En esta exposición realizaremos una aproximación a la definición de aprendizaje y hablaremos sobre algunos procesos que desde las neurociencias buscan entender su funcionamiento. De la misma manera, exploraremos los principales conceptos que existen acerca de tipos de memoria y examinaremos las áreas anatómicas que son vitales para su desarrollo. A la vez, les compartiré algunos elementos de mi práctica laboral en el tema de resonancia magnética funcional y algunas aplicaciones. Finalmente, identificaremos la química del cerebro —sus principales elementos—, y hablaremos del hipocampo como una estructura fundamental en el aprendizaje, la memoria y la plasticidad neuronal. _______________________________________________
José Guillermo Correa Rodríguez*
Psicólogo de la Universidad Católica del Norte y tecnólogo en Imágenes Diagnósticas SENA, magíster en Neuropsicología de la Universidad de San Buenaventura de Medellín. Docente de pregrado y de la maestría de Neuropsicología de la universidad de San Buenaventura de Medellín. Realiza práctica clínica, evaluación y rehabilitación y participa como neuropsicólogo en el diseño y aplicación de experimentos en Resonancia Magnética Funcional. _______________________________________________
En términos generales, el aprendizaje se comprende como un proceso a través del cual se genera una conducta a lo largo del tiempo, y surge como una medida adaptativa al entorno. No solo lo vemos en la especie humana, sino también en animales; claro está que en estos últimos no alcanza a suceder el procesamiento de la información, pero sí se pueden reconocer algunos comportamientos que buscan adaptación para generar supervivencia. El desarrollo del lenguaje como mecanismo para evidenciar este proceso que se realiza —memoria, formación de conceptos, pensamiento— es limitado en dichas especies, teniendo en cuenta su posición en la escala evolutiva
El aprendizaje surge de una conducta que permite la modificación de las condiciones ambientales y es posible gracias a los procesos que se generan a partir de un estímulo externo y de una configuración interna propia. En otras palabras, hay una adaptación de la conducta al ambiente a través de una percepción de los estímulos; también hay una cognición —un procesamiento de esa información—, generalmente cortical o subcortical y una organización o una respuesta motora, como producto. Si se analiza desde el aspecto orgánico, el cerebro procesa los estímulos que percibe, compara los resultados y obtiene conclusiones basadas en el conocimiento anterior, es decir, en la memoria guardada.
Aprendizaje y memoria poseen un vínculo. El primero nos permite hacer una adquisición de la información y la capacidad de aprender implica recordar. La modificación de la memoria admite las representaciones mentales de las experiencias previas y va creando una huella. La información es recibida, almacenada y reorganizada de manera constante para generar una adaptación al medio. Se detectan situaciones particulares en las personas que presentan dificultades visuales, auditivas o del habla y que poseen un desarrollo cognitivo normal; en ellas se identifica cuál es el canal sensorial mediante el cual pueden aprender. Si, por ejemplo, presentan dificultades auditivas y visuales, se identifica la vía sensorial que permite llevar la información a la corteza cerebral, procesarla y ocasionar la salida
Es importante tener claridad sobre cuáles procesos cognitivos van
surgiendo en determinados momentos de la vida. Por consiguiente, es
posible que no sea adecuado exigirle a un niño de cinco años que logre
un aprendizaje completo de su proceso de lectura, cuando este alcanza su
madurez a los siete años. Entonces, previo a esa edad, se podría ir construyendo el aprendizaje futuro mediante ejercicios de prelectura.
En el estudio del proceso de aprendizaje se ha hecho un largo recorrido. Las primeras ideas se remontan al condicionamiento clásico1 y al condicionamiento operante2 , cada uno con sus características. Pavlov (1927) hablaba de que existe una conexión entre dos áreas del cerebro para generar un cambio en la estructura; no obstante, los métodos con los que contaba no eran comparables con los que tenemos hoy en día. Según Pavlov, la asociación de dos estímulos cambiaba la respuesta de uno de ellos.
1. Condicionamiento clásico: Fue descubierto por Pavlov y desarrollado por los conductistas, especialmente Watson. En sus investigaciones sobre el aparato digestivo, Pavlov observó que los perros utilizados en los experimentos no solo salivaban con la presencia del alimento en la boca: bastaba que alguno de sus ayudantes que les administraban la comida entrase en el laboratorio para que se produjese la misma respuesta. Tras una primera explicación de corte mentalista que apelaba a cierta “excitación psíquica” que supuestamente se daba en el perro, Pavlov prefirió una explicación más objetiva y, prescindiendo de toda referencia a la mente, simplemente apeló a la asociación entre la presencia del alimento en la boca y la presencia del ayudante.
2. Condicionamiento operante: Aunque no ha sido olvidado por otros conductistas, este segundo tipo de condicionamiento ha sido investigado con especial cuidado por el conductismo radical de Skinner, y tiene un claro antecedente en el aprendizaje basado en el ensayo y el error estudiado por Thorndike. _______________________________________________
En el caso del condicionamiento operante, la respuesta del sujeto es seguida por un refuerzo o un castigo. El refuerzo es el elemento que procura garantizar la nueva aparición del estímulo y, el castigo, su efecto contrario. En la caja de Skinner3 se observa cómo el ratón encuentra castigos al atravesar el camino y cómo, gracias al refuerzo, se incrementa la probabilidad de que aprenda y siga por un camino determinado. Los estímulos tienen que ser presentados de manera continua para que se vaya efectuando el aprendizaje como proceso.
Posterior a ellos, Lashley (1929) aplicó diferentes experimentos en busca del engrama — el área particular del cerebro que se relaciona con el aprendizaje—. En su búsqueda extirpó diferentes partes del cerebro de los animales objeto de sus experimentos, pero al finalizar su investigación surgieron algunos errores metodológicos. Sin embargo, concluyó que el cerebro, además de ser el órgano esencial para dicho proceso, también lo es para la memoria; por tanto, cuando trabajó con las aves había otros elementos sensoriales que generaban esa información —de posición, espacial, visual, auditiva— que tal vez no tuvo en cuenta para extraer sus interpretaciones. _______________________________________________
El condicionamiento operante pone al sujeto en una situación en la que alguna de sus conductas provoca la aparición de un refuerzo; como consecuencia de la presencia del refuerzo se produce en el sujeto una modificación en la probabilidad de la emisión de dicha conducta.
3. La caja de Skinner: Es el instrumento que este autor creó para el estudio del condicionamiento operante. En su versión más sencilla, la caja dispondría de una palanca que el sujeto —una rata, por ejemplo— puede presionar y de un dispositivo para administrar el refuerzo —comida, por ejemplo— cuando el sujeto presione la palanca. Puede contener también algún instrumento que le permita al investigador señalar al animal la disponibilidad del refuerzo (una bombilla que pueda encender, por ejemplo), que haría el papel de “estímulo discriminativo”. _______________________________________________
Luego, Richard Thompson, basado en los trabajos que había realizado Masaru Hito en 1984, incursionó en el condicionamiento clásico y a través de experimentos con conejos quiso probar cómo ciertas regiones del cerebelo participaban en este proceso. En su laboratorio ponía el animal frente a una corriente de aire, este comenzaba a parpadear y luego hacía sonar una campana —condicionamiento clásico—; con solo escucharla, el conejo desarrollaba siempre la misma acción. Al continuar con esta línea de trabajo advirtió que en el núcleo lateral interpuesto del cerebelo se generaba activación. Dichas investigaciones fueron validadas mediante otros métodos diagnósticos y después se formalizaron estudios para identificar este fenómeno mediante tomografía por emisión de positrones-tomografía computarizada (PET/CT).
La medicina nuclear o la tomografía por emisión de positrones consiste en inyectarle a un paciente un medicamento marcado con una sustancia radiactiva que viaja al interior del organismo y es captada por las
regiones que revelan mayor activación cerebral. Este tipo de tecnologías
utiliza radiaciones ionizantes, esto es, rayos X, lo cual representa una desventaja. A medida que se cumplían más entrenamientos, o se iba creando
el condicionamiento con los participantes de los estudios, esta actividad
se hacía más robusta y confirmaba el papel del núcleo interpuesto en este
tipo de aprendizaje; a pesar de no ser el único tipo, arrojó luces sobre
cómo es el funcionamiento. Con este tipo de estudios, no se puede concluir que la memoria se aloja en el cerebelo, pero sí podemos discutir la
participación de los dos núcleos pequeños en el procesamiento de aprendizaje, en el condicionamiento clásico.
Hay varias clasificaciones de memoria, empezaremos a hablar de la memoria declarativa (explícita) y la no declarativa (procedimental o implícita). Donald Gep refería que no hay un proceso químico lo suficientemente rápido como para generar la memoria y distinguió entre la de corto plazo y la de largo plazo. Este concepto hace referencia a la importancia de muchos de los procesos que están en consulta y que abordamos con el fin de obtener resultados asociados a un aprendizaje que se manifiesta mediante la exposición de forma repetida a diferentes estímulos.
La memoria a corto plazo es susceptible a la distracción y guarda relación con las áreas cerebrales que están involucradas en el proceso. Sucede que si no se refuerza la información y no se repite, es muy probable que se olvide. Por su parte, la memoria a largo plazo permite recordar material pasado, pero con unas características específicas; así la información se haya olvidado, las pistas contribuyen al recuerdo, además de acceder a la información nuevamente.
Donald Gep expone que cualquier información que esté por suficiente tiempo en la memoria a corto plazo y es gradualmente consolidada, puede ser potenciada para pasar a la memoria a largo plazo. En este proceso se refería a un fenómeno de ciertos circuitos reverberantes, que garantizan que esa información pase a ser considerada memoria a largo plazo. Cuando habla de reverberación, hace alusión a un proceso sináptico que se repite de manera continua y ello permite el almacenamiento a largo plazo.
Es importante aclarar que sobre los factores emocionales en el incremento de los circuitos reverberantes hay varias teorías. Una de ellas es que se presenta un desequilibrio en los neurotransmisores que participan cuando se habla de una alteración o de un trastorno depresivo. Al hablar de sinapsis en la generación de esa huella, nos referimos a la participación de neurotransmisores, uno de ellos es la serotonina que cumple un papel importante en el tema del aprendizaje. Al generarse un desequilibrio a nivel celular se pueden ocasionar cambios y, así, la depresión puede interferir en el proceso de aprendizaje y memorización
En el avance de la investigación se pretende saber cuáles son los fenómenos químicos que se dan al interior del cerebro. Genoux et al. (2002) advierten que cuando un animal es entrenado, existen algunos genes que se activan para facilitar el aprendizaje y la memorización, pero a la vez hay activación de otra proteína —fosfatasa No. 1—, que inhibe los genes y va generando el olvido. En esta parte, el elemento emocional juega un papel muy importante, porque la generación de ciertas sustancias en la glándula adrenal piramidal inhibe la memorización.
Dicho proceso puede durar mucho tiempo; por ejemplo, se hizo un experimento por resonancia magnética funcional4 , en el que se observó cómo es la consolidación de la memoria a largo plazo. Las únicas contraindicaciones de la resonancia magnética son su alto costo o que el paciente sufra de claustrofobia. En las intervenciones que he realizado, diseño el experimento y obtengo una evaluación previa que me hable del perfil cognitivo del paciente. Por ejemplo, como protocolo hemos estandarizado la utilización del MoCA (Montreal Cognitive Assessment)5 , que es un instrumento para aplicar una evaluación rápida del estado mental; entonces, nos apoyamos en este para determinar hacia dónde se orienta la actividad.
El experimento contó con ocho participantes (personas entre sesenta y setenta años) al interior del resonador magnético, que es similar a un TAC6 y teniendo en cuenta las características del principio físico, se puede hacer una exploración no solo anatómica, sino también funcional. El estudio consistía en presentarles imágenes con el fin de que recordaran personajes famosos de los años cuarenta y de los años noventa, y estímulos neutros como parte activa del mismo. Luego se presentó un momento cuando los sujetos no hacían nada y así sucesivamente. Esa información fue registrada y luego se procesó mediante computadores potentes para obtener información de cuáles áreas del cerebro se activaban. En los dos casos había activación de regiones cerebrales comprometidas con ese proceso de memoria. Pero hubo una característica muy particular, la activación para los personajes de los años noventa era mayor que la activación para los personajes de los años cuarenta. Con ello se concluye que posiblemente hay variación en esos procesos de búsqueda o de recuperación de la información. ____________________________________________________-
4. Resonancia magnética funcional: Permite la detección e identificación de áreas del cerebro durante su actividad; este hecho la diferencia de las imágenes tradicionales de resonancia magnética que solo aportan una visión anatómica del cerebro. Utiliza los principios generales que relacionan estrechamente la actividad neuronal con el metabolismo y el flujo sanguíneo.Puede registrar cambios hemodinámicos cerebrales que acompañan la activación neuronal y permite la evaluación funcional de regiones responsables de la sensorialidad, motricidad, cognición y procesos afectivos en cerebros normales y patológicos.
5. MoCA: Evaluación Cognitiva Montreal. 6 TAC: Tomografía Axial Computarizada. Es la imagen de un corte de un objeto construida por un ordenador a partir de una serie de rayos que giran alrededor del mismo sobre un eje axial. ____________________________________________________-
Hablo de áreas del cerebro que se activan; por ejemplo, cuando ejecuto un movimiento hay un grupo de neuronas que incrementan su consumo de oxígeno. El reto para nosotros como psicólogos, como profesionales en el área de las neurociencias, es diseñar experimentos adecuados que permitan valorar el proceso cognitivo como queremos, de tal manera que sea lo más puro posible, porque los procesos más complejos, como la función ejecutiva, no son fáciles de afrontar.
A medida que las investigaciones arrojaban resultados fueron evolucionando estos conceptos. En 1994 A. D. Badeley y G.J. Hitch hablan de la memoria de trabajo, que hace referencia al almacenamiento de la información mientras estamos trabajando con los datos; es decir, es la memorización a corto plazo que tengo disponible para hacer diferentes procesos cognitivos. En este caso Badeley (1994) no consideraba que esa memoria a corto plazo fuera un sitio de relevo para la memoria a largo plazo, sino la zona en la que se daba la manipulación necesaria de la información para pasarla a la memoria a largo plazo; mientras mayor sea la manipulación, mejor será el proceso de consolidación.
Esta teoría reconoce tres elementos: uno que es el ejecutivo central y orienta la atención hacia un punto específico, para seleccionar cuál es la información que se va a guardar; dos, el bucle fonológico, que permite el procesamiento de información verbal, dicha información que pasa a una memoria a corto plazo y después a largo plazo, y tres, la agenda visoespacial, que procesa información visual.
¿Cómo concluyen los dos investigadores que estos elementos son independientes? Ellos realizan una curva de memoria en palabras, que consiste en que el evaluador le entrega al participante una lista de términos, por ejemplo: perro, gato, tetero; luego el participante menciona las palabras de manera correcta y después el evaluador le comparte una lista de palabras diferente y cuando se le pide al participante que mencione cada grupo de palabras tiende a confundir las dos listas. Si se aplica el ejercicio mezclando palabras con imágenes no sucede este fenómeno, así que el sujeto es capaz de repetir todas las palabras e indicar las imágenes por aparte. Esto permite concluir que existen dos elementos diferenciados en este procesamiento de lo que llamamos función ejecutiva.
La idea es entender cómo mediante estas nuevas metodologías podemos aproximarnos a dichos elementos que plantearon los investigadores desde lo técnico experimental y que hoy en día lo podemos evidenciar sin necesidad de realizar ningún tipo de intervención.
Ahora bien, el hipocampo fue una estructura que se comenzó a estudiar cuando se hicieron las primeras descripciones de un paciente que padecía de epilepsia refractaria y que no respondía a antiepilépticos que se le suministraban; presentaba crisis diarias y una crisis severa cada semana.
En el proceso médico de toma de decisiones y la ansiedad que generaba esta situación, el médico neurocirujano decidió hacer una resección de ese hipocampo. Después de la cirugía, el paciente conservó su inteligencia, pero presentaba dificultades para adquirir nuevos aprendizajes, ya que el proceso está asociado a la memoria explícita, incorporada a contenidos semánticos, o memoria que se evoca de manera voluntaria.
A medida que fueron pasando los años, el paciente fue presentando otros síntomas en los que, por ejemplo, veía un noticiario, y después de un periodo de tiempo no recordaba lo que había visto, olvidaba elementos del día a día de manera continua y se fue deteriorando poco a poco hasta que finalmente presentó amnesia anterógrada.
Es importante esclarecer que además del hipocampo hay otras estructuras que juegan un papel significativo en el almacenamiento de la información. Para poner un caso, la corteza prefrontal colateral me permite estar atento y seleccionar la información que voy a pasar al almacén a largo plazo; el lóbulo temporal, me autoriza almacenar información de carácter auditivo, pero para poder evocar esa información en mi proceso de memoria, requiero de otras áreas.
Antes se creía que la memoria específica se encontraba en un área especial; por ejemplo que la memoria visual solamente la íbamos a encontrar en el área occipital, pero este criterio ha cambiado. Se ha establecido que, dependiendo de la complejidad del proceso, esas áreas se involucran con otras regiones. En conclusión, es un proceso holístico.
Es por ello que los pacientes primero van a valoración por neuropsicología. Con nuestras pruebas hacemos una aproximación sobre cuál es su preferencia manual, lo podemos hacer, si es el caso, con las Escalas de inteligencia Wechsler7 , cuando uno hace una comparación del índice manipulativo y del índice verbal. Si hay una diferencia característica podemos deducir que el paciente es predominantemente diestro, pero eminentemente zurdo. El Test de Wada8 es una intervención que se cumple para conocer la dominancia hemisférica, procedimiento que se lleva a cabo en una sala de radiología y consiste realizar una incisión pequeña en la ingle del paciente, por donde se introduce un catéter que llega hasta la carótida y se inyecta un anestésico. Luego se espera que el funcionamiento cognitivo en el lado izquierdo se vea alterado; para verificarlo se le presenta a la persona una prueba de lectura y si cuando se le inyecta el medicamento, no habla o no lee, se determina dominancia hemisférica izquierda. _________________________________________________________
7. Escalas de inteligencia Wechsler: Test para medir la inteligencia o determinar el CI de una persona. Sus aplicaciones son útiles para obtener información en relación con: medida de inteligencia general, medida de deficiencia mental, ayuda en el diagnóstico psiquiátrico, trastornos específicos como lesión cerebral, deterioro psicótico y dificultades emocionales, a través de un análisis del funcionamiento de la ejecución del sujeto examinado.
8. Prueba descrita por Juhn Wada en 1949 por la Escuela de Medicina de la Universidad de Hokkaido en Japón para lateralizar el lenguaje en pacientes que iban a ser tratados con terapia electroconvulsiva. En 1962, Brenda Milner y sus colaboradores del Instituto Neurológico de Montreal extendieron su uso para incluir la evaluación de las funciones de memoria con el fin de predecir (y, por tanto, reducir) la incidencia de amnesia posquirúrgica tras la lobectomía temporal en pacientes de cirugía de la epilepsia. _______________________________________________________
Con la resonancia magnética hacemos algo similar, pero sin intervención, es decir, le pedimos al paciente que ejecute una tarea de memorización —si se da activación en uno de los hipocampos—, y ello le proporciona información útil al neurocirujano para saber qué consecuencias va a tener el retiro de ese hipocampo. Posiblemente si el paciente es dominante izquierdo y se retira el hipocampo izquierdo va a presentar alteraciones importantes en la memoria anterógrada.
Las investigaciones hoy apuntan a que el hipocampo cumple funciones en las memorias episódica, espacial y asociativa.
La memoria episódica está asociada a las experiencias personales (algo que ocurrió en un lugar y un momento determinados).
Por su parte, la memoria espacial alude a la orientación, al procesamiento de la información que ubica al ser humano en el espacio.
Con la memoria asociativa, el hipocampo asocia elementos ambientales para poder acceder a la información.
El hipocampo es un link que integra todos esos elementos que se vinculan a un episodio específico, se presenta como el enlace en esos elementos.
Para estudiar la participación del hipocampo en los procesos de aprendizaje, en Londres se efectuó un estudio con taxistas. En esta ciudad los aspirantes a conducir un taxi deben presentar una prueba de gran dificultad porque deben memorizar miles de direcciones y lugares. La investigación concluyó que los taxistas que pasaron la prueba y que llevan varios años de experiencia en su trabajo presentan un tamaño mayor en el hipocampo posterior. El incremento en el tamaño del hipocampo lo pudieron evidenciar mediante imágenes de resonancia magnética funcional.
Se confirmó que efectivamente la práctica interviene en ese proceso de neurogénesis, el tamaño del hipocampo de los participantes asociados a su rol como taxistas es mayor, ya que ellos deben conocer su ciudad y saber ubicarse. En otros términos, la actividad visoespacial es mayor en esta población.
Sin embargo, ante situaciones de estrés, la glándula adrenal produce adrenalina y el hipocampo es sensible a esa producción de adrenalina, proceso que inhibe o dificulta el aprendizaje. No obstante, al contrarrestar la adrenalina en el flujo sanguíneo la memoria espacial mejora.
La memoria explícita hace referencia a los contenidos específicos de experiencias determinadas, a las que accedemos de manera consciente. Por su parte, la memoria implícita está asociada a la manera en que se hacen las cosas, es un tipo de memoria a la que uno accede de manera inconsciente, es decir, es un acceso a la información en la que hay otras estructuras que participan, en este caso ganglios basales y corteza cerebral.
Algunas técnicas que se pueden emplear para revertir gradualmente los daños en la memoria implícita son el ejercicio, una buena alimentación y hábitos saludables. Ello conlleva a estimular las áreas que se vinculan a este proceso y estas a su vez van fortaleciendo esas redes asociadas con aprendizajes específicos. Este tipo de memoria está ligado al aprendizaje motor. Entonces, hay unos elementos que, de manera indirecta, pueden ayudar a esa conservación y evitar su pérdida.
La diferencia entre los dos tipos de memoria es que hay estructuras corticales subyacentes que promueven los fenómenos que son diferentes. La información en la memoria implícita es percibida por los sentidos, pasa al tálamo, que es una estructura de relevo y luego llega a la corteza y se genera el aprendizaje mediante esa vía, mientras que en la memoria explícita el proceso inicia en la corteza: primero genera una representación —o búsqueda de información— para luego ejecutar la acción. La memoria implícita es más difícil de recordar o por lo menos de hacerla consciente.
Para finalizar, se habla de plasticidad cerebral no solo en el proceso de desarrollo, sino también en la edad adulta, pues se trata del mecanismo mediante el cual las neuronas generan cambios al almacenar la información. Ramón y Cajal había sugerido que el aprendizaje genera cambios duraderos cuando es efectivo. En esta medida se puede hablar de dos mecanismos: uno, modificación de estructuras y dos, creación de nuevas redes. La plasticidad cerebral aporta a la reserva cognitiva mejores estrategias para potenciar nuevos aprendizajes.
En 1987 Purves y Voyvodic realizaron una tinción en los ganglios laterales y dorsales en ratones y observaron cómo estos animales después de noventa días de participar en procesos de entrenamiento generan modificaciones en la estructura neuronal; es decir, ocurre un incremento en las espinas dendríticas y se presentan modificaciones en esta estructura.
En los años noventa, se creía que el encéfalo de los mamíferos no tenía modificaciones o no podía generar nuevas células, nuevas neuronas; no obstante, en los años setenta, ya se conocían algunos fenómenos en los que ciertas especies modificaban estructuras; por ejemplo, se ha detectado que cuando un canario está en época de reproducción suceden cambios estructurales, hay un crecimiento dendrítico, que se presenta cuando se evidencia un entrenamiento. Este artículo es extractado de la fuente siguiente:
