto es, 1.000 billones. A partir de aquí, el número de combinaciones conectivas o de circuitos neuronales posibles resulta ser prácticamente infinito; algo así como 10 seguido de diez millones de ceros, una cantidad extremadamente alejada de 10 seguido de 79 ceros, que es el número de partículas que se calcula que contiene el universo conocido. Como se verá en el siguiente Apartado, las conexiones interneuronales se realizan a través de fibras nerviosas y su elevado número, tantas como conexiones, hace que el total de fibras constituya la mayor parte de la masa cerebral. De hecho, el cerebro de un recién nacido tiene, aproximadamente, el mismo número de neuronas del de un adulto y, sin embargo, su masa es la mitad. Toda la masa adicional del cerebro adulto  APRENDIZAJE Y DESARROLLO EN LA INFANCIA (Volumen I) 12 Capítulo 1. Naturaleza y produolón del aprendizaje se corresponde, básicamente, con el crecimiento, en términos de grosor, sobre todo, que experimentan las fibras nerviosas en el transcurso del desarrollo. Del total de fibras nerviosas, sólo unos 4 millones de fibras conectan el cerebro con el exterior. De ellas, aproximadamente 2.5 millones son aferentes; esto es, transmiten información desde los órganos sensoriales al cerebro. Y de éstas, la mayoría, en con­ creto 2 millones (1 millón desde cada ojo) transmiten información visual. El otro 1.5 millones de fibras, que conectan al cerebro con el exterior, son eferentes o de salida y transmiten información hacia los órganos efectores, fundamentalmente músculos y glándulas, que hacen posible la respuesta comportamental ante las demandas am­ bientales. El resto de fibras, que son la inmensa mayoría, dan soporte a conexiones interneuronales internas que median entre las entradas y las salidas. Y es en esta in­ termediación en lo que consiste la mayor parte de nuestra actividad cerebral. No en vano, de cada 100 millones de fibras sólo una conecta, bien en sentido aferente o bien en sentido eferente, al cerebro con el exterior (lo que incluye, obviamente, al resto del organismo). Nuestro cerebro, en definitiva, está fundamentalmente conectado y en comunicación permanente consigo mismo. Esta vasta e intrincada red de conexiones internas parece estructurarse en torno a tres grandes ordenaciones topológicas (Edelman y Tononi, 2000): Una de estas ordenaciones la constituye el sistema talamocortical, que está for­ mado por una densa red de conexiones en las que están implicadas neuronas de la corteza y del tálamo. Esta red se organiza a varios niveles. En un primer nivel están interconectadas neuronas individuales de la corteza o del tálamo que procesan un determinado tipo de información muy concreto. Los grupos neuronales así formados se interconectan a través de determinadas neuronas «portavoces» del grupo con otros grupos de la corteza o del tálamo, dependiendo la intensidad de la interconexión de la afinidad funcional de los grupos. La mayor interconexión de grupos funcionalmente afines define áreas corticales o del tálamo caracterizadas por cierta especialización funcional. Finalmente, las distintas áreas corticales están interconectadas entre sí y con las áreas o núcleos talármeos funcionalmente equivalentes. Todo este conjunto de interconexiones a distintos niveles forman una única y den­ sa red en la que todo está conectado con todo, pero, al mismo tiempo, se mantiene la especificidad funcional local de distinto nivel. Esto garantiza, por una parte, que cualquier información que alcance a la red en alguno de sus puntos sea sentida inme­ diatamente en toda la red y, por otra, que la respuesta a la misma, aunque única, sea producto de su procesamiento por un gran número de partes funcionalmente especia­ lizadas trabajando a distintos niveles de complejidad organizacional. Una segunda ordenación topológica está constituida por las conexiones, mediante haces de fibras largas y paralelas, que enlazan directamente la corteza con diversas estructuras subcorticales como el cerebelo, los ganglios básales y el sistema límbico. De vuelta a la corteza, algunos de estos haces pasan previamente por el tálamo en tanto que otros la alcanzan de forma directa.  APRENDIZAJE Y DESARROLLO EN LA INFANCIA (Volumen I) Capitulo 1. Naturaleza y produclón del aprendizaje 13 Finalmente, una tercera ordenación conectiva está formada por fibras que parten des­ de pequeños núcleos neuronales situados en el tronco encefálico y en el hipotálamo y que de manera ramificada y ampliamente distribuida alcanzan, prácticamente, la totali­ dad de estructuras cerebrales. Las neuronas de estos núcleos están especializadas en re­ accionar ante información inesperada o especialmente relevante y su activación provoca la liberación por amplias zonas del cerebro de unas sustancias químicas denominadas neuromoduladores, tales como la dopamina, la serotonina o la noradrenalina, que influ­ yen en la actividad neuronal y en la plasticidad sináptica de las áreas cerebrales afectadas. Las neuronas en el cerebro, en definitiva, no están conectadas al azar, sino que las neuronas que sirven para funcienes ¡guales o semejantes se relacionan entre sí forman­ do grupos o asambleas neuronales que se conectan con otros grupos, de manera que cualquier área cerebral está conectada directa o indirectamente con numerosas otras áreas en complicados circuitos. Esto no significa que todos los grupos neuronales sir­ ven para una misma función sino que, muy al contrario, la mayoría de áreas cerebrales están altamente especializadas en funciones muy específicas. Cuando diferentes áreas necesitan cooperar para producir una determinada función, la conexión entre ellas suele denominarse como una red cognitiva; de este modo es posible hablar de tantas redes cognitivas como funciones puedan surgir de la actividad entre áreas. 2. LAS NEURONAS, UNIDADES DE ACCIÓN DEL CEREBRO Las neuronas son células altamente especializadas en recibir y transmitir informa­ ción, y es esta actividad la base de toda la actividad cerebral, de modo que cualquier actividad cerebral es el resultado de la acción combinada e integrada de determinadas neuronas o unidades de acción del cerebro. En función del remitente de la información o del destinatario de la misma, se pue­ den distinguir tres tipos de neuronas: Neuronas aferentes o sensoriales, que reciben la información desde el exterior del cerebro, desde los órganos sensoriales; Neuronas eferentes, que transmiten su informacién fuera del cerebro hacia los órganos efectores, fundamentalmente músculos (neuronas motoras) y glándulas; Interneuronas, cuya información proviene y se dirige desde y hacia otras neu­ ronas. A ese último grupo pertenece la inmensa mayoría de las neuronas, for­ mando sus interconexiones la intrincada y compleja red que se ha referido en el Apartado precedente. Desde el punto de vista de los efectos que su comunicación causa en la neurona de destino, las neuronas se pueden dividir en dos tipos básicos: Excitadoras, cuyo mensaje favorece la activación de las neuronas destinatarias para que éstas, a su vez, envíen comunicación a otras.  APRENDIZAJE Y DESARROLLO EN LA INFANCIA (Volumen I) 14 Capitulo 1. Naturaleza y produción del aprendizaje Inhibidoras, cuyo mensaje dificulta la activación de las neuronas destinatarias. Finalmente, de acuerdo con las formas anatómicas que adquieren, aunque hasta ahora no se ha conseguido una clasificación precisa, se estima que puedan existir unos 50 tipos diferentes de neuronas. Las neuronas se consideran de un tipo si sus rasgos anatómicos caen dentro de un determinado rango de variación, pero pueden diferir entre sí grandemente. De hecho, es posible decir que no existen dos neuronas ¡guales. Independientemente de la variabilidad neuronal existente en función de los ante­ riores criterios, en toda neurona cabe distinguir tres partes: El soma o cuerpo celular, las dendritas y el axón (ver Figura 1.5). El soma celular, que suele medir unos 50 micrones (milésimas de milímetro) de diámetro, contiene el núcleo con el ADN y también es el lugar donde se produce la síntesis de proteínas. Las dendritas son extensiones del cuerpo celular en forma de ramificaciones de longitud variable, que puede oscilar entre unos cuantos y unos cientos de micrones. Los extremos de esta compleja estructura arbórea, en una neurona típica, pueden lle-gar a ser miles y, dado que estas ramificaciones dendríticas contienen los puntos de conexión interneuronal, resulta que una neurona puede recibir información de miles de otras neuronas. Cuerpo celular Dendritas Vaina de mielina Terminales axónicos Figura 1.5. Estructura neuronal.  APRENDIZAJE Y DESARROLLO EN LA INFANCIA (Volumen I) Capitulo 1. Naturaleza y produclórt del aprendizaje 15 El axón, por último, es una fina prolongación del cuerpo celular que tiene como función la salida de información desde la neurona. Cada neurona sólo tiene un axón, cuya longitud puede variar entre unos pocos micrones y más de 1 metro, dependiendo del tipo celular concreto. Sin embargo, su extremo final puede ramificarse extensa­ mente y conectar c«n miles de otras neuronas por vía de las arborescencias dendríticas de éstas, fundamentalmente, aunque en algunos casos esta conexión se haga directa­ mente con el cuerpo celular de la neurona receptora. En el transcurso del desarrollo los axones, que en el bebé recién nacido están en su mayoría desnudos, van paulatinamente recubriéndose de una sustancia aislante llamada mielina, que es de composición lípida, y es esta sustancia la que le confiere ese color blanquecino característico a las fibras nerviosas (sustancia blanca) que con­ trasta con el color grisáceo de los cuerpos neuronales (sustancia gris). La mielinización (aislamiento de los axones mediante la mielina) tiene una enorme importancia para la actividad cerebral, dado que posibilita a los axones una velocidad de transmisión que puede llegar a ser hasta 100 veces superior a la de los axones no aislados. Las neuronas se comunican entre sí a través de las sinapsis. Una sinapsis es el punto de conexión entre un botón o terminal axónico de la neurona transmisora {neurona presináptica) y un botón o terminal dendrítico de la neurona receptora {neurona postsi­ náptica). Ambos terminales no llegan físicamente a tocarse, sino que entre ellos queda un pequeño espacio al que se denomina hendidura sinóptica. El interior de las neuronas tiene carga eléctrica negativa respecto al exterior. Cuan­ do una neurona es suficientemente estimulada, se abren determinados poros de la membrana celular que permiten la entrada de iones positivos como el sodio, lo que hace que el interior celular se torne menos negativo (se despolarice). El cambio eléc­ trico resultante, que se denomina potencial de acción, viaja desde el cuerpo celular a través del axón y cuando alcanza los botones o terminales axónicos provoca que una serie de vesículas, que allí se encuentran, liberen en el espacio o hendidura sinóptica unas sustancias químicas contenidas en su interior llamadas neurotransmisores. Los neurotransmisores liberados cruzan la hendidura sinóptica y se unen a receptores es­ pecíficos de ese neurotransmisor situados en el bolón terminal dendrítico de la neuro­ na postsináptica. Pues bien, este es, a grandes rasgos, el mecanismo que las neuronas utilizan para comunicarse entre sí, y todos estos procesos que comprende ocurren en un intervalo temporal expresado en términos de milisegundos, de modo que una misma neurona presináptica puede llegar a velocidades de activación de hasta 300 impulsos (potenciales de acción) por segundo. La neurona postsináptica está conectada mediante las sinapsis a miles de neuronas presinápticas. Cuando una de estas neuronas presinápticas dispara (o descarga o ex­ perimenta un potencial de accién), se acaba de decir que libera neurotransmisores en el espacio sinóptico, que se unen a receptores específicos de la neurona postsináptica. El efecto de los neurotransmisores en los receptores puede desencadenar que se abran en la membrana postsináptica canales que permiten la entrada de iones positivos en  APRENDIZAJE Y DESARROLLO EN LA INFANCIA (Volumen I) 16 Capitulo 1. Naturaleza y produción del aprendizaje el interior de la célula, como el sodio y el calcio, o canales que permiten la salida de iones positivos, como el potasio, o la entrada de iones negativos como el cloruro. En el primer caso, dichos neurotransmisores se denominan excitadores y la neurona pre- sináptica que los libera, neurona excitadora, porque la entrada de iones positivos en la célula postsináptica hace que se torne menos negativa respecto al exterior celular y, por tanto, que aumente la probabilidad de que se despolarice y experimente un poten­ cial de acción. En el segundo caso, los neurotransmisores de denominan inhibidores y la neurona presináptica que los libera, neurona inhibidora, porque la salida de iones positivos o la entrada de iones negativos de o en la célula postsináptica impide que se torne menos negativa respecto al exterior celular y, por tanto, que disminuya la proba­ bilidad de que se despolarice y experimente un potencial de acción. El que la neurona postsináptica experimente un potencial de acción y que, por lo tanto, dispare sobre otras neuronas respecto de las cuales ocupa un lugar presi- náptico depende, en consecuencia, de la cantidad de neurotransmisores de uno y de otro tipo (excitadores e inhibidores) que, en un momento dado, esté recibiendo en sus diversas sinapsis. Esto es dependiente del número de neuronas excitadoras e inhibidoras que en ese momento estén disparando sobre la neurona postsináptica, de entre las miles de neuronas presinápticas con las que está conectada, y de la intensi­ dad de esas conexiones. [Una conexión sinóptica es más intensa, dos neuronas están entre sí más fuertemente conectadas, cuando la presináptica es capaz de liberar una gran cantidad de neurotransmisores en cada descarga y la postsináptica tiene un gran número de receptores específicos para recibir a esos neurotransmisores. Esta mayor conexión conlleva, también, cambios anatómicos en la sinapsis, que se traducen en un mayor desarrollo del botón terminal presináptico para alojar un mayor número de vesículas sinópticas (que contienen los neurotransmisores) y un mayor desarrollo del botón dendrítico postsináptico para alojar un mayor número de receptores]. Todas esas acciones actuando conjuntamente producen un resultado global único que es la producción o no de un potencial de acción en la neurona postsináptica. Las neuronas siguen la ley del todo o nada; o disparan o no disparan. Y esto es dependiente de que el resultado neto de activación recibida rebase o no el umbral de excitación propio de cada neurona. 3. NATURALEZA Y^RODUCCIÓN DEL APRENDIZAJE En el marco de los avances científicos actuales, el aprendizaje se entiende en tér­ minos de modificación de la estructura y funcionamiento neuronal con consecuencias sobre la actividad adaptativa del individuo en el medio físico y social en el que vive (Goswami, 2004; Koizumi, 2005). A las neuronas sensoriales, que son las puertas de entrada del cerebro, está conti­ nuamente llegando información del exterior. La activación que esta información puede provocar en las neuronas sensoriales se transmite, vía sinapsis, a otras neuronas (Ínter-  APRENDIZAJE Y DESARROLLO EN LA INFANCIA (Volumen I) Capítulo 1. Naturaleza y produción del aprendizaje 17 neuronas) con las que están conectadas, y fruto del complejo juego de interconexiones neuronales (en el que juegan un papel fundamental los circuitos de reentrada, que posibilitan el intercambio continuo de señales paralelas entre áreas del cerebro con conexiones recíprocas permitiendo, de ese modo, la sincronización y coordinación general de la actividad de distintos grupos de neuronas activas distribuidas entre nu­ merosas áreas funcionalmente especializadas del cerebro y es la base de la integración de los procesos perceptuales y motores) pueden, finalmente, activarse determinadas neuronas eferentes que producen una respuesta comportamental concreta. El compor­ tamiento y sus efectos proveen de nueva información al cerebro, que sirve de retroali- mentación para ajustar las respuestas a un cada vez mayor éxito adaptativo. Toda esta actividad cerebral consiste, en definitiva, en la activación de determina­ dos circuitos neuronales de entre los prácticamente infinitos posibles. La producción de estos determinados circuitos depende de la intensidad de las conexiones sinápticas establecidas entre las neuronas y esta intensidad, a su vez, es producto de la historia de comunicación sináptica de unas neuronas con otras. La historia de experiencias del sujeto en su interacción con el medio equivale, a nivel neuronal, a una particular historia de comunicaciones sinápticas. Aquellas neu­ ronas que entre sí han tenido una gran comunicación en términos cuantitativos o cua­ litativos fortalecen su conexión mediante el desarrollo de sinapsis más intensas que, como se vio en el Apartado 2 de este mismo Capítulo, se concretan en determinados cambios anatómicos y fisiológicos en los terminales (axónicos y dendríticos) celulares implicados. Por el contrario, las neuronas que entre sí han tenido escasa o nula comu­ nicación debilitan paulatinamente su conexión hasta el punto de extinguirse anatómi­ camente las sinapsis. El nivel de comunicación o de activación interneuronal es el fenómeno respon­ sable de la formación de nuevas sinapsis (lo que se conoce con el nombre de sinap- togénesis), del fortalecimiento o el debilitamiento de otras ya existentes, y de la eli­ minación de aquellas no utilizadas. Pero este nivel de comunicación o de activación interneuronal no sólo tiene consecuencias sobre las sinapsis sino, además, sobre las neuronas completas. Las neuronas que han ¡do perdiendo actividad en sus diversas sinapsis pueden, con el desuso, llegar a morir. Por el contrario, la gran activación ex­ perimentada por las neuronas de determinada área cerebral favorece el nacimiento de nuevas neuronas (lo que se denomina neurogénesis) en ese área. Todas estas posibilidades de cambios anatómicos y fisiológicos en el cerebro se conoce con el nombre de plasticidad neuronal o neuroplasticidad, y es la base del aprendizaje (Kandel et al., 1996). El cerebro conserva su plasticidad a lo largo de toda la vida y ello posibilita que el aprendizaje tenga lugar, también, a lo largo de toda ella aunque, en cada etapa del ciclo vital, se produzca de forma algo diferente. El cerebro, por tanto, lejos de ser un órgano estático, está continuamente cambian­ do en respuesta a las demandas ambientales. Continuamente está creando nuevas si­ napsis, eliminando otras, fortaleciendo las más usadas y debilitando las menos activas;  APRENDIZAJE Y DESARROLLO EN LA INFANCIA (Volumen I) 18 Capítulo 1. Naturaleza y productor» del aprendizaje incluso eliminando neuronas inactivas y creando otras donde la actividad es intensa. Esto es, continuamente estamos aprendiendo. Un aprendizaje particular consiste en el establecimiento o consolidación de una ruta eficiente de comunicación interneuronal facilitadora de la producción de un de­ terminado patrón de activación cerebral. Esta ruta se extiende por entre un número determinado de neuronas (una red neuronal) y ha llegado a establecerse a partir de una particular historia de comunicaciones sinápticas entre esas neuronas equivalente a ciertas experiencias del sujeto en su interacción con el medio. Esta historia de co­ municaciones es la responsable del desarrollo de intensidades sinápticas muy precisas determinantes, a su vez, de que cada neurona sólo se active cuando recibe un input o estimulación de entrada muy definido. Cualquiera de nuestros aprendizaje, en defi­ nitiva, radica en la configuración particular adoptada por cada una de las conexiones sinápticas contenidas en una determinada población o red neuronal. Desde el apren­ dizaje referido al hecho más concreto y singular hasta el referido a las reglas más abs­ tractas figuran todos de esa forma en el cerebro. Cada neurona o unidad componente de la red actúa como un interruptor sencillo cuya función consiste en recibir una en­ trada y activarse o no, pero la activación de cada unidad aislada no tiene significación psicológica alguna, sino sólo el patrón de actividad que se expande por la red. Los aprendizajes, en definitiva, proporcionan rutas eficientes de comunicación interneu- ronal facilitadoras de la producción de determinados patrones de activación cerebral. Muchas de las neuronas que componen una red pueden formar parte, también, de otras redes (recordemos que una sola neurona puede llegar a conectar con hasta 10.000 otras neuronas). Así, cada aprendizaje está conectado con otros muchos apren­ dizajes a través de las unidades comunes que comparten, de modo que la activación de uno de estos aprendizajes puede activar a otros muchos por propagación de la actividad a través de las unidades compartidas. [Evidentemente, es más fácil que la activación de un aprendizaje se extienda a otros con los que comparte un mayor nú­ mero de conexiones]. Los diferentes aprendizajes que el sujeto va adquiriendo en su historia de interac­ ciones con el ambiente guardan entre sí distintos grados de similitud en función del número de conexiones y de los pesos de estas conexiones que comparten y este grado de similitud se traduce, también, en los efectos que tienen sobre la actividad adaptativa del sujeto en su medio; esto es, en tanto que facilitan la adaptación del sistema ante condiciones o demandas similares del ambiente. No obstante, a pesar del diferente grado de similitud que se puede dar entre los distintos aprendizajes que componen el sistema, todos ellos están interconectados entre sí, a través de las conexiones compar­ tidas, formando un sistema integrado, único y global cuya situación de conjunto en un momento dado representa una particular instantánea del desarrollo personal. Además, como se dijo líneas atrás, el sistema, en absoluto, se corresponde con un conjunto de aprendizajes estable, sino que se trata de un sistema dinámico, en con­ tinuo cambio, que permanentemente está modificando los pesos de las conexiones y  APRENDIZAJE Y DESARROLLO EN LA INFANCIA (Volumen I) Capítulo 1. Naturaleza y produción del aprendizaje 19 estableciendo nuevas conexiones como resultado de su continua interacción con el medio. Esto significa que una persona no permanece inalterada, siempre la misma, sino que va modificándose, evolucionando, a medida que aprende. Se puede decir que somos el resultado de los aprendizajes que hemos ¡do adquiriendo en el trans­ curso de nuestra historia de interacción con el medio. Por la misma razón, no hay dos personas ¡guales. Incluso los gemelos idénticos llegan a desarrollar cerebros bien distintos porque cada aprendizaje es único en cada ser humano como lo es la vivencia experiencial concreta de la que surge.  APRENDIZAJE Y DESARROLLO EN LA INFANCIA (Volumen I) 20 Capítulo 1. Naturaleza y producido del aprendizaje ACTIVIDADES RECOMENDADAS 1. Sobre un mapa del cerebro, sitúe Vd. las estructuras del cerebro posterior estu­ diadas en el Capítulo. 2. ídem respecto de las estructuras del cerebro medio. 3. ídem respecto de las estructuras del cerebro anterior. 4. Dibuje sobre un mapa del cerebro las tres grandes ordenaciones topológicas de la interconexión cerebral. 5. Dibuje dos neuronas en conexión sinóptica y señale las principales estructuras de cada una de ellas. 6. Realice un resumen escrito del proceso de comunicación sinóptica. 7. Acceda a alguna de las representaciones del cerebro en 3D disponibles en el Curso Virtual e identifique las distintas estructuras cerebrales estudiadas en el Capítulo. 8. Realice una exposición escrita, utilizando sus palabras, acerca de la naturaleza y producción del aprendizaje. 9. Haga un listado con aquellas cuestiones tratadas en el Capítulo que más le han llamado la atención. Respecto de cada una de ellas, responda: ¿Por qué le ha llamado la atención especialmente?¿Qué conocimientos, creencias o ideas pre­ vias tenía al respecto? 10. Como profesional o futuro profesional de la educación, ¿Qué le ha aportado este Capítulo en orden a la mejora de la educación? Arguméntelo en forma de ensayo.