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¡BIENVENIDO A BRAINBOX! Desde el inicio de la historia de la humanidad, el hombre siempre quiso conocerse a sí mismo, entender su esencia, comprender cómo se generan determinadas emociones y comportamientos o descubrir cuáles son los mecanismos que subyacen a las diferentes habilidades que tiene. Actualmente, las investigaciones en el campo de la neurociencia están ampliando estos conocimientos gracias a los estudios que vienen revelando el funcionamiento del sistema nervioso y del cerebro. Estos avances de la neurociencia vienen generando un gran interés en el ámbito educativo: los nuevos conocimientos están empezando a promover mejores políticas educativas y los educadores están visionando una práctica pedagógica fundamentada científicamente, al considerar cómo el cerebro aprende y qué factores de influencia, tanto genética como ambiental, pueden modificar este proceso. En este sentido, se ha abierto un amplio espacio de investigación en el campo emergente de la neurociencia educacional. Aunque la unión entre mente, cerebro y educación sea uno de los componentes más sólidos para sostener la transformación de los sistemas educativos, es necesario que el educador adquiera este nuevo conocimiento puesto que día tras día en sus aulas, están influyendo en el proceso de desarrollo de un ser humano. Para ello, CEREBRUM - Centro Iberoamericano de Neurociencias, Educación y Desarrollo Humano, presenta a la comunidad educativa el BRAINBOX, un Programa de Formación en Neuroeducación que permitirá a los educadores y demás profesionales del ámbito educativo adquirir conocimientos que permitan confluir aspectos esenciales de la neurociencia y la educación. A través de este programa, CEREBRUM te invita a descubrir cómo es y cómo funciona el cerebro humano, para que puedas comprender el aprendizaje, la memoria, las emociones, los movimientos, el lenguaje o el comportamiento social desde las bases neurales que los subyacen para que, a partir de ahí, tengas el fundamento científico para analizar la implicación y aplicación de estos conocimientos en la política educativa y en la práctica pedagógica. En BRAINBOX encontrarás una serie de temas investigados en el campo de la neurociencia que son relevantes para el ámbito educativo, organizados en cinco fascículos con sus respectivos módulos. Lejos de ser un curso que ofrece métodos de enseñanza basados en el cerebro, BRAINBOX te invita a explorar la interacción entre mente, cerebro y educación, para que investigues profundamente en cada fascículo, los procesos biológicos, cognitivos, emocionales y sociales involucrados en el aprendizaje y en la enseñanza y reflexione acerca del importante rol que desempeña el educador. Esperamos que disfrutes del programa y que el conocimiento adquirido pueda dar lugar a mejores prácticas educativas para que, finalmente juntos, podamos ser parte de una gran transformación de la educación. Atentamente

Anna Lucia Campos Directora General de CEREBRUM

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¡Bienvenido al Fascículo I de BRAINBOX! Titulado Arquitectura del Cerebro Humano, el primer fascículo de BRAINBOX está organizado en cuatro módulos: - Módulo 1: ¿Cómo evolucionó el conocimiento del cerebro y cómo eso impacta en la educación? - Módulo 2: ¿Cómo son mi sistema nervioso y mi cerebro? - Módulo 3: ¿Cuál es la base de la arquitectura cerebral? - Módulo 4: ¿Qué cambios ocurre en el cerebro durante el ciclo vital? Al estudiar los cuatro módulos del fascículo, aprenderás aspectos relevantes de las investigaciones en el campo de la neurociencia que fueron interesando a la humanidad y, recientemente, a los educadores, haciendo emerger así un nuevo campo de investigación relacionado a la neurociencia educacional. Tendrás una visión macroscópica y microscópica del sistema nervioso y del cerebro y conocerás de forma general funciones importantes de algunas estructuras y circuitos. Asimismo, conocerás los mecanismos celulares importantes para el desarrollo cerebral, que se inician a tan solo tres semanas después de la concepción, pero que serán esenciales para el desarrollo y el aprendizaje. Además, descubrirás qué ocurre en el cerebro mientras el ser humano crece y se desarrolla, y reconocerás algunas conductas típicas de las diferentes fases del ciclo vital, como la infancia y la adolescencia. La gran meta de este fascículo está en entender cómo el cerebro puede ser construido con insumos genéticos y ambientales, además de descubrir por qué la educación y el perfil del educador (padres, maestros, cuidadores) son un factor que influye de manera significativa en este proceso. No te olvides de consultar la Guía de Estudio para que puedas sacar el máximo de provecho de este fascículo. ¡Buen estudio!

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BRAINBOX by Cerebrum © Fascículo I, Módulo 1, 2, 3 y 4 Gerente general: Luis Fernando Ramírez Directora académica: Anna Lucia Campos Director editorial y diseñor pedagógico: César Ruiz de Somocurcio Editora junior y correctora de estilo: Rosalí León-Ciliotta Autores: - Módulo 1. Anna Lucia Campos - Módulo 2. Christian Pitot - Módulo 3. Luís Mario Lerma - Módulo 4. Anthony Ariza y Anna Lucia Campos Ilustradora: Elsa Herrera-Quiñónez Diseño gráfico y diagramación: ma+go Primera edición: febrero de 2013 Hecho depósito legal en la Biblioteca Nacional: 2012 - 15430 ISBN: 978-612-46015-1-4 ISBN: 978-612-46015-2-1 Prensa y preprensa: Cecosami Calle Los Plateros Nº142 Urb. El Artesano - Ate Vitarte Impreso en Perú / Printed in Peru Tiraje: 2000 Derechos reservados y de edición © Cerebrum SAC – Centro Iberoamericano de Neurociencias, Educación y Desarrollo Humano Caminos del Inca 1325, Santiago de Surco Lima, Perú

Programa de Formación en Neuroeducación BRAINBOX ®

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MóDulo 01. ¿CÓMO EVOLUCIONÓ EL CONOCIMIENTO DEL CEREBRO Y CÓMO ESO IMPACTA EN LA EDUCACIÓN?

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Brainbox by Cerebrum © Fascículo I, Módulo 1 ¿Cómo evolucionó el conocimiento del cerebro y cómo eso impacta en la educación? Gerente general: Luís Fernando Ramírez Directora académica: Anna Lucia Campos Director editorial y diseño pedagógico: César Ruiz de Somocurcio Editora junior y corrección de estilo: Rosalí León Ciliotta Autora: Anna Lucia Campos Ilustradora: Elsa Herrera-Quiñónez Diseño gráfico y diagramación: ma+go Primera edición: enero de 2013 Hecho depósito legal en la Biblioteca Nacional: 2012 - 15430 ISBN: 978-612-46015-1-4 ISBN: 978-612-46015-2-1 Prensa y preprensa: Cecosami Calle Los Plateros Nº142 Urb. El Artesano - Ate Vitarte Impreso en Perú / Printed in Peru Tiraje: 2000 Derechos reservados y de edición © Cerebrum SAC – Centro Iberoamericano de Neurociencias, Educación y Desarrollo Humano Caminos del Inca 1325, Santiago de Surco Lima, Perú

Programa de Formación en Neuroeducación BRAINBOX ®

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Situación motivadora

¿Qué pasa en nuestro cerebro mientras leemos?

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Observa y recuerda

Neuroimágenes para conocer el cerebro.

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Recuperando conocimientos

¿Qué se entiende por neurociencia?

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Tema 1 Ampliación

¿Qué fue descubriendo la humanidad sobre el cerebro? El estudio del cerebro a través de los siglos.

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Tema 2 Ampliación

¿Cómo avanzaron las investigaciones sobre el cerebro desde el siglo XIX? Hechos importantes para el estudio y el conocimiento del cerebro humano.

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Tema 3 Ampliación

¿A qué se refieren cuando hablan de la década del cerebro? La neurociencia en el siglo XXI.

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Tema 4 Ampliación

¿Cómo se conectan la neurociencia y la educación? Neurociencia educacional: la ciencia de la mente, el cerebro y la educación

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Tema 5 Ampliación

¿Qué investigaciones en neurociencia motivaron a los educadores a conocer el cerebro? Conocimientos básicos para un neuroeducador.

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Tema 6 Ampliación Tema 7

Implicancias pedagógicas Para reflexionar

¿Por qué surgieron “neuromitos” entre los educadores? ¿Cuáles son los más comunes y cuál es la verdad detrás de éstos? Conoce algunos de los neuromitos.

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¿Cómo unir esfuerzos desde diferentes ciencias para entender el aprendizaje y el desarrollo?

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Construyendo bases sólidas para la neurociencia educacional. 26 ¿Qué desafíos debe enfrentar la educación hoy en día?

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Autoevaluación

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Organizador visual

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Referencias bibliográficas

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¿CÓMO EVOLUCIONÓ EL CONOCIMIENTO DEL CEREBRO Y CÓMO ESO IMPACTA EN la educación? Conoce la ciencia que estudia al cerebro para entender qué nos hace ser quienes somos y para utilizar de forma adecuada este conocimiento en la construcción de bases sólidas que integren investigación, práctica pedagógica y política educativa . SITUACIÓN MOTIVADORA. ¿Qué pasa en nuestro cerebro mientras leemos?

Mientras empieza a leer este texto, ¿sabe cuántos circuitos nerviosos tendrá que activar su cerebro para realizar esta lectura? Seguramente que no, pues su atención está enfocada en el mensaje que vendrá por detrás de todas estas letras que representan muchos sonidos, y que unidos forman palabras, frases y oraciones con un significado. Casi nunca se piensa en los numerosos circuitos nerviosos que el cerebro acciona para que se pueda leer una simple palabra. La lectura es una función compleja que aprende el cerebro, pues esta no vino programada genéticamente; no nacimos con un “cableado” entre neuronas especializado en lectura. Por esto, para el cerebro, leer significa estar bajo un proceso de aprendizaje y práctica de mucho tiempo que remodela conexiones entre neuronas de diferentes regiones para la lectura -como el área visual- y activa funciones paralelas como la atención y la memoria para facilitar la comprensión. En los centros educativos, la lectura y la comprensión lectora son factores esenciales para el aprendizaje y para un buen desempeño académico. Actualmente, las investigaciones en neurociencia estudian los sistemas cerebrales involucrados con la lectura y demuestran algunos factores que facilitan este proceso, como por ejemplo, la conciencia fonológica. ¿Podrá el sistema educativo innovar en sus programas en función a estos aportes? 2

OBSERVA Y RECUERDA. Neuroimágenes para conocer el cerebro. Los neurocientíficos que estudian la relación mente-cerebro-educación, trabajan incansablemente para encontrar formas de unir investigación y práctica educativa, con el objetivo de involucrar a los educadores en aquellos conocimientos que darán mejores bases para innovar los procesos de enseñanza y aprendizaje. La figura abajo, muestra una fMRI (imagen por resonancia magnética funcional) utilizada por los neurocientíficos McCandliss y Yoncheva para comprender las vías corticales involucradas en el proceso de lectura (2012). Con este tipo de técnicas y métodos, no solo se entenderán los mecanismos cerebrales involucrados en las funciones que se estimulan en los centros educativos, sino que se podrán diseñar programas para estimular habilidades o disminuir dificultades que afectan a miles de niños y niñas, como la dislexia.

GLOSARIO

RECUPERANDO CONOCIMIENTOS. ¿Qué se entiende por neurociencia?

Dislexia. Dificultad para leer causada por un impedimento cerebral relacionado con la capacidad de organizar los fonemas de las palabras.

Procesos de momificación del antiguo Egipto.

Desde hace miles de años, el ser humano quiere conocer la esencia de sí mismo. Las evidencias en la historia nos demuestran que, por diferentes vías, nuestros antepasados intentaron entender quiénes somos, cómo somos y qué generan nuestras conductas, pensamientos o emociones. Hoy sabemos que las respuestas a tantas preguntas milenarias se hicieron posibles a partir del desarrollo de nuestras sociedades, del ser humano propiamente dicho y de las herramientas que creó para investigar, experimentar, debatir y demostrar a través de métodos científicos que sus hipótesis estaban, o no, correctas. El gran neurocientífico fundador de la neurociencia cognitiva, Michael Gazzaniga (2006), aclara que si bien el encéfalo humano encerraba un gran enigma desde el principio de la historia de la humanidad, nuestros antepasados tuvieron que, en primer lugar, encargarse de su supervivencia y de los aspectos más prácticos de la vida para luego ponerse a pensar y dedicarle más tiempo a construir teorías e hipótesis acerca de quiénes somos y de nuestras motivaciones. En este sentido, no fue hasta que nuestras sociedades empezaron a desarrollarse de manera más significativa que la neurociencia tomó un lugar relevante y cada vez más necesario para la vida misma del ser humano. Para comprender la historia y desarrollo de la neurociencia, tenemos que empezar por saber que el cerebro, materia principal de estudio, trascendió a sí mismo y se desenvolvió de tal forma que permitió que nuestras civilizaciones, sus culturas y el poder económico transitara del pensar sobre cómo funciona el cerebro, a verlo en vivo y en acción a través de las neuroimágenes. Entendemos la neurociencia como el estudio del sistema nervioso que nos permite entender la anatomia y la funcionalidad del cerebro, su desarrollo a lo largo del ciclo vital y los factores de influencia, y que además investiga como entender, prevenir y curar enfermedades o trastornos de fondo neurológico. Como terminología, la palabra neurociencia es reciente. Como ciencia, viene fortaleciéndose desde la segunda mitad del siglo XX, y en la década de los 90, declarada la “Década del Cerebro”, se incrementaron exponencialmente las investigaciones a raíz de la colaboración de diferentes ciencias. Éstas, a partir de un enfoque interdisciplinario, pudieron generar nuevas líneas de investigación científica para lograr mayor comprensión anatómica y funcional del cerebro. Sin embargo, es importante considerar que las trepanaciones craneanas y los registros encontrados en los antiguos papiros de Egipto (que relataban conocimientos relacionados a estructuras cerebrales o enfermedades neurológicas), nos demuestran que el origen o el objetivo principal de la neurociencia es muy remoto.

Preguntas. - ¿Para qué sirven las neuroimágenes? - ¿En qué se centran los estudios en neurociencia?

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tema 1. ¿QUÉ FUE DESCUBRIENDO LA HUMANIDAD SOBRE el cerebro? IDEA PRINCIPAL Aprenda los antecedentes históricos del conocimiento del cerebro. Desarrolle habilidades cognitivas. Construya una línea de tiempo de los vestigios históricos de la neurociencia. Herramientas instrumentales. Una línea de tiempo es una manera de organizar la información a partir de fechas establecidas para diferentes eventos o periodos.

Glosario. Vivisección. Consiste en separar metódicamente, mientras el especímen está vivo, los diferentes órganos para estudiar las relaciones y aspectos macroscópicos.

Desde el inicio de nuestra civilización nos hemos preguntado sobre el cerebro, y hemos buscado conocer más del mismo. Evidencias arqueológicas de hace 7000 años demuestran que ya en ese entonces se practicaban “neurocirugías primitivas”: trepanaciones craneanas (como las de la imagen), que las podemos comprobar al ver agujeros hechos en los cráneos de nuestros antepasados.

Trepanaciones realizadas en el antiguo Perú

Aunque no sabemos con seguridad la finalidad de estas trepanaciones, si eran clínicas o religiosas, se supo que eran realizadas en personas vivas y que estas sobrevivieron a la cirugía, algunas de ellas a múltiples trepanaciones. Si nos remontamos al antiguo Egipto, casi 5000 años atrás, encontraremos el primer registro en que menciona al cerebro con alguna importancia. Conocido como Papiro Médico de Smith (que se presenta en la imagen), este manuscrito contiene referencias médicas, indicaciones de intervenciones quirúrgicas y referencias al sistema nervioso y el cerebro. Es un manual donde se mencionan, paso a paso, 48 casos, 27 de ellos de heridas en la cabeza, y que describe desde el tipo de lesión y diagnóstico, hasta el tratamiento y las formas de intervención.

Ablación. Acción y efecto de cortar, separar o quitar.

Fragmento del Papiro Médico de Smith.

Tenemos que reconocer que en un inicio el cerebro no tenía tanta relevancia como el corazón. En los procesos de momificación en el antiguo Egipto, mientras que el corazón, los pulmones y las vísceras eran extraídos cuidadosamente, lavados, disecados, depositados en unos vasos ceremoniales y guardados en un cofre de madera, el cerebro era extraído por libación o licuefacción a través de un orificio en la nariz, con un gancho de metal. A ciencia cierta, no se conoce exactamente el uso que le otorgaban a lo que quedaba del cerebro luego de la extracción, pues no se le adjudicaba ninguna importancia o función particular. Con la evolución de nuestras sociedades, entender a la humanidad y su esencia biológica, emocional, social y espiritual, pasó a ser un gran desafío para la humanidad misma. Los misterios del cerebro se desvelan poco a poco y hoy en día empezamos a entender quiénes somos.

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Ampliación. EL ESTUDIO DEL CEREBRO a través de los siglos De grandes pensadores, experimentos y teorías. Los grandes filósofos que empezaron a articular pensamientos y teorías acerca de la naturaleza humana no tenían en mente que proporcionaban el mapa inicial para un largo viaje a este misterioso mundo que es el cerebro humano. Entre los grandes filósofos griegos, el debate más significativo giraba alrededor de la residencia del alma y la mente en el cuerpo. Platón (427-347 a.C.) conjeturaba que el cerebro era el asiento de los procesos mentales, al contrario de Aristóteles (384-322 a.C.), quien le daba al corazón una notable importancia hasta el punto de responsabilizarlo de las funciones mentales (sentimentales), por estar ubicado en el centro del cuerpo, moverse y estar caliente. Acusaba al cerebro de ser una masa gris fría, inmóvil, escasa de sangre y que funcionaba como un aparato que enfriaba la sangre que el corazón calentaba. En contrapartida a Aristóteles, Hipócrates (460-377 a.C.) -padre de la medicina, representado en la imagen- tuvo un increíble presentimiento acerca del funcionamiento del cerebro y dio pasos importantes para reconsiderar la visión cardiocéntrica que se tenía de las funciones mentales. Entonces, Hipócrates le asigna al cerebro el control del cuerpo cuando en sus experimentos y observaciones constata la relación entre la lesión de un lado de la cabeza (cerebro) y el funcionamiento del otro lado del cuerpo. En sus investigaciones observaba a los pacientes atacados por las “enfermedades sagradas” (por ejemplo, la epilepsia) y afirmó que no deberían darles esa nominación (de “sagradas”) ni llamarlas “designio de los dioses”, pues no parecían nada más que enfermedades naturales que aún no habían sido comprendidas plenamente. De alguna forma, en su tratado Sobre la enfermedad sagrada, anticipó a los neurocientíficos de la actualidad, que lograron entender estas enfermedades mucho tiempo después, gracias a la evolución en las técnicas de investigación y experimentación:

Aristóteles sostenía que el cerebro desempeñaba una función secundaria en el cuerpo al ser un órgano inmovil, grasiento, frío y escaso de sangre.

“Los hombres deben saber que del cerebro, y solo de él, vienen las alegrías, las delicias, el placer, la risa y también, el sufrimiento, el dolor y los lamentos. Y por él adquirimos sabiduría y conocimiento y vemos, y oímos y sabemos lo que está bien y lo que está mal, lo que es dulce y lo que es amargo. Y por el mismo órgano, nos volvemos locos, y deliramos, y el miedo y el terror nos asaltan. Es el máximo poder en el hombre. Es nuestro intérprete de aquellas cosas que están en el aire.”

Aunque Hipócrates extendió la idea de un cerebro que dirige las funciones de del cuerpo y que es responsable de los estados mentales, no acabaron con la explicación cardiocéntrica que se prolongó hasta la Edad Media. Con el avanzar de los tiempos, se hace clara la transición de los conocimientos y discusiones sobre la estructura y el funcionamiento del cerebro del campo filosófico al campo de la ciencia, no sin antes pasar por un ensamble de teorías, hipótesis e investigaciones con experimentos y técnicas –algunas de ellas invasivas y no científicas– que fueron develando a este enigmático órgano.

Recurso dónde encontrar más información. - González, J. (2010). Breve historia del Cerebro. Barcelona: Crítica.

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Avances en el conocimiento del cerebro después de Cristo.

Durante el imperio romano, las investigaciones del médico Galeno (aprox. 129-200 d.C.) fueron las más destacadas. Aunque admiraba mucho a Aristóteles, rechazó su visión cardiocéntrica y defendió las ideas de Hipócrates al darle mayor importancia al cerebro, a tal punto que localiza en él la mente humana. Independiente de lo correcto o incorrecto de sus planteamientos, Galeno dio pasos importantes en la comprensión anatómica y funcional del cuerpo y del cerebro. Produjo una gran cantidad de escritos y sus estudios estuvieron vigentes por más de 1000 años. Si bien no podía disecar cadáveres humanos, diferentes especies animales pasaron por las manos de Galeno para su estudio anatómico (como se ve en el grabado al inicio de la sección). Una de las técnicas que utilizó fue la vivisección de animales, y en este sentido, pudo contradecir las afirmaciones de Aristóteles por comprobar que el cerebro no era un órgano frío, y además, observar que los nervios sensitivos se conectaban al cerebro y no al corazón.

Con lo cual él afirmaba que las funciones cerebra les venían de las cavidades del cerebro, directamente de los ventrículos, a diferencia del planteamiento de Galeno, quien entendía que estas se generaban en el cerebro y luego se marchaban a los ventrículos. Dando énfasis a una doctrina de localización ventricular de las funciones mentales, Nemesius y los padres de la iglesia católica, como San Agustín, mantuvieron la teoría ventricular que le asignaba a los ventrículos no solo la fuente de las funciones mentales, sino que a cada uno de ellos les correspondían, según su ubicación, la percepción, la razón y la memoria. Hoy sabemos, gracias a la neurociencia, que las funciones y localizaciones de los ventrículos distan mucho de estas afirmaciones. Paralelamente, en diferentes lugares, los estudios avanzaron y nuevos aportes surgieron, como el caso de la medicina árabe, en que se destacan Rhazes (860-932 d.C.) con sus descripciones sobre los nervios craneales y un grupo de nervios espinales, y Avicena (980-1037) con su Canon de la Medicina, traducido al latín, que sirvió de manual de consulta durante años. De los grandes logros en la Edad Media, aunque a duras penas debido a las enfermedades que azotaban Europa, se genera un gran avance en la medicina: la construcción de hospitales y de escuelas de medicina, donde se empiezan a realizar, en algunos lugares, las disecciones humanas, lo que en poco tiempo permitiría mayor conocimiento del cuerpo y en especial del cerebro humano.

Pese a su gran esfuerzo por conocer mejor al cuerpo humano, Galeno siguió manteniendo algunas creencias o tradiciones anteriores, como por ejemplo la que señalaba a los nervios como estructuras huecas por donde circulaban los “espíritus animales” que venían del cerebro para mover el cuerpo. Asimismo, muchas de las afirmaciones de Galeno incurrieron en errores graves los cuales permanecieron por años, como es el caso de la red milagrosa (rete mirabile), una descripción anatómica de redes sobrepuestas de vasos sanguíneos que no existen en los seres humanos. Edad media Otro momento importante en la carrera por entender el funcionamiento del cerebro lo marcó Nemesius, obispo de Emesa (Siria) en el siglo IV a.C., quien escribía: “Los sentidos tienen sus fuentes y raíces en los ventrículos frontales del cerebro, los de la facultad del intelecto están en la parte media del cerebro, y los de la facultad de la memoria están en la parte trasera del cerebro.”

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En 1930 se autentificó un tratado médico egipcio escrito entre los años 3000 y 2500 a.C. con la primera descripción anatómica conocida del cerebro.

Del Renacimiento y la búsqueda del conocimiento. En esto, se destaca Andrés Vesalio (1514-1564), quien con la autorización de un juez, empieza a disecar cadáveres para realizar estudios mucho más significativos en el campo de la anatomía. A través de la disección humana, Vesalio comprueba que existía una enorme diferencia entre la anatomía real que observaba en los cadáveres humanos de aquella explicada por Galeno, quien a partir de las conclusiones de sus disecciones en algunos animales, extrapoló las mismas para los humanos. Vesalio también marca un hito en la historia de la medicina: publica De humani corporis fabrica, que durante años sería el manual de referencia anatómica en diferentes regiones de Europa y además, logra llevar a cadáveres a sus clases impartidas para que los alumnos aprendan anatomía de una manera real, procedimiento que sigue vigente en la actualidad.

En el Renacimiento afloraron los estudios de anatomía y las cirugías. En este tiempo, incluso el gran Leonardo Da Vinci (1452-1519) incursiona en el tema y hace sus propios estudios de anatomía, diseca cadáveres y hace varios tratados y dibujos del cuerpo humano con un fascinante realismo. En uno de estos tratados, el Códice Windsor, explica que: “...todos los músculos que empiezan en los hombros, el omóplato y el pecho sirven para el movimiento del brazo desde el hombro hasta el codo. Todos los músculos que empiezan entre el hombro y el codo sirven para el movimiento del brazo entre el codo y la mano. Todos los músculos que empiezan entre el codo y la mano sirven para el movimiento de la mano.”

Sin duda alguna, el galenismo ha marcado la historia de la medicina durante muchos años, y aún durante el Renacimiento, varias de las enseñanzas de Galeno seguían manteniéndose vigentes. Cabe resaltar que para esta época no se permitía el estudio en seres humanos, por lo que los estudios de Galeno, provenientes de las experiencias con primates, perros y cerdos, tuvieron que ser actualizados por aquellos estudios que tenían los cadáveres humanos como referencia.

Figura del cerebro, del libro 7 del archivo Vesalius – De humani corporis fabrica.

Entre los años 1500 y 1600, se pueden observar avances significativos con relación a los estudios en anatomía y fisiología; sin embargo, impera la necesidad de tener mejores técnicas e instrumentos de observación para entender de forma más acertada al cuerpo humano. Con la llegada del siglo XVII, más conocido como el siglo de la física, invenciones como la del microscopio óptico compuesto, abrirán paso a un gran avance en los métodos de investigación.

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De nuevas hipótesis, métodos y corrientes. El siglo XIX marca cambios significativos en las investigaciones sobre el funcionamiento del cerebro. Las indagaciones iniciadas por Galvani acerca de la naturaleza de los nervios abrió un nuevo concepto: los nervios funcionaban como cables que llevaban y traían señales eléctricas del cerebro. Los cambios significativos del siglo XIX.

El filósofo, matemático y físico francés, Reneé Descartes (1596-1650) se destaca por sus múltiples reflexiones, indagaciones y nuevos planteamientos científicos que provenían de rigurosos métodos de razonamiento. En su célebre Discurso del método para conducir bien la propia razón y buscar la verdad en las ciencias, menciona su polémica propuesta cogito ergo sum (pienso y luego existo) que marcaría profundamente no solo el campo filosófico sino también el científico, además de dar ímpetu a una corriente filosófica denominada Racionalismo, que acentuó el dualismo entre el espíritu y la materia e intentó explicar la relación mente-cerebro. Actualmente, aunque las investigaciones neurocientíficas interpretan y aclaran muchas teorías, el enigma mente-cerebro sigue siendo un tema de profundas investigaciones y discusiones para muchos. En Norteamérica, para 1664, se destaca el Dr. Thomas Willis (1621-1675), quien acuñó el término neurología y abrió paso a estudios más profundos del sistema nervioso al nombrar a muchas de sus estructuras y relacionarlas con algunas funciones. Se le reconoce por ser uno de los precursores en neuroanatomía y por dar al cerebro una posición de destaque en el sistema nervioso. Sus estudios indicaron que el cerebro ejecutaba funciones de orden superior y sus aportes al respecto fueron muy significativos. Algo que se destaca de sus investigaciones es la relación que estableció entre funciones cognitivas y zonas cerebrales específicas de manera muy precisa. Al empezar el siglo XVIII, un fisiólogo, físico y médico se destaca por hacer los primeros experimentos que revelarían la naturaleza eléctrica del impulso nervioso. Se trata de Luigi Galvani (1737-1798), quien descubrió que al descargar una pequeña corriente eléctrica a la mé dula espinal de una rana muerta, la pata se movía (ver ilustración). La teoría del galvanismo empieza luego a ser replicada, y varios experimentos confirman que un tipo de “electricidad animal” recorría los nervios y hacía mover a los músculos. Este hallazgo desafía la teoría de los “espíritus animales” que hasta el momento era la que explicaba el funcionamiento de los nervios. 8

C. Bell (1774-1842), médico cirujano, anatomista, fisiólogo y teólogo analizó los nervios que entran a la médula espinal y observó que se dividían en ramas. De este modo, señaló que una de estas ramas ingresa en la parte trasera (raíz dorsal) de la médula y la otra en la parte delantera (raíz ventral), y además, notó las diferencias funcionales entre ellas. Conjuntamente con las investigaciones del fisiólogo francés Magendie (1783-1855), concluyeron que los nervios podían llevar información tanto a la médula y al cerebro como a los músculos, y que la información podía estar relacionada con las sensaciones o los movimientos. Actualmente, ya sabemos las funciones de las vías aferentes y eferentes de estas fibras nerviosas y que se separan anatómicamente al entrar o salir de la médula espinal funcional. No obstante, la necesidad de entender al cerebro, en sus diferentes partes y funciones se hace cada vez más inevitable. Para 1800, surge la frenología con Franz Joseph Gall (1757-1828), quien empezó a mirar al cerebro dividido en fragmentos (o áreas superficiales). Atribuía distintas funciones a cada estructura cerebral localizada en zonas específicas y protuberantes del cráneo, y por sus características se podían identificar rasgos de la personalidad. Dibujó un mapa cerebral como el que se presenta en la imagen, y otorgó a cada zona una función determinada, como la codicia, la espiritualidad, la esperanza, el autoestima, entre otras.

cirujanos, neuroanatomistas, entre otros, que a través de sus investigaciones y métodos experimentales con personas y animales, bajo un enfoque localizacionista o no, fueron demostrando la funcionalidad del cerebro y el sistema nervioso. Entre los aportes relevantes referentes a la localización de algunas funciones por las lesiones presentadas, fueron los de P. Broca (1824-1880) y C. Wernicke (18481904), quienes identificaron regiones involucradas con el lenguaje expresivo y comprensivo. Broca, al tratar a un paciente que podía comprender el lenguaje pero que solo podía emitir la palabra “tan”, tras su muerte, verificó en la biopsia una lesión en el lóbulo frontal izquierdo. Al confirmar más casos similares, Broca dedujo que este era el “centro del lenguaje expresivo articulado”, región que a partir de ese entonces pasa a ser conocida como la región de Broca. Actualmente, sabemos que esta es una de muchas regiones que están involucradas con el lenguaje.

La frenología no permaneció por mucho tiempo sin ser cuestionada; el doctor Jean-Pierre Flourens (17941867), científico de renombre, a través de estudios y experimentos con animales, demostró un funcionamiento diferente del cerebro, desde un enfoque holístico. La metodología que empleaba era la remoción de partes diferentes del cerebro para ver los efectos colaterales respectivos (ablación) y así cerciorarse del tipo de funciones que dejaban de existir y cuáles otras se mantenían o se debilitaban. Con sus experimentos, Flourens postuló que el cerebro funcionaba como un todo y no en fragmentos como suponía Gall; que todas sus regiones participan en todas las funciones cerebrales. Para ese momento, se pudo presentir el despertar de dos corrientes que marcarían los estudios acerca del funcionamiento del cerebro: la corriente “localizacionista” para quienes el cerebro es el resultado del funcionamiento de una parte en especial, mientras que para los “no localizacionistas”, las funciones son resultado del trabajo en conjunto de varias regiones, es decir, del cerebro como un todo. Para entender y explicar el funcionamiento del cerebro, se destacaron muchos especialistas, entre ellos neurólogos, antropólogos, fisiólogos,

Wernicke, por su parte, localiza en la zona posterior del lóbulo temporal izquierdo, muy cercana a los lóbulos occipital y parietal, una región que está involucrada con la comprensión del lenguaje: sus pacientes, a diferencia de los pacientes de Broca, podían hablar pero no comprender.

Cerebro del “paciente Tan” con la lesión en la región de Broca.

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tema 2. ¿Cómo avanzaron las investigaciones sobre el cerebro desde el siglo XIX? Las bases para el avance actual de la neurociencia se establecieron a fines del siglo XIX y principios del XX, cuando se planteó y comprobó con ciertas limitaciones algunas teorías, entre ellas, la teoría neuronal.

IDEA PRINCIPAL Comprenda algunas técnicas para conocer el funcionamiento de cerebro. Video. http://www.youtube.com/ watch?v=TzxrTcxblZM Desarrolle habilidades cognitivas. Realice un esquema en el que se presenten los avances en el conocimiento del cerebro a partir del siglo XIX. Herramientas instrumentales. En un esquema, se presentan de manera ordenada y jerárquica las ideas principales del texto.

Glosario Citoarquitectura del cerebro. Organización de las neuronas en las capas corticales en el cerebro. Leucotomía. También conocida como lobotomía prefrontal. Es una cirugía que consiste en cortar las conexiones (de y hacia) o destruir la corteza prefrontal del cerebro. Este procedimiento produce grandes cambios en la personalidad del paciente.

Con el pasar de los años, los investigadores del cerebro se empeñaron en mejorar las técnicas y métodos de investigación. Korbinian Brodmann (1868-1918), psiquiatra, neurólogo y patólogo alemán, fue el neuroanatomista que propuso la citoarquitectura del cerebro, o la organización de distintos tipos de células en diferentes regiones de la corteza derebral. Las áreas de Broadman, numeradas del 1 al 52, corroboraron con estudios realizados anteriormente por los alemanes Fritsch y Hitzig, quienes al hacer estimulación eléctrica en pequeñas regiones del encéfalo de un perro, observaron que algunos estímulos provocaban movimientos particulares. En la búsqueda para entender de qué estaba formado el cerebro, nuevas técnicas fueron desarrolladas. Tal es el caso del médico citólogo italiano Camilo Golgi (1843-1926), ganador del premio nóbel en 1906, quien desarrolló una sustancia que permitía visualizar las neuronas al impregnarlas con una sustancia a base de nitrato de plata (histoquímica). Con esta tinción (llamada tinción de Golgi), pudo visualizar una neurona, pues provocaba una “reacción negra” que destacaba las células y sus ramificaciones en un color negro intenso sobre fondo amarillo. Por otro lado, el anatomista fisiólogo checo J. Purkinje (1787-1869) además de perfeccionar algunos instrumentos y métodos, logró identificar y describir por primera vez las neuronas del cerebelo. No obstante, fue el médico español Santiago Ramón y Cajal (1852-1934) quien cambia drásticamente el rumbo de la historia de la comprensión del cerebro. A partir del método de Golgi (tinción), replantea la doctrina neuronal y afirma que el sistema nervioso y el cerebro están compuestos por células individuales e independientes. Luego de muchos sucesos que sobrevinieron, ambos fueron merecedores del Premio Nobel, irónicamente compartido por el que crea la técnica de observación (Golgi) con el que logra comprender lo observado (Cajal). Cajal es mundialmente reconocido como un precursor de la neurociencia en Europa y sus trabajos perfilan las líneas de investigación que irrumpirán con el nuevo siglo. Más adelante, Charles Scott Sherrington (1857-1952), neurofisiólogo, describió cómo era el sistema de comunicación entre las neuronas y acuñó el término sinapsis.

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Ampliación. HECHOS IMPORTANTES PARA El estudio y conocimiento del cerebro humano. Todos los estudios experimentales y las técnicas utilizadas que marcaron el principio de las investigaciones sobre el cerebro fueron ampliados por situaciones mucho más reales que permitieron a los científicos entender mejor al cerebro humano. Dentro de estas situaciones estaban los estudios de casos de pacientes con determinadas conductas consecuentes a una lesión en cierta región del cerebro o una enfermedad grave de fondo neurológico. Así, el caso del trabajador ferroviario Phineas Gage es uno de los que aportaron de forma más significativa. El cráneo de Gage fue atravesado por una barra de metal en el lóbulo frontal luego de un descuido en su trabajo, y a raíz de esta lesión presentó cambios conductuales sorprendentes.

Cráneo de Phineas Gage

No podemos dejar de mencionar a una persona que de alguna forma, con su teoría, provocaría un cambio de rumbo en las investigaciones relacionadas al origen del sistema nervioso y del cerebro: Charles Darwin (1809-1882). En su libro El Origen de las Especies (1857), plantea a partir de un sinnúmero de investigaciones, el concepto de la evolución biológica, tema que sería altamente discutido en los siguientes años y hasta nuestros días.

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Tomografía de un cerebro que sufrió una hemisferectomía.

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Asimismo, gran parte del conocimiento también fue construido a través de la utilización de técnicas invasivas para tratamientos neurológicos, entre ellas la hemisferectomía, la lobotomía y la leucotomía, además de los procesos quirúrgicos realizados “a cerebro abierto” y sin anestesia, como los realizados por el Dr. Penfield (1891-1976), que dieron a conocer la representación de diferentes partes del cuerpo en la corteza cerebral (homúnculo de Penfield, planteado en la ilustración abajo presentada).

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Labio inferior Diente, mandíbula

Labios

Lengua

Faringe

Lengua

Corteza sensorial

Mandíbula Leng ua Tra gar

Corteza motora

Homúnculos de los sistemas sensorial y motor 11

tema 3. ¿A qué se refieren cuando hablan de la década del cerebro? Durante el siglo XX, además de las nuevas técnicas de investigación cada vez menos invasivas, la investigación interdisciplinaria empieza a develar los misterios del cerebro humano. Como gran marco referencial para estos descubrimientos está la década de los noventa, denominada Década del Cerebro.

IDEA PRINCIPAL Comprenda algunas de las técnicas que se han creado para conocer el funcionamiento de cerebro. Desarrolle habilidades cognitivas. Argumente las aplicaciones que consideras que pueden tener las neuroimágenes en el estudio del cerebro. Herramientas instrumentales. La argumentación consiste en explicar de manera sustentada cada una de las ideas que se presentan.

Glosario Técnica invasiva. Proceso en el cual se requiere introducir sustancias u objetos para el estudio del cerebro. Neuroimagen. Todas aquellas imágenes que se pueden obtener mediante técnicas radiológicas (PET, SPECT, resonancia magnética, etc).

La Década del Cerebro se da entre 1990 y el año 2000.

La década de los noventa marca el comienzo de un estudio interdisciplinario sistemático para entender cómo funciona el cerebro. En este sentido, expertos de varias ciencias como la anatomía, la neurofisiología, la química, la informática, la psicología, la biología molecular, la embriología, entre otras, se reunieron para estudiar el sistema nervioso y el cerebro a fin de unificar criterios y provocar la consolidación de la neurociencia a escala mundial. De este modo, se empezó a asumir el compromiso de inversión para la investigación neurocientífica. Los neurocientíficos no solo se propusieron investigar cómo el cerebro se organizaba anatómica y funcionalmente, sino que también tenían metas altas como revelar sus miles de misterios implicados en entender su proceso de desarrollo, las enfermedades que lo atacan, la prevención y posible cura de las mismas, y su relación con el aprendizaje, la conducta, el entorno, entre otras cosas. A partir de esta década, el siguiente avance significativo se da cuando, desde los diferentes niveles de análisis, se puede ver la ramificación de la neurociencia, la cual permitiría a partir de allí, una investigación más focal y con resultados mucho más asertivos hoy en día. Pasada ya más de una década de haber empezado el siglo XXI, hemos observado que esta era de alta tecnología y digitalización nos ha permitido el perfeccionamiento de las técnicas de exploración del cerebro como el desarrollo de las neuroimágenes. Tal es el caso del desarrollo de la tomografía axial computarizada (TAC), la tomografía por emisión de positrones (PET), la resonancia magnética funcional (IRMf, que se ve en la imagen) entre otras técnicas no invasivas. Todas ellas marcan una nueva etapa en la neurociencia pues permiten un conocimiento mucho más confiable acerca del cerebro, y permiten verlo en acción desde niveles moleculares hasta conductuales y/o sociales.

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Ampliación. La neurociencia en el siglo XXI. Según uno de los más grandes neurocientíficos de la actualidad, Eric Kandel, la neurociencia moderna tiene grandes retos para este siglo, estos van desde entender el cerebro y el sistema nervioso, hasta relacionar este conocimiento con la conducta, las habilidades cognitivas, las emociones, los procesos mentales, el movimiento, la percepción, el lenguaje, el aprendizaje, la memoria, la conciencia y el pensamiento. De esta manera, explicar cómo miles de millones de células nerviosas pueden producir todas estas funciones, y dar a conocer a la comunidad de manera más simplificada quiénes somos y cómo funciona nuestro cerebro es el gran desafío de los neurocientíficos. El ámbito de investigaciones en neurociencia es muy amplio y a la vez muy complejo. En este sentido, vemos en estos últimos años el fortalecimiento de los campos de la neurociencia cognitiva, la neurociencia social, la neurociencia afectiva y, más recientemente, de la neurociencia educacional. Estos avances permiten ampliar la comprensión del sistema nervioso y del cerebro humano para lograr, entre tantos objetivos, mejorar la calidad de vida y desarrollo del ser humano.

De los pensamientos filosóficos hasta las modernas técnicas de investigación con neuroimágenes, vimos surgir a la neurociencia como una brújula que marca el camino hacia el mundo interior del ser humano. Sus aportes, definitivamente, han transformado y seguirán transformando la vida y la práctica profesional de miles de personas. Pero, ¿podrá la neurociencia transformar también la manera de ver y hacer educación?

Curiosidades del cerebro ¿Cómo saber lo que hace el cerebro? Existen diversas técnicas para estudiar la actividad cerebral, varias de las cuales se verán en el Módulo 2 de este Fascículo. Algunas sólo se pueden aplicar en animales de experimentación u ocasionalmente en enfermos neurológicos durante una intervención quirúrgica, pero otras nos permiten estudiar la actividad cerebral sin necesidad de abrir el cráneo e invadir al cerebro humano. Entre estas se destacan las técnicas magnetoeléctricas y hemodinámicas, pero no son las únicas. Actualmente hay cinco técnicas de mayor uso. Entre las técnicas magnetoeléctricas, destacan la electroencefalografía (EEG) y la magnetoencefalografía (MEG); y entre las técnicas hemodinámicas, destacan la tomografía por emisión de positrones (TEP), la imagen de resonancia magnética funcional (IRMf) y la tomografía axial computarizada (CAT). Además de estos dos grupos de técnicas, existen otras que también permiten medir la actividad cerebral. Entre éstas se pueden mencionar: la técnica de supresión (mecánica, química, eléctrica), con la que se inhibe o elimina la actividad de una determinada zona del cerebro para ver sus consecuencias; la estimulación, con la que se activa o potencia una determinada zona y se analiza la conducta; y el registro (celular, de compor-

Tomografía axial computarizada: CAT Scan.

tamiento), que implica la toma de notas de las distintas conductas que tienen lugar, producto de una lesión o experiencia determinada. (Martín-Loeches,M. 2001. ¿Qué es la actividad cerebral?: Técnicas de Estudio. España: Ed. Biblioteca Nueva).

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tema 4. ¿Cómo se CONECTAN neurociencia Y educación? IDEA PRINCIPAL Aprenda cómo los estudios sobre el cerebro salieron de los laboratorios a otros ámbitos, como el educativo. Desarrolle habilidades cognitivas. Construya un organizador visual que muestre las diversas maneras en que se diversificó el estudio del cerebro. Herramientas instrumentales. Un organizador visual permite identificar y relacionar todos los elementos que constituyen un tema.

Glosario Ciclo vital. Son las diferentes fases del crecimiento y desarrollo de un organismo; en humanos, supone la infancia, adolescencia, juventud, adultez y vejez.

Lo que en un comienzo fue un gran objetivo en las investigaciones sobre el cerebro humano –encontrar la localización de las funciones cerebrales–, en los años siguientes nuevos matices abrieron un repertorio de investigaciones y experimentos que llevarían a los neurocientíficos a distinguir grandes sistemas dirigidos por el sistema nervioso: los sistemas sensoriales, los sistemas motores y los demás sistemas específicos, como el neuroendocrino, el reproductivo, el neuroquímico, el de motivación, el de aprendizaje y el de memoria, entre otros. Aunque la primera mirada al cerebro llevó a un conocimiento más macroscópico, con el avance tecnológico, esta mirada se profundizó hasta un mundo microscópicamente nuevo, repleto de misterios, que permitiría justamente entender el enmarañado de células responsables del funcionamiento de los sistemas mencionados con anterioridad. Los científicos emprendieron, entonces, una larga odisea para identificar y entender a las células y moléculas cerebrales que finalmente construían redes y sistemas, estableciendo así la diversificación de los niveles de análisis y el florecimiento de nuevas disciplinas, como la neurociencia cognitiva, la neurociencia social, la neurociencia afectiva, y la más reciente, la neurociencia educacional. En un inicio, estos niveles de análisis estuvieron vinculados a lo biológico y luego de muchos años empezaron a abrirse a los ámbitos cognitivo y conductual. Los psicólogos experimentales y conductistas abordaron posturas con relación a las investigaciones vinculadas a la percepción, el aprendizaje, la cognición y el comportamiento. Más adelante, la psicología cognitiva y luego la neurociencia cognitiva, centraron su objetivo en los procesos mentales o sistemas superiores –memoria, procesamiento de la información, lenguaje, toma de decisiones, solución de problemas, entre otros– y eso marcó el comienzo de un acercamiento de profesionales que tenían mucho interés en entender estas funciones: los profesionales de la educación.

La topografía óptica. Técnica para obtener imágenes cerebrales que utiliza la luz para medir los cambios hemodinámicos en el cerebro.

Con el pasar de los años, la explosión de información sobre el funcionamiento del cerebro fue entrando al campo educativo, pero lamentablemente también ingresó un gran porcentaje de interpretaciones y generalizaciones erróneas sobre las investigaciones, creando grandes mitos. Este hecho abrió el espacio para grandes debates sobre la mejor forma de conectar la neurociencia y la educación, marcando así la necesidad de un diálogo entre neurocientíficos y educadores.

Neuroeducadores. Investigadores y profesionales de la educación con rigurosa formación en neurociencia educacional, con habilidades interdisciplinarias que permiten conectar investigación y práctica en los entornos educativos, fortalecer el campo de la mente, cerebro y educación, y promover la innovación y mejora de la educación.

Por un lado, se empezó a observar que las investigaciones neurocientíficas relacionadas a la comprensión de los procesos cognitivos, es decir, de las bases biológicas de la cognición, el lenguaje, el aprendizaje y la memoria; así como de las emociones o de las funciones ejecutivas, realmente están vinculadas al campo de la educación y presentes en la práctica educativa, por ende, es derecho del educador entenderlas. Por otro lado, los entornos reales de aprendizaje y la formulación de preguntas y métodos de investigación comunes a educadores y científicos podrían llevar a una mejor comprensión del cerebro y a la conexión entre investigación y práctica educativa para la mejor comprensión del aprendizaje y de la enseñanza. Lo que se tendría por desafío en adelante, era eliminar toda información o creencia generalizada incorrecta, o sea, eliminar los neuromitos. Cabe recordar que la utilización de animales, desde hace mucho tiempo atrás, fue una de las estrategias de investigación que permitió obtener mayor conocimiento tanto anatómico como funcional, del sistema nervioso y el cerebro. Uno de los errores que cometieron las personas que deseaban conectar neurociencia y educación sin tener fuertes bases científicas fue trasladar resultados de investigaciones en modelos animales a seres humanos, abriendo espacio para la creación de muchos mitos.

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Ampliación. NEUROCIENCIA EDUCACIONAL: LA CIENCIA DE LA MENTE, EL CEREBRO Y LA EDUCACIÓN. La neurociencia educacional es un campo científico emergente, que está reuniendo la biología, la ciencia cognitiva (psicología cognitiva, neurociencia cognitiva), la ciencia del desarrollo (y neurodesarrollo) y la educación, principalmente para investigar las bases biológicas de los procesos de enseñanza y aprendizaje. Las diferentes investigaciones realizadas año tras año vienen revelando, por un lado, conocimientos más confiables sobre las funciones cerebrales complejas, las cuales son estimuladas, fortalecidas y evaluadas día tras día en los centros educativos; y por otro lado, vienen ayudando a entender el proceso de desarrollo cerebral que empieza en el útero materno y sigue durante las diferentes etapas del ciclo vital, donde herencia genética y entorno se entrelazan y definen el desarrollo de la persona; todo esto permite al educador conocer más profundamente al ser humano que está formando. A pesar de ello, saber cómo es y cómo funciona el cerebro no mejorará la práctica educativa: es necesario crear bases más sólidas para formular investigaciones científicas y educativas para lograr una mayor comprensión de los procesos de aprendizaje y enseñanza, de modo que éstas sean realmente significativas y útiles para la educación. El movimiento llamado Mente, Cerebro y Educación, originado hace varios años en Estados Unidos, mantiene una mirada muy amplia en lo que se refiere a las investigaciones en el campo de la neurociencia educacional que resultarán en la mejora de la educación. Postula que para crear una fuerte base para este tipo de investigaciones es necesario un enfoque de colaboración entre los investigadores y los educadores, es decir, se requiere de un trabajo en común para formular preguntas útiles para la educación, para crear nuevos métodos y para integrar investigación y práctica educativa (Fisher, 2009). Un avance incomparable de la tecnología está permitiendo que el conocimiento sobre el cerebro que puede impactar en la educación sea cada vez más útil. Como ejemplo, está la creación del Dr. H. Koizumi de una técnica llamada topografía óptica, que permite ver al cerebro en acción, y con esto, sin lugar a dudas, realizar investigaciones más efectivas. Gracias a esta técnica, ya no hubo necesidad de un entorno de medición especial o restricción del paciente durante los exámenes para obtener las imágenes cerebrales pues las funciones del cerebro pueden ser medidas en su estado natural. De esta manera, la topografía óptica y otras técnicas de neuroimágenes abren el camino a nuevos campos como el de conocer cómo se van desarrollando las funciones cerebrales en los bebés, una tarea que se pensaba imposible y que, definitivamente, permitirá profundizar en los estudios que involucran el aprendizaje y la educación.

Escuchando hablar

Escuchando hablar al revés

Sin estímulo

Seguramente, nos falta mucho por conocer y entender del cerebro humano, pero los avances en este conocimiento, nos permiten descartar neuromitos y construir una hoja de ruta para delinear algunos principios importantes para los educadores que se involucrarán con los científicos en el fomento de la neurociencia educacional, los cuales conformarán una nueva comunidad de “neuroeducadores”.

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tema 5. ¿Qué investigaciones en neurociencia motivaron a los educadores a conocer el cerebro? Sin duda alguna, el interés más significativo demostrado por los educadores en las investigaciones neurocientíficas en un comienzo, estaba vinculado al entendimiento del proceso de aprendizaje, ya que éste es el eje central de los sistemas educativos.

IDEA PRINCIPAL Conozca los temas que despertaron mayor interés en el educador cuando las investigaciones neurocientíficas se empezaron a expandir. Desarrolle habilidades cognitivas. Realice un esquema sobre todos los aportes que la neurociencia puede dar al educador acerca del aprendizaje. Herramientas instrumentales. Un esquema es una forma gráfica de resumir las ideas más importantes. Se pueden usar llaves o símbolos de agrupación.

Glosario Recursos multisensoriales. Son todos los objetos dirigidos a estimular la mayor cantidad de sentidos posibles.

El cerebro y el aprendizaje. Si hacemos un resumen sencillo de las principales investigaciones relacionadas al proceso de aprendizaje que impactaron al quehacer pedagógico, podemos empezar por mencionar lo interesante que es para un educador conocer que en el cerebro hay una serie de eventos que se van desarrollando durante el proceso de aprendizaje. Ésta cadena se inicia con la necesidad de percibir y codificar una información (input), para la cual utiliza recursos multisensoriales, el cuerpo, la motivación y todos los conocimientos previos almacenados en un sistema de memoria en particular. A partir de allí, se desencadena una serie de acontecimientos a escala neurológica, como por ejemplo la activación del mecanismo de atención, que permitirá que el estudiante procese la información más relevante e ignore otros estímulos (externos o internos) y empiece a apropiarse, de manera directa o indirecta, de la propuesta de aprendizaje. Descubrir lo que va sucediendo en el cerebro de un niño mientras aprende, comenzó a provocar en los educadores una reflexión acerca de las estrategias de aprendizaje que se llevan a cabo en el aula. Se empezó a entender que el proceso de aprendizaje involucra a todo el cuerpo y el cerebro, el cual actúa como una estación receptora de estímulos y se encarga de seleccionar, priorizar, procesar información, registrar, evocar, emitir respuestas motoras y consolidar capacidades, entre otras funciones. De este modo, surge la necesidad de conocer mejor al cerebro. Con la meta de llegar a la comprensión de cómo el cerebro aprende a leer, por ejemplo, las investigaciones en neurociencia realizadas en el laboratorio Haskins de la Universidad de Yale están demostrando que varias estructuras y circuitos nerviosos relacionados con el lenguaje oral y su adecuado funcionamiento son la base esencial para la lectura, como es el caso de los circuitos involucrados con la conciencia fonológica (Pugh, 2012). Estas investigaciones, sin duda alguna, van motivando a la profundización del conocimiento, y a su vez, van generando una reflexión sobre algunas posturas tradicionales tan comunes en los centros educativos. Además, van sugiriendo nuevos métodos, que en el caso específico de la lectura, tendrían que considerar un mayor énfasis en el desarrollo del lenguaje oral, de la conciencia fonológica y de la buena articulación del lenguaje, que en las copias de planas, en los dictados y en la memorización del ba-be-bi-bo-bu. Como el aprendizaje se caracteriza por la habilidad de adquirir nuevas informaciones (Gazzaniga, 2002), es muy importante que el educador no solo propicie verdaderas oportunidades de entendimiento de la propuesta de aprendizaje, sino también que se certifique que el estudiante la está incorporando de manera adecuada. En tal sentido, la retroalimentación es un excelente recurso. En esta etapa, el educador debe desempeñar un papel básico de mediador.

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Ampliación. CONOCIMIENTOS BÁSICOS PARA UN NEUROEDUCADOR Para que se pueda construir una nueva comunidad de neuroeducadores -un grupo interdisciplinario de investigadores, educadores y profesionales de la educación- es de vital importancia que se profundicen aquellos conocimientos que contribuirán de manera efectiva con la innovación de la educación. Algunos de estos conocimientos ya tienen evidencia científica, otros están por construirse. Conozca algunos de ellos:

En la actualidad se construye un nuevo concepto para el aprendizaje, ya que al unir tres grandes ciencias –neurociencia, educación y psicología– se va entendiendo que el aprendizaje abarca desde los mecanismos neurales, procesos mentales y cognitivos, hasta el cambio conductual resultante del mismo. La capacidad plástica del cerebro y el aprendizaje.

El aprendizaje involucra a muchos sistemas, circuitos y redes cerebrales . Para aprender, el cerebro utiliza varios recursos y tiene varias estrategias. De una manera simplificada, podemos decir que el cerebro empieza por captar la información sensoperceptiva, activar el sistema de atención y experimentar con la información, como algunas de las “tareas” básicas para abrir paso a un aprendizaje, pero a partir de ahí ¿qué sigue?. Ahora, el cerebro comienza a prepararse para archivar lo que aprendió en sus sistemas de memoria; sin embargo, primero es necesario cimentar el aprendizaje al repasar lo aprendido en diferentes momentos y ejercitar de diferentes maneras, con la frecuencia, intensidad y duración necesarias, para consolidar el aprendizaje en el sistema de memoria que corresponda. El tipo de información que fue retenida, la manera en que fue codificada, archivada y luego evocada va a permitir que el aprendizaje se haga real, significativo y funcional.

El cerebro es el único órgano del cuerpo humano que tiene la capacidad de aprender y a la vez enseñarse a sí mismo. Además, su enorme capacidad plástica le permite reorganizarse y reaprender continuamente y de una forma espectacular a partir de responder a las experiencias de la vida. Con aproximadamente 100 mil millones de células nerviosas (neuronas), el cerebro arma una red de conexiones desde la etapa prenatal y conforma un “cableado” único en cada ser humano. Este gran sistema de comunicación entre las neuronas (las sinapsis) es lo que permite que el cerebro aprenda todo el tiempo. Para los educadores, entender la plasticidad cerebral es de vital importancia pues, en este aspecto, las experiencias juegan un rol fundamental. Cada día vamos comprendiendo mejor la plasticidad cerebral expectante o dependiente de la experiencia y los factores claves involucrados. Por este motivo, los educadores deben considerar que, desde la más temprana edad, las experiencias de aprendizaje y su calidad influirán en la arquitectura del cerebro y en sus funciones. El proceso de desarrollo cerebral es gradual, por lo que las propuestas de aprendizaje deben ir de lo simple y concreto, a lo abstracto y complejo. En los niños más pequeños, las zonas subcorticales del sistema nervioso central ejercen una poderosa influencia en su forma de aprender, comportarse, comunicarse, sentir las emociones vinculadas a los acontecimientos y pensar. El movimiento, la impulsividad, la exploración, los cuestionamientos, la reactividad, el juego, la falta de control emocional, entre otras, son características esenciales de la primera infancia que se encauzan a medida que las zonas corticales y principalmente la corteza prefrontal van inhibiendo la acción de las zonas subcorticales.

El cerebro está en un estado continuo de activación, con varios sistemas de redes y circuitos regulando y haciendo conexiones con otros sistemas como respuesta al ambiente y orquestando una respuesta, sea como pensamiento o comportamiento. Recordar esta secuencia de acontecimientos mientras se planifican las clases permitirá que el educador vincule su práctica pedagógica a un maravilloso sistema natural de aprendizaje que tiene el cerebro y contribuiría significativamente con el promover, desarrollar y fortalecer las redes de conexiones neuronales.

Este largo proceso, que para algunos neurocientíficos dura aproximadamente 28 años, está relacionado con la mielinización (capa de grasa que envuelve el axón incrementando la transmisión de la señal nerviosa) de las fibras nerviosas, las experiencias, el entorno familiar y social, las condiciones de vida, salud y educación que perfilan el desarrollo desde la primera infancia. Entender este proceso gradual del desarrollo cerebral (neurodesarrollo) se vuelve esencial para replantear desde nuevas propuestas curriculares hasta el estilo de disciplina que se llevará a cabo en el aula, considerando el nivel de madurez individual de cada estudiante.

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El sueño es esencial para el aprendizaje. Las investigaciones relacionadas a los periodos de sueño y vigilia demuestran la enorme importancia del sueño para el buen funcionamiento del cerebro. Además de tener funciones adaptativas, pues ayuda al organismo a adaptarse al entorno, a descansar y a recuperarse fisiológicamente, el sueño está relacionado con los procesos cognitivos, sobre todo, la consolidación de los aprendizajes. De este modo, la falta de sueño puede disminuir la función de los sistemas atencionales, las destrezas motoras, la motivación, las habilidades del pensamiento, la memoria, la capacidad de planificación y ejecución. Una de las causas más frecuentes de alteración en el comportamiento es la sobrexcitación del sistema nervioso, ya que necesita de sueño y descanso para “recuperar energía”. Asimismo, el National Institute of Neurological Disorders and Stroke de Estados Unidos explica que las conexiones neuronales son reforzadas tanto por la frecuencia, intensidad o duración de la propuesta de aprendizaje y por las emociones envueltas en las experiencias vividas, así como por un adecuado periodo de descanso.

Cada persona y cada cerebro es único e irrepetible, aunque la anatomía y funcionalidad cerebral sean comunes a la raza humana. El cerebro humano es poderoso al captar el aprendizaje de diferentes maneras, por diferentes vías, pues está naturalmente diseñado para aprender. Si el educador conoce cómo aprende el cerebro, y cuáles son las influencias del entorno que pueden mejorar o perjudicar este aprendizaje, su planificación o propuesta curricular de aula contemplará diferentes estrategias que ofrecerán al estudiante varias oportunidades para aprender desde una manera natural y con todo el potencial que tiene el cerebro para ello. Sin embargo, las investiga-

“Las diferencias individuales en talentos existen, así como cada estudiante tiene un perfil de fortalezas y debilidades “ (K. Fisher).

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ciones en el campo de la genética vienen demostrando que el impacto del ambiente, de los patrones de crianza, entre otros factores, puede modificar la expresión y la interacción de los genes, lo que va a marcar la individualidad de cada ser humano. Además, cada uno de nosotros ha desarrollado una serie de experiencias que se ha incorporado con valores emocionales, lo que las han hecho únicas para cada uno. Estos patrones genéticos sumados a las experiencias personales, va a diferenciar a las personas entre sí. En este sentido, factores genéticos y ambientales influenciarán en el aprendizaje y en desarrollo.

Varios factores influyen en el cerebro y por ende en el aprendizaje. El neurodesarrollo que se inicia a partir de la tercera semana después de la concepción está genéticamente programado, así también, los procesos biológicos como la mielinización de las neuronas y las llamadas podas neuronales. Estos primeros mecanismos cerebrales conformarán la base para el aprendizaje y desarrollo de toda persona. Desde el comienzo de la vida, tanto el aprendizaje como el desarrollo están bajo influencias genéticas y ambientales: el factor nutricional, los factores de índole genética, el entorno socioeconómico y cultural, el ambiente emocional familiar, lesiones cerebrales, aprendizajes previos consolidados, entre otros, son factores que influenciarán en la capacidad que tiene el cerebro para aprender. Esto implica que el educador necesita obtener mayor información acerca de la historia de vida de sus estudiantes y conocer profundamente lo que influye en el aprendizaje si quiere aportar de manera significativa y asertiva al proceso de desarrollo de sus estudiantes desde su práctica pedagógica.

La capacidad del cerebro para guardar información es ilimitada y maleable.

Cuerpo y cerebro comprometidos con el aprendizaje, con las emociones y con la cognición.

La habilidad de adquirir, formar, conservar y recordar la información depende de factores endógenos y exógenos, de las experiencias, y de la metodología de aprendizaje utilizada por el educador. El cerebro tiene diferentes sistemas de memoria que pueden almacenar desde una pequeña cantidad de datos hasta un número ilimitado de los mismos. La memoria es una de las funciones más complejas del cerebro y que es diariamente estimulada en el aula. Saber cómo se da el proceso de adquisición, almacenamiento y evocación permitirá al maestro elaborar propuestas de aprendizaje con frecuencia, intensidad y duración más adecuadas. Además, como sostiene Tulving (2002), el conocer los diferentes sistemas de memoria posibilitará al educador el reflexionar no solo sobre el aprendizaje, sino también sobre la evaluación del mismo.

Finalmente, es importante mencionar que ni el cerebro ni el cuerpo son autónomos; cada uno necesita del otro para funcionar. Ambos aprenden de forma integrada: el movimiento, la exploración por medio de los órganos sensoriales y las experiencias estimulan el desarrollo de los sistemas sensoriales y motores. De la misma manera, los ejercicios y el movimiento permiten una mayor oxigenación del cerebro, mejorando las habilidades cognitivas y estimulando las capacidades mentales, sociales y emocionales (Van Praag, 2009).

Otros temas de investigación , como por ejemplo, la búsqueda de la novedad, el funcionamiento de los sistemas atencionales, las funciones ejecutivas, la autorregulación, entre otros, están teniendo cada vez más evidencia científica, y luego de un consenso científico, seguramente resultarán en otros principios orientadores para los docentes.

Consideraciones importantes para un neuroeducador. Para vincular la práctica pedagógica con los aportes neurocientíficos, es de máxima importancia que el educador:

Las emociones matizan el funcionamiento del cerebro: los estímulos emocionales interactúan con las habilidades cognitivas. Los estados de ánimo, los sentimientos y las emociones pueden afectar la capacidad de razonamiento, la toma de decisiones, la memoria, la actitud y la disposición para aprender. Además, las investigaciones han demostrado que un alto nivel de estrés provoca un impacto negativo en el aprendizaje, modifican negativamente al cerebro y afectan las habilidades cognitivas, perceptivas, emocionales y sociales. Un educador emocionalmente estable y un clima favorable en el aula son factores esenciales para el aprendizaje.

- Posea un conocimiento elemental de la estructura macroscópica del cerebro, las zonas esenciales del sistema nervioso, de los hemisferios, los lóbulos y la corteza cerebral. - Conozca la estructura microscópica del cerebro: las células nerviosas que lo componen -neuronas y glías- y el sistema de comunicación entre ellas. - Comprenda cómo el cerebro desempeña varias funciones, cómo se organiza en sistemas y cómo estos sistemas permiten que sea posible el aprendizaje, la memoria, el lenguaje, el movimiento y tantas otras funciones más.

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tema 6. ¿Por qué surgieron neuromitos entre los educadores? ¿Cuáles son los más comunes y cuál es LA VERDAD DETRÁS DE ESTOS? El camino hacia la integración de la neurociencia, psicología y educación se abrió hace muchos años, y el diálogo entre estas tres ciencias ya ha empezado. Ahora, nos encontramos en un momento crucial donde emerge una nueva disciplina: la neurociencia educacional. Esto nos obliga a una tarea vital y urgente: filtrar la información existente para construir conocimientos con fundamentos sólidos y válidos.

IDEA PRINCIPAL Comprenda que no todo lo que se dice entre los educadores sobre el funcionamiento del cerebro tiene evidencia científica. Desarrolle habilidades cognitivas. Realice una reflexión sobre las posibles consecuencias de los neuromitos. Herramientas instrumentales. En una reflexión se analiza lo leído en el texto para llegar a conclusiones propias y construir aportes nuevos.

Glosario Densidad sináptica. Se entiende por densidad sináptica el número de sinapsis por unidad del volumen de tejido cerebral seleccionado.

Prunning o poda, es el proceso de eliminación de sinapsis, que fueron generadas en exceso en las etapas iniciales de la vida y que declinan como forma de reorganización del sistema nervioso. Es un proceso esencial para un buen desarrollo y funcionalidad del cerebro. Cuerpo calloso. Estructura del cerebro formada por fibras nerviosas que conecta y permite la transferencia de información entre ambos hemisferios.

Si usamos la metáfora del “teléfono malogrado”, donde jugamos a pasar los mensajes de una persona a otra, lo más probable es que el mensaje llegue distorsionado pese a los intentos por mantener la verdadera palabra o frase y el sentido de éstas. Este “teléfono malogrado” sería la representación de la conversación entre ciencias, donde participó mucha gente en su divulgación y se tergiversó la verdad. Como muchos observadores estaban en la expectativa del mensaje, se propagó tanto la información verdadera como la falsa, fruto de las malas interpretaciones o de los conceptos erróneos. Para el 2002, en la publicación lanzada por la OECD denominada Understanding the Brain: Towards a New Learning Science (2002), encontramos una reflexión muy interesante referente a los neuromitos que se crearon a partir del acercamiento de las investigaciones neurocientíficas al campo educativo y al campo de los formuladores de políticas públicas. En este documento se define a los neuromitos como una “deliberada distorsión de los hechos establecidos científicamente” (OECD, 2002), provenientes, en general, de especulaciones, conceptos erróneos y hasta de la desinformación entre los educadores. En la actualidad hay un gran número de neuromitos que se han propagado entre los educadores, entre ellos: el referido a que usamos solamente el 10% de nuestro cerebro; que existen periodos críticos en los que se deben aprender determinados contenidos; que las actividades en aula deben ser programadas según la dominancia hemisférica de los alumnos, pues algunos son “hemisferio-derecho” y otros “hemisferio-izquierdo”; o el mito que dice que no se puede perder tiempo con los bebés ya que todo lo importante para el cerebro se define antes de los 3 primeros años. Para descartar los neuromitos, se hacen necesarios algunos análisis importantes para distinguir categorías de información y evitar así construir los principios de la neurociencia educacional sobre supuestos. La OECD (2002), sugiere un acuerdo general entre las ciencias para establecer la diferencia entre 4 tipos de información existentes: a. Lo que está comprobado b. Lo que es probable c. Lo que es especulación inteligente d. Lo que son concepciones erróneas o simplificaciones Lea a continuación algunos de los mitos y la explicación correspondiente.

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Ampliación. CONOCE ALGUNOS DE Los neuromitos. Neuromito 1 - Individuo hemisferio-izquierdo dominante o individuo hemisferio-derecho dominante) Este mito parece que nace de la malinterpretación de los resultados que emergieron de las cirugías de cerebro dividido en pacientes con epilepsia, en el cual ambos hemisferios eran desconectados. Estos resultados demostraron formas de procesamiento de información diferenciadas entre los hemisferios y un compromiso especial de uno de ellos con el desempeño de determinada tarea compleja (como es el caso del hemisferio izquierdo con el lenguaje). Lo que sí se sabe es que esta forma reduccionista de entender las investigaciones referentes a la lateralización y especialización hemisférica ha llevado no sólo a designar atribuciones absolutas a un hemisferio, sino también a poner rótulos en las personas en función de un tipo de habilidad especializada, y en el campo pedagógico, a proponer actividades específicas para uno u otro hemisferio. Neuromito 1: Dominancia o especialización hemisférica: HD vs. HI.

Actualmente, los estudios en neuroimágenes han permitido tener un panorama que indica que cada hemisferio está involucrado con el desempeño de tareas específicas, como el reconocimiento del rostro (HD) y la producción del habla (HI), de modo que se muestra la dominancia de un hemisferio sobre el otro. Sin embargo, ambos hemisferios parecen estar involucrados en el desempeño de las distintas tareas y contribuyen al éxito de las mismas desde sus propias capacidades especializadas (Gazzaniga, et al., 2006). De esta manera, el funcionamiento de los hemisferios cerebrales demuestran, cada vez más, una lateralización relativa de las funciones (Dehaene, 1998, 1999). Por ello, las propuestas de aprendizaje que tienen como objetivo estimular las habilidades de un solo hemisferio, son erróneas, ya que aprendemos y respondemos con todas las regiones del cerebro de forma integrada. Las millones de fibras nerviosas que conforman al cuerpo calloso y que unen a los hemisferios, permiten que ambos participen de las actividades y realicen las tareas establecidas desde su especialización.

Curiosidades del cerebro La sinaptogénesis. El crecimiento y desarrollo cerebral se inicia desde la tercera semana después de la concepción. Este sistema nervioso primitivo emprende un largo viaje hacia la maduración y funcionalidad. Las neuronas, células funcional y anatómicamente relevantes, tienen muchas tareas a ejecutar, entre ellas proliferarse, y migrar a diferentes regiones donde se estabilizarán y establecerán las conexiones entre sí, las cuales conocemos como sinapsis. Estas tareas se realizan desde la etapa prenatal, y aunque un determinado número de sinapsis comienza a establecerse ya en el útero materno, para el momento del nacimiento, este número aún es muy bajo en comparación a la cantidad de células nerviosas que están todavía por conectarse. Pudimos entender este proceso de proliferación de las sinapsis (sinaptogénesis) a raíz de las investigaciones con animales de laboratorio, donde por ejemplo, se encontró que en el sistema visual de los gatos se da un rápido incremento de sinapsis por neurona, que luego disminuyó gradualmente frente a la maduración (Cragg, 1975). Asimismo, en estudios con Macacus rhesus, se observó el increíble aumento de la densidad sináptica entre dos y cuatro meses después del nacimiento, seguido de un proceso de prunning (Rakic, 1995). En la actualidad, algunas características de la sinaptogénesis

Neurotransmisores receptores

Botón postináptico

Hendidura sináptica

Botón presináptico

se hacen más evidentes: varía de acuerdo a la especie animal, se da de forma diferenciada según la región cerebral y en algunas de ellas se extiende durante varios años y, asimismo. está vinculada a las experiencias con el entorno (Huttenlocher, 2002). Todos estos mecanismos celulares que están activos desde la etapa prenatal se reflejan en las funciones cognitivas, sensoperceptivas, socioemocionales y físicas, ya que el funcionamiento del cerebro como un todo le da al ser humano innumerables habilidades y capacidades.

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Neuromito 2 – El ambiente enriquecido. A raíz del conocimiento de los momentos de alta densidad sináptica que se da al nacimiento, surge el segundo neuromito: se tiene que aprovechar la exuberancia sináptica para que se den o se refuercen los aprendizajes, pues las sinapsis que más se utilicen serán las que se mantendrán en la edad adulta y no serán podadas. Como algunos de estos picos sinápticos se observan en los tres primeros años de vida en humanos, se ha creado una enorme expectativa para la educación de los niños y niñas que ha terminado por obligarlos a realizar un sinnúmero de actividades o experiencias con el objetivo de provocar aprendizajes más duraderos para aumentar la inteligencia, y en casos más absurdos, para evitar la poda. No está comprobada la hipótesis de que frente a un momento de gran densidad sináptica haya una latente capacidad para aprender. Sumado a este factor están las investigaciones igualmente realizadas en laboratorios con roedores a los cuales tuvieron en diferentes tipos de ambiente, desde entornos singulares hasta entornos complejos, y enriquecidos por objetos, desafíos y sus pares. Los animales provenientes de entornos enriquecidos, luego de un test en un laberinto, demostraron mayor éxito en las tareas, con mejor desempeño y rapidez que los demás animales (Greenough, 1987). Las conclusiones apuntaban a una mayor densidad sináptica en roedores provocada por los ambientes enriquecidos, así como el cambio del número de vasos sanguíneos y de las células gliales (astrocitos) que tienen relación directa con la trasferencia de nutrientes a las neuronas y con el mantenimiento metabólico de las mismas. La especulación que nace de estos estudios con roedores, traspasa de forma no científica y apresurada al campo educativo y sugiere que las propuestas de aprendizaje deberían darse en ambientes estimulantes y enriquecidos, y principalmente en los primeros años de vida. No hay dudas en cuanto a la influencia del ambiente en la construcción de la arquitectura del cerebro; tampoco se descartan las posibles consecuencias de la calidad de este entorno y de sus insumos en el proceso de desarrollo cerebral infantil, mucho menos se desintegra la relación plasticidad-sinaptogénesisaprendizaje. La crítica va hacia lo desmesurada que fue la carrera por plantear programas de estimulación temprana con ambientes enriquecidos para promover nuevas conexiones neuronales y aprovechar los picos de sinaptogénesis para exponer a los estudiantes a ciertos aprendizajes para que sean duraderos bajo la idea de que esto es bueno para el cerebro. Lo que dejaron de observar de forma puntual fue que las investigaciones con estos roedores se dieron en laboratorios. Aunque denominados enriquecidos, estos ambientes jamás se igualarían al ambiente natural real de los roedores, que por sí solo tiene todos los componentes necesarios y estimulantes para que se desarrollen. Además, se puede inferir que no se hizo ningún tipo de reflexión referente al riesgo asociado a esta promoción de ambientes y situaciones de aprendizaje: la sobrestimulación. Pensar en las consecuencias e impacto de las propuestas en neuroeducación en toda una sociedad es esencial y permite dar pasos lentos, pero seguros. Inferencias apresuradas, experiencias rigurosas en laboratorios con animales trasladadas de forma no científica a humanos, falta de evidencias o de pruebas neurocientíficas puestas en práctica de forma masiva sin fundamento, pueden ser algunos de los errores que seguramente dificultarán un diálogo fluido entre las ciencias y retrasarán el proceso de consolidación de la neurociencia educacional. Sin duda alguna, la primera infancia es una etapa crucial en el desarrollo vital, pues muchas de las habilidades que tenemos las adquirimos o aprendemos en esos primeros años. Sin embargo, estos aprendizajes se refinan con la práctica mientras crecemos y nos desarrollamos, y otros aprendizajes más los lograremos solo con el pasar de los años y se volverán altamente eficaces al responder justamente a este proceso de maduración gradual del sistema nervioso y del cerebro.

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Neuromito 3 – Períodos críticos para el aprendizaje. Una de las investigaciones que apuntan a la comprensión de cómo algunos procesos biológicos como la sinaptogénesis podrían estar vinculados a periodos receptivos, fue la realizada con gatos recién nacidos en torno al sistema visual: se tapó uno de los ojos para provocar una deprivación temporal de estímulos durante el desarrollo temprano del sistema. El resultado mostró un severo deterioro en las conexiones en las áreas cerebrales vinculadas a la visión (Wiessel y Hubel, 1965). Al encontrarse el cerebro sin estimulación, realizó su “cableado neuronal” sin tener en cuenta al ojo tapado y trabajó solo con lo que recibía del otro ojo. En contraposición, la misma deprivación visual en gatos mayores, no provocó estas consecuencias. De este modo, se ha observado que, por un lado, ciertos tipos de aprendizaje ocurren frente a la expectativa de la experiencia y están sujetos a un periodo de tiempo en especial (aprendizajes expectantes de la experiencia vinculados a la visión, la audición, el movimiento y el lenguaje) y, por otro lado, determinados tipos de aprendizaje ocurren en paralelo con la experiencia, sin estar limitados a un periodo de tiempo o edad (aprendizaje dependiente de la experiencia vinculados a habilidades cognitivas como el léxico) y que se refinarán progresivamente. A partir de estas investigaciones se llega a dos conclusiones: (i) que los períodos críticos están implicados en un tiempo específico en el que si no ocurre el aprendizaje se pierde la oportunidad, y (ii) los períodos sensibles implican un momento biológico importante pero no indispensable para alcanzar un aprendizaje pues aún habrán otras oportunidades (OECD, 2002). Se especuló que si los niños y niñas no estaban expuestos a determinados estímulos, es decir, en ambientes enriquecidos durante estos periodos críticos, las ventanas de oportunidad se cerrarían y tales capacidades perdidas en la primera infancia no se recuperarían. Actualmente, muchos neurocientíficos utilizan la expresión y concepción de periodos sensitivos (o sensibles, o receptivos) en vez de períodos críticos, porque el cerebro cuenta con un fenómeno llamado neuroplasticidad que permite que aprenda y se remodele con las experiencias que le ocurren; además, se ha comprobado que los períodos sensitivos para el aprendizaje de habilidades cognitivas aún complejas siguen durante muchos años, tal es el caso del aprendizaje de un segundo idioma (aunque no se logre un grado de fluidez comparado como el adquirido cuando el idioma se aprende en etapas tempranas de la vida), o el aprendizaje de habilidades emocionales, sociales y morales. La confusión que ha provocado la relación entre sinaptogénesis, ambientes enriquecidos, periodos críticos y ventanas de oportunidad que se cierran, ha desencadenado una generalización errónea, donde el mandato es “úsalo o piérdalo”. Si bien es esencial que ocurran determinadas experiencias para que se den algunos de los aprendizajes en la infancia temprana por tratarse de una etapa única en la estructuración y organización del sistema nervioso y del cerebro, más que pensar en la aprensión de que a los niños y niñas “se les pasará” la oportunidad, los programas de educación temprana podrían empezar por nivelar la cantidad de estímulos y exigencias, disminuir los “activadores del cerebro” que a menudo más cumplen la función de distractores o sobrestimuladores, revisar y remplazar las propuestas curriculares que apuntan a acelerar el desarrollo por las que permitirían potenciar el desarrollo según a la etapa en que se encuentra cada niño y niña. La verdadera esencia de los programas de educación temprana no se encuentra en un ambiente enriquecido, sino en uno libre de maltrato, de estrés tóxico y con insumos esenciales para el crecimiento y desarrollo; con adultos comprometidos en brindar una atención y educación integrales, y con cierto conocimiento sobre el desarrollo cerebral infantil (Campos, 2011) que les permitirán no solo proponer actividades adecuadas, sino tener suficiente perspicacia para observar que el desarrollo de habilidades visuales, auditivas, lingüísticas, físicas, emocionales características de esta etapa se estén dando de forma adecuada.

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tema 7. ¿Cómo UNIR ESFUERZOS desde DIFERENTES CIENCIAS PARA ENTENDER EL APRENDIZAJE Y EL DESARROLLO? Preocupados por la difusión y utilización adecuada de los conocimientos y las investigaciones, varios científicos y educadores van construyendo principios que conformarán una base sólida para la neurociencia educacional , a partir de las particularidades y bases filosóficas de cada ciencia que la compone.

IDEA PRINCIPAL Comprenda los principios sólidos que deben sostener la acción de los neuroeducadores. Desarrolle habilidades cognitivas. Elabore un organizador visual que resuma los seis elementos a ser considerados en la construcción de los principios de la neurociencia educacional. Herramientas instrumentales. Un organizador visual permite estructurar la información de manera clara y concisa a partir de los elementos más importantes de un texto.

Para construir principios sólidos que sustenten la neurociencia educacional, es necesario establecer algunos parámetros que sirvan de catalizadores y que además aglutinen psicología, neurociencia y educación. Entre estos parámetros se pueden enumerar seis elementos que se desarrollan a continuación:

1. Estar en sintonía. Investigadores y educadores necesitan colaborar entre sí para crear investigaciones y unirlas a la práctica para así llegar a conclusiones comunes y crear sinergia entre la biología, la ciencia cognitiva, la ciencia del desarrollo y la educación. Esto supone tener metas comunes, colaborar y unir esfuerzos por lo menos entre tres grandes campos: la psicología, la neurociencia y la educación. 2. Compartir conocimientos de forma amigable. Si los neurocientíficos logran comunicar sus conocimientos de una manera más accesible a los educadores, es decir, con ejemplos contextualizados, se podrán lograr resultados excepcionales con el uso y manejo de los conocimientos que se adquieren, y así evitar especulaciones entre investigador y educador, investigación y práctica, entre evidencia científica y neuromitos. 3. Establecer un diálogo de doble vía. Cerrar la brecha entre inves-

Glosario Neurociencia educacional. Campo científico emergente que está reuniendo la biología, la ciencia cognitiva (psicología cognitiva, neurociencia cognitiva), la ciencia del desarrollo (y neurodesarrollo) y la educación, principalmente para investigar las bases biológicas de los procesos de enseñanza y aprendizaje. Neuroeducación. Línea de pensamiento y acción que promueve rigurosa formación interdisciplinaria para fomentar la unión entre investigación y práctica educativa, entre investigadores y profesionales de la educación, para contribuir significativamente con los procesos de aprendizaje, enseñanza y desarrollo humano.

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tigación y práctica, con un diálogo en los dos sentidos, es un gran desafío. Por un lado, los científicos necesitan decir qué se podría incorporar en la práctica educativa frente a todo lo que se sabe y se descubre acerca de los procesos biológicos del aprendizaje y la enseñanza. Por otro lado, los educadores necesitan decir cuáles son las conductas en el aula que requieren de mayor comprensión de sus bases neurales, o que aspectos de la educación necesitan ser investigados. Asimismo, este diálogo permitirá que las investigaciones se consideren en ambientes naturales donde el estudiante se encuentra normalmente, ya que ésta es una variable de peso.

4. Construir un vocabulario común. Para una mejor comprensión de lo que la neurociencia y la psicología cognitiva validan desde sus áreas, los educadores necesitan tener acceso a un glosario básico de terminologías utilizadas en la literatura científica. Un vocabulario claro y no ambiguo facilitará la comprensión lectora de textos científicos. De igual forma, los científicos necesitan entrar al mundo de la educación entendiendo la terminología fundamental utilizada por el educador, por detrás de la cual descubrirán la metodología, la didáctica, los conceptos y supuestos que se dirige la práctica educativa. 5. Construir consensos entre neurocientíficos, psicólogos y educadores. Es de vital importancia que se establezcan algunos ejes cen-

trales y transversales en las investigaciones que serán de real provecho e impacto en el campo educativo. Para ello, iniciar por lo que ya años atrás la psicología cognitiva empezó a comprender, como los procesos cognitivos, la memoria o las emociones (por citar algunos) sería un posible paso inicial. Una tarea esencial es

que se establezcan bases sólidas entre las ciencias para la investigación educativa, considerando que esta necesita pasar por un proceso de reestructuración a fin de que realmente se logre impactar en la práctica docente y se mejoren los niveles de desarrollo y aprendizaje de millones de niños, niñas y adolescentes. Así, luego se pasaría a la formación del educador, en la que se consideren tanto los fundamentos psicológicos para un buen desempeño pedagógico, como los aportes de la neurociencia educacional, permitiendo que se incorpore mente, cerebro y educación en la práctica educativa.

Entender cómo el cerebro se desarrolla a lo largo del ciclo vital, cómo influyen en él los factores genéticos y ambientales, o descubrir los mecanismos cerebrales que subyacen a la memoria, al aprendizaje, al lenguaje, al pensamiento matemático, a la motivación o al aprendizaje de un segundo idioma, son algunas de las investigaciones en el campo de la neurociencia educacional que podrán impactar y beneficiar al ámbito educativo. Crear una comunidade de profesionales de la educación y científicos que investiguen juntos e incorporen eso a la práctica educativa, es el gran desafío de los neuroeducadores.

6. Formación especializada, continua y en doble vía. Como eje

fundamental de este proceso, tendríamos a la capacitación: darle a los educadores los conocimientos relevantes de las neurociencias y la psicología, al mismo tiempo que se brinde a los neurocientíficos y psicólogos los conocimientos pedagógicos. Este simple intercambio de disciplinas aumentará la calidad del diálogo, pues ¿cómo se puede argumentar algo si no se tienen los suficientes conocimientos? Asimismo, como la neurociencia es una ciencia dinámica y el avance tecnológico contribuye cada vez más a develar los misterios del cerebro, estar actualizado es un imperativo. Cabe recordar que en muchos casos, el hecho de que los educadores no tengan una base biológica del aprendizaje más profunda en su formación inicial que les permita entender de forma más amplia la neurociencia molecular, el neurodesarrollo o las bases de las ciencias cognitivas, los mismos procesos de formación tendrán que considerar un análisis más sistémico, cognitivo, conductual y socioemocional de las ciencias del cerebro. La neurociencia educacional no busca “neurocientifizar” a los educadores, sino en conjunto con un grupo de profesionales de la educación en el que también se incluyen a los que hacen las políticas educativas, crear los medios para entender las diferentes perspectivas del aprendizaje y del desarrollo humano, vinculándolos con los componentes genético y ambiental. Los principios que se establezcan en la hoja de ruta serán inicialmente cuestiones conceptuales que permitirán disminuir los márgenes de error y mantener la sintonía entre las ciencias. El siguiente nivel, a partir de estos principios, sería la concordancia entre lo conceptual, metodológico y operacional para construir los puentes y hacer real el trabajo inter, multi y transdiciplinario. Estamos en el despertar de una época de trascendental importancia para la educación: el fortalecimiento de la neurociencia educacional que posibilitará crear los principios sólidos que brindarán una hoja de ruta para mejorar las propuestas de aprendizaje y de enseñanza en nuestros centros educativos, desde investigaciones interdisciplinarias que provocarán un gran impacto en la mejora de la educación. Fortalecer la ciencia del aprendizaje, incorporar las implicancias y aplicaciones de las investigaciones educativas en el entorno educativo real, mejorar las políticas educativas, el nivel del perfil de los docentes, las estructuras y diseños curriculares que propicien el verdadero desarrollo del ser humano son algunos de los desafíos de la neuroeducación y de los neuroeducadores para hacer desarrollar la ciencia de la mente, el cerebro y la educación: la neurociencia educacional. 25

IMPLICANCIAS PEDAGÓGICAS. Construyendo BASES SÓLIDAS PARA LA NEUROCIENCIA EDUCACIONAL. IDEA PRINCIPAL Considere la formación del educador un aspecto esencial para mejorar la calidad de la educación. Desarrolle habilidades cognitivas. Analice a partir del diagrama, algunos conceptos que deban ser reconstruidos desde la interdisciplinariedad. Herramientas instrumentales. Analizar implica encontrar los elementos más importantes que constituyen el concepto y la relación entre ellos.

GLOSARIO Neuromitos. Es la “deliberada distorsión de los hechos establecidos científicamente” (OECD, 2002) provenientes en general de especulaciones, conceptos erróneos, generalizaciones e interpretaciones equivocadas sobre el funcionamiento del cerebro trasladadas principalmente al ámbito educativo.

La prudencia de todo un trabajo previo que se tiene que hacer antes de la consolidación de una nueva ciencia –en este caso, la neurociencia educacional– obliga a ejecutar una dinámica transdisciplinaria para crear referentes éticos que puedan darle validez y sostenibilidad. No podemos hablar de esta nueva ciencia si no cruzamos los enfoques inter y multidisciplinarios para acceder a la transdisciplinariedad. Koizumi (2001), enfatiza que construir la transdisciplinariedad entre neurociencia, psicología y educación para crear una nueva ciencia no es fácil, ya que hay grandes muros intelectuales entre las ciencias. Sin embargo, no es una labor imposible de realizar si hay un compromiso permanente y una “visión tridimensional” que llevará a esas tres ciencias no solo a construir un diálogo en común sino que, para mantenerlo, deberán estar constantemente informadas de otras disciplinas, como la filosofía, la lingüística, la matemática, la fisiología entre otras. Dada la naturaleza de cada ciencia, es fácil entender que las concepciones para las líneas de investigación, de metodología y de los demás criterios de orientación, interpretación y validación que regularán toda la actividad científica, van a variar de una ciencia a otra, por lo que se tendrá que empezar a cerrar las brechas y tender puentes (Bruer, 1997) con la mirada epistemológica y ética, para construir un trabajo transdisciplinario y para mantenerse en alerta, analizar y controlar los posibles neuromitos que surgirán. Paralelamente, la reflexión que se debe hacer frente al impacto que la neurociencia educacional provocará en los sistemas educativos y en nuestras sociedades, necesita estar intensamente conectada a un análisis con relación al tipo de atención, educación y prácticas de crianza que aspiramos para nuestros niños, niñas y adolescentes. Las interpretaciones erróneas que surgieron en estos últimos años, a raíz de la propagación de los neuromitos, han dado cabida al ingreso de varias propuestas educativas basadas en el cerebro, algunas de ellas audaces en diseñar sus lineamientos en los supuestos, sin esperar que el diálogo se aclare y se afine, o sin tener la evidencia científica requerida. Para construir bases sólidas que soporten la consolidación de la neurociencia educacional, las investigaciones comunes a las ciencias deben generar conocimiento útil que conecte investigación, práctica y política educativa, que permitan construir una nueva epistemología, que parte de una colaboración interdisciplinaria pero que llega finalmente a la práctica pedagógica. En este sentido, tenemos algunos pasos que dar para promover las tres grandes aproximaciones entre las ciencias señaladas: primero, un diálogo entre las disciplinas (razonamiento interdisciplinario); segundo, un diálogo desde las disciplinas (razonamiento multidisciplinario), y el tercero y más complejo paso, un nuevo diálogo construido por las tres ciencias (razonamiento transdisciplinario). La meta final de todo este esfuerzo se reflejará, finalmente, en un mejor desarrollo de un ser humano.

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Educ

Educación

Neurociencia Psicología

El camino hacia la neurociencia educacional (Campos, 2011). 26

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Para reflexionar. ¿Qué desafíos debe enfrentar la educación hoy en día? En este tiempo, la mayoría de los sistemas educativos del mundo se ha propuesto grandes desafíos para el nuevo milenio: la universalización, la innovación, el fortalecimiento y el mejoramiento de la calidad de la educación son algunos de ellos. Para alcanzar todas esas metas se requiere un trabajo conjunto de todas las ciencias y disciplinas involucradas, de la voluntad política y de la inversión en la educación.

debe tal panorama? ¿Por qué frente a tantas iniciativas no logramos mejorar la calidad de los sistemas educativos? En definitiva, la calidad de la educación está directamente relacionada con la calidad del educador. El informe Teachers and Educational Quality: Monitoring Global Needs for 2015 deja de manifiesto que no solamente la formación inicial del educador juega un papel crucial en la calidad de la educación, sino también el hecho de que este siga en formación y capacitación continua a lo largo de toda su carrera. La escasez de educadores cualificados es uno de los más grandes desafíos para el fortalecimiento de la calidad de la educación, el sexto objetivo de la EPT. Según la UNESCO, esto se logra cuando tenemos educadores de calidad, mejores propuestas curriculares, nuevas y eficientes prácticas pedagógicas, y un ambiente emocionalmente positivo en los colegios, entre otros factores.

A partir de la Conferencia Mundial Educación para todos (EPT), realizada en Tailandia (1990), del informe La educación encierra un tesoro de la Comisión Internacional sobre la Educación para el Siglo XXI (1996), y del Foro Mundial sobre la Educación realizado el año 2000 en Dakar, la gran mayoría de los países se comprometió a cambiar el panorama educativo mundial y estableció seis objetivos fundamentales a ser alcanzados para el año 2015 que involucran la atención y educación de la primera infancia, la universalización de la educación primaria, el aprendizaje para jóvenes y adultos a lo largo de la vida, la alfabetización de adultos, la equidad entre los géneros y la calidad en la educación.

Actualmente, las investigaciones en el campo de la neurociencia educacional nos dan las pautas para replantear los lineamientos de los cursos de formación inicial y continua de los educadores, con una espectacular visión de futuro en que mente, cerebro y educación serán los pilares de la mejora de los procesos de aprendizaje y enseñanza, abriendo así el camino para la calidad educativa.

Si analizamos estos seis objetivos, vamos a encontrar como elemento de vital importancia al educador. La UNESCO estima que “de aquí a 2015 se necesitarán 1 900 000 maestros suplementarios para lograr la educación para todos”. Además, solo para regiones menos favorecidas como África, entre 15 y 30 millones de profesores necesitarán ser reclutados y formados únicamente para que se pueda atender al objetivo de la universalización de la educación primaria. Se sabe, por los últimos informes, que de los objetivos establecidos, se ha avanzado mucho con relación al acceso a la escuela, sin embargo la calidad de la educación no acompaña dicho progreso. Millones de niños salen de las escuelas sin haber adquirido las competencias y habilidades básicas como la lectura, la escritura y el cálculo. También es preocupante el alto índice de jóvenes y adultos que son considerados funcionalmente analfabetos pese a haber terminado su educación regular básica. ¿A qué se

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La mejora de la calidad de la educación está directamente relacionada al perfil del educador.

A partir de lo expuesto, y con carácter de urgencia, se hacen necesarias las iniciativas de formación y capacitación de educadores para que se cumplan las metas trazadas, para que lleguemos a la innovación y transformación de la educación a favor del desarrollo humano, y en este sentido, el fortalecimiento de la neurociencia educacional será de suma importancia en este proceso. Solo por mencionar algunos hechos, en octubre de 1995, en un evento promovido por UNESCO y durante la conferencia del Dr. Jean-Didier Vincent, la neurociencia recibe un concepto de vital importancia no solo para las ciencias, sino para promover la calidad de vida durante el ciclo vital de un ser humano. Luego, la OECD, entre los años 2000 y 2001, realiza tres foros para conocer y discutir la vinculación de los mecanismos cerebrales con la primera infancia, la adolescencia y la vejez, de los cuales se puede ver el estado del arte de la neurociencia y el aprendizaje. Su propuesta es intervenir desde el planteamiento de nuevas políticas educativas hasta el nivel de innovación en los centros educativos. Coloca en la agenda mundial la necesidad de seguir reforzando el diálogo entre científicos y educadores y actualmente cuenta con 22 países que apoyan este desafiante proyecto.

Hoy en día, educadores, padres de familia y toda la comunidad educativa, tienen la posibilidad de empezar un importante proceso de innovación en la educación que sea fundamentado científicamente y sostenible en el tiempo.

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Las investigaciones realizadas en el ámbito neurocientífico que se vinculan al aprendizaje, la memoria, las emociones, los sistemas sensoriales y motores, a los sistemas atencionales, la motivación y el ritmo sueño/ vigilia, por mencionar algunas, pueden y necesitan estar armonizadas con las propuestas de aprendizaje impartidas en el aula, con las propuestas curriculares de los centros educativos, con el sistema de evaluaciones, y principalmente con la formación continua del docente por tratarse de un conocimiento de vital importancia para el campo educativo. Como es un imperativo para nuestras naciones promover el desarrollo humano, no podemos perder de vista que este va de la mano con la mejora en la calidad de la educación. Ahora bien, para lograr tal propósito, los países necesitan adoptar propuestas innovadoras. Es allí donde surge la neuroeducación como una de las propuestas a ser tomada en cuenta, ya que innovar es transformar, es apostar por una educación para un nuevo siglo, y los neuroeducadores tendrán como compromiso ayudar a implementar en las aulas nuevos componentes que abran camino a un nuevo modelo de práctica pedagógica, un modelo que considere la armonía entre el cerebro, mente, educación al mismo tiempo que promueve el desarrollo humano.

Autoevaluación 1. ¿Qué es la neurociencia? 2. ¿Cómo evolucionó el conocimiento del cerebro? 3. ¿Qué eventos caracterizaron la Década del cerebro? 4. ¿Cómo entender la neurociencia educacional? 5. ¿Qué debe caracetrizar a un neuroeducador? 6. ¿Qué son los neuromitos? ¿Cómo surgen? 7. ¿Cómo debe desarrollarse la relación entre los científicos y educadores?

Organizador visual Trepanaciones craneanas y papiro médico de Smith

Latinoamérica y Egipto

Platón, Aristóteles, Hipócrates

Filósofos griegos

Galeno, Nemesio

Imperio romano

Teoría ventricular y descripciones de nervios (Canon de medicina)

Iglesia católica y medicina árabe

Códice Windsor, De humani corporis fábrica

Renacimiento

Descartes, Willis y Galvani

Época moderna

Bell, Magendie, Gall, Flourens, Brodmann, Broca y Wernicke, Golgi, Purkinaje, Cajal, Sherrington Técnicas menos invasivas

Transición del conocimiento: del laboratorio al aula Procesos cognitivos Inicio: ámbitos cognitivo y conductual Neurociencia y educación

Lenguaje Aprendizaje

Puente: investigaciones neurocientíficas e intereses de educación

Memoria Desarrollo del cerebro Cerebro y aprendizaje Motivación, emociones y aprendizaje Desarrollo cerebral y aprendizaje

Evolución histórica

Investigaciones comunes

Plasticidad y aprendizaje Sueño y aprendizaje Anatomía y funcionalidad del cerebro y aprendizaje

s. XIX

Factores que influyen en el aprendizaje

La neuroCIENCIA EDUCACIONAL

Influencia de música y arte en el cerebro

Década del cerebro

Neuroimágenes

Educación

Neurociencia accesible para todos Kandel, Schwartz, Gazzaniga, Damasio, entre otros, marcan los inicios

Transdisciplinariedad

s. XXI

Pedagogía Estar en sintonía Compartir conocimientos

NM 1 - Especialización hemisférica NM 2 - Ambiente enriquecido NM 3 - Periodos críticos para el aprendizaje

Neurociencia

Algunos de los principales neuromitos (NM)

Uniendo y fortaleciendo mente, cerebro y educación

Establecer diálogo Vocabulario común Consenso Formación especializada, continua y en doble vía 29

Referencias bibliográficas --AGUILAR, L.; ESPINOZA, G.; ORURO, E. Y CARRIÓN, D. (2010). Aprendizaje memoria y Neuroplasticidad. Temática Psicológica, 6(1): 7-14. --BEAR, M.; CONNORS, B. y PARADISO, M. (2006). Neuroscience: Exploring the brain. Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins. --BRUER, J.T. (1999). Education and the brain: A bridge too far. Educational Researcher, 26(8): 4-16. --BUNGE, M. (2011). El problema mente-cerebro: un enfoque psicobiológico. Madrid: Tecnos. --CAMPOS, A. (2011). Primera Infancia: una mirada desde la Neuroeducación. Lima: Cerebrum & OEA. --CRAGG, B.G. (1975). The development of synapses in the visual system of the cat. Journal of Comparative Neurology, 160: 147-166. --DEHAENE et al. (1999). Sources of Mathematical Thinking: Behavioral and Brain-Imaging Evidence. Science, 284(5416): 970-974. --DAMASIO, A. (1994). El Error de Descartes: la emoción, la razón y el cerebro humano. Barcelona: Crítica. --FISCHER, K. (2009). Mind, brain and education: Building a scientific groundwork for learning and teaching. Mind, Brain and Education, 3, 2–15 --GAMUNDÍ, A. y FERRÚS GAMERO, A. (2006). Ramón y Cajal: 100 años después. Madrid: Pirámide. --GAZZANIGA, M.; IVRY, R. y MANGUN, G. (2002). Cognitive Neuroscience: The Biology of the Mind. New York: W. W. Norton & Company. --GAZZANIGA, M. et al (2008). Learning, arts and the brain: the Dana Consortium Report on Arts and Cognition. New York: Dana press. --HUTTENLOCHER, P.R. (2002). Neural Plasticity - The Effects of Environment on the Development of the Cerebral Cortex. EE.UU.: Harvard University Press. --HOWARD-JONES, P. (2010). Introducing Neuroeducational Research: neuroscience, education, and the brain from contexts to practice. New York: Routledge. --KANDEL, E; JESSELL, T. y SCHWARTZ, J. (2005). Neurociencia y conducta. Madrid: Pearson Prentice Hall. --KANDEL, E., SCHWARTZ, J., Jessel, T. (1997). Essentials of neural science and behavior. New York: Simon & Schuster. --KOIZUMI, H. (2001). Trans-disciplinarity. Neuroendocrinology Letters, 22(4): 219-221. --LENT, R. (2005). Cem bilhões de neurônios: conceitos fundamentais de neurociência. Sao Paulo: Atheneu. --MCCANDLISS, B. y YONCHEVA, Y. (2012). Integration of Left-Lateralized Neural Systems Supporting Skilled Reading. Materiadel II Congreso Mundial de Neuroeducación. Lima: 2012 --MCCRONE, J. (2002). Essential Science: How the brain works. Londres: Dorling Kindersley Ltd. --OECD. 2002. Understanding the Brain: Towards a New Learning Science, Comprende le cerveau: vers une nouvelle science de l´apprentissage. Paris: OECD --RIFKINSON-MANN, S. (1988). Craneal Surgery in Ancient Peru. Neurosurgery. 23(4), 411-416. --SKANDALAKIS, L. J. (1999). De Humani Corporis Fabrica. Journal of the American Medical Asociation 281(8), 766. --UNESCO (2006). Teachers and Educational Quality: Monitoring Global Needs for 2015. Recuperado el 18 de junio, 2012, de: http://unesdoc.unesco.org/images/0014/001457/145754e.pdf --VAN PRAAG, H. (2009). Exercise and the brain: something to chew on. Trends in Neurosciences, 32(5): 283-290. --WIESEL, T.N. y HUBEL, D.H. (1965). Extent of recovery from the effects of visual deprivation in kittens. Journal of Neurophysiology, 28: 1060-1072.

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Anotaciones

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MóDulo 02. ¿Cómo son mi sistema nervioso Y MI CEREBRO?

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Brainbox by Cerebrum © Fascículo I, Módulo 2 ¿Cómo son mi sistema nervioso y mi cerebro? Gerente general: Luís Fernando Ramírez Directora académica: Anna Lucia Campos Director editorial y diseño pedagógico: César Ruiz de Somocurcio Editora junior y corrección de estilo: Rosalí León Ciliotta Autor: Christian Pitot Ilustradora: Elsa Herrera-Quiñónez Diseño gráfico y diagramación: ma+go Primera edición: febrero de 2013 Hecho depósito legal en la Biblioteca Nacional: 2012 - 15430 ISBN: 978-612-46015-1-4 ISBN: 978-612-46015-2-1 Prensa y preprensa: Cecosami Calle Los Plateros Nº142 Urb. El Artesano - Ate Vitarte Impreso en Perú / Printed in Peru Tiraje: 2000 Derechos reservados y de edición © Cerebrum SAC – Centro Iberoamericano de Neurociencias, Educación y Desarrollo Humano Caminos del Inca 1325, Santiago de Surco Lima, Perú

Programa de Formación en Neuroeducación BRAINBOX ®

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Situación motivadora

La más alta tecnología creada.

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Observa y recuerda

La célula como unidad básica de todos los seres vivos.

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Recuperando conocimientos

El sistema nervioso como un sistema muy complejo

Tema 1 Ampliación

¿Qué es el sistema nervioso? Dos sistemas integrados.

4 5

- Para reflexionar. ¿Qué tan importante es conocer las funciones del sistema nervioso?

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¿Qué estructuras conforman el encéfalo? 1. Cerebro. 2. Cerebelo. 3. Diencéfalo. 4. Tronco encefálico.

8 9 10 11

Tema 3 Ampliación

¿Qué es el sistema límbico? La amígdala y el hipocampo.

12 13

Tema 4 Ampliación

¿Qué es la neurona? Detalles de la neurona.

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Infografía

¿Cómo se clasifican las neuronas?

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Tema 5 Ampliación

¿Qué son las glías? Estructura de las glías.

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Tema 6 Ampliación

¿Cómo se comunican las neuronas? El impulso nervioso y los neurotransmisores.

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Tema 7

¿Cómo estudiamos el cerebro en acción?

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Aplicaciones prácticas

Experiencias directas para entender al SNC.

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Tema 2

3

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Autoevaluación . Organizador visual

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Referencias bibliográficas

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¿Cómo son mi SISTEMA NERVIOSO Y MI cerebro? Conoce los elementos que componen macroscópicamente y microscópicamente el sistema nervioso y el cerebro humano. SITUACIÓN MOTIVADORA. La más alta tecnología creada.

OBSERVA Y RECUERDA. La célula como unidad básica de todos los seres vivos.

La expectativa de hoy en día, en este mundo tan globalizado y cambiante, es poder tener a la mano una herramienta, equipo o maquinaria que posea la más alta tecnología y que pueda brindarnos cada vez mayores comodidades y satisfacciones.

La célula es, por excelencia, la unidad básica de todo ser vivo. Para el sistema nervioso y el cerebro, la célula anatómica y funcionalmente más importante es la neurona. Aunque comparte características comunes en su estructura y función con las otras células del organismo, conserva algunos atributos que la diferencia de las demás. Una célula posee en su cuerpo celular un núcleo que contiene el ADN organizado en cromosomas, responsable de codificar la información genética. Luego está el citoplasma, que contiene toda la “maquinaria” para el metabolismo celular de mantenimiento y de producción de sustancias para todo el organismo, como la síntesis de proteínas, lípidos y carbohidratos requeridos. Entre las estructuras citoplasmáticas que debemos recordar están: los ribosomas, que son los responsables de sintetizar las proteínas; el retículo endoplásmico, que es la “línea de produción” para la síntesis; y el Aparato de Golgi, que parece estar involucrado con la separación de algunas proteínas y se encarga de “embalarlas” para su almacenamiento o excreción.

Estructura de una célula animal.

Si miramos alrededor, vemos un sinnúmero de creaciones, desde nuestra misma casa hasta aquellos aparatos tecnológicos de última generación, con diseños cada vez más elaborados. Si tuviéramos un museo que muestra cómo todo lo creado por el hombre ha ido cambiando, probablemente nos preguntaríamos con cada invento, “¿cómo es que el ser humano pudo crear esto?”, y la respuesta más acertada tendría que ser, “lo pudo hacer por que utilizó la herramienta más sofisticada, que hasta ahora no puede igualarse”, y lo más increíble es que esa “herramienta tan sofisticada” la poseemos cada uno de nosotros, con las mismas características y propiedades que los “genios” han utilizado y utilizan en sus invenciones. Esta maravillosa herramienta no es otra que nuestro sistema nervioso. Ahora, imagina que puedas ingresar al sistema nervioso y puedas observar como funciona el cerebro, y como una herramienta sofisticada establece conexiones entre sus neuronas para el aprendizaje, como recoge información del entorno y la lleva hasta la corteza para construir un conocimiento o emitir una conducta. ¿Qué hace a las neuronas células tan especiales? ¿Realmente lo son? 2

A

B

N C

O

M

D

F

L K

E J G

]

(A) RE Liso Retículo Endoplasmático (RE) (B) RE Rugoso (C) Flagelo (D) Centrosoma (E) Microvellosidades (F) Peroxisoma (G) Microfilamentos (H) Lisosoma

I H (I) Mitocondria (J) Membrana plasmática (K) Aparato de Golgi (L) Ribosoma (M) Nucleolo Núcleo (N) Cromatina (ADN) (O) Membrana nuclear

]

RECUPERANDO CONOCIMIENTOS. El sistema nervioso como un sistema muy complejo En nuestra necesidad por encontrar la mejor respuesta, que nos permita comprender algunas de las funciones del sistema nervioso y en particular nuestro cerebro, comenzamos a pensar en diferentes alternativas que nos hagan llegar a la resolución de dicho dilema: viramos hacia los libros o utilizamos la rapidez del internet. Así, dentro de todas las opciones que tenemos, comenzamos a investigar, comparar y discernir entre la información real y/o necesaria, y aquella que no lo es. Tan solo esta actividad nos va a demandar mucho tiempo, por lo que van apareciendo necesidades que tenemos que suplir en nuestro cuerpo como la alimentación y el descanso. Planificamos la forma más adecuada para que en próximas oportunidades este tiempo de búsqueda no perjudique dicha necesidad. También necesitamos organizarnos para tener el tiempo suficiente para realizar otras actividades de importancia tales como las actividades de cuidado personal, actividades familiares y laborales. Una vez que encontramos la información adecuada, la analizamos y categorizamos, comenzamos a asociarla con las múltiples expresiones a escala individual y social, y terminamos por conocernos y comprendernos a nosotros mismos.

Comprender el sistema nervioso central nos permitirá comprender la función y complejidad del cerebro humano y de todos sus procesos, como el del aprendizaje.

Nuestro sistema nervioso central (SNC) es el más complejo sistema entre los seres vivos, se encarga de nuestras actividades cotidianas de mantenimiento, de organizar nuestro tiempo, del discernimiento de la información y la construcción del conocimiento. Es el sistema que nos permite recoger la información del entorno, codificarla, para luego almacenarla y recuperarla. Todos estos procesos o acontecimientos internos solo son observables a través de las conductas y respuestas que damos. Este sistema es el que nos mantuvo estudiando, investigando, categorizando y evocando el conocimiento aprendido, con lo que comprendimos que todo lo que hacemos y somos (tanto individual como personalmente) es una expresión exteriorizada de su funcionamiento. Sin duda alguna, la forma cómo nos adaptamos al entorno y la respuesta prospectiva que damos es una tarea muy propia del sistema nervioso, ya que la prospección es la capacidad que tenemos de imaginar situaciones o escenarios futuros que nos abre la posibilidad de actuar de una u otra manera.

Preguntas. - ¿Qué funciones del sistema nervioso reconoces? - Menciona otras funciones del sistema nervioso que no se han mencionado.

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TEMA 1. ¿Qué es el sistema nervioso? Idea principal Comprenda los elementos y funciones principales del sistema nervioso. Desarrolle habilidades cognitivas. Construya un esquema con las funciones del SNC y el sistema nervioso periférico (SNP). Herramientas instrumentales. Un esquema es la expresión gráfica de las ideas principales, secundarias y detalles de un texto. Deben captarse de un solo golpe de vista.

Encéfalo

Debemos recordar que existe un orden y una jerarquía en cuanto a los componentes de toda estructura, ya sea orgánica o inorgánica, biótica o abiótica, viva o inerte. Es por ello que el menor nivel de organización como individuo está conformado por las células (nivel celular). Estas se interrelacionan para conformar el segundo nivel organizacional: el histológico o tisular (tejidos). En este nivel se forman 4 tipos de tejidos básicos: epitelial, conjuntivo, muscular, y nervioso. Los tejidos a su vez se organizan en órganos para cumplir funciones específicas, lo cual da lugar al tercer nivel organizacional, que es el orgánico. Los órganos se interconectan para cumplir funciones integradas y origina el cuarto nivel de organización, el de aparatos o sistemas. Finalmente, todos los aparatos o sistemas se integran para conformar el quinto y último nivel organizacional: el individuo u organismo. Si ya conocemos los componentes estructurales y funcionales del tejido nervioso, podemos iniciar el reconocimiento del sistema nervioso y los órganos que lo conforman: el sistema nervioso se divide en sistema nervioso central (SNC) y sistema nervioso periférico (SNP), cada uno con una estructura y funciones específicas y diferenciadas.

A Cerebro

Sistema nervioso central

B Cerebelo Tronco encefáfico

Sistema nervioso periférico

C

(A) Cerebro (Encéfalo) (B) Médula espinal (C) Nervios periféricos El sistema nervioso central está formado por el encéfalo (cerebro, diencéfalo, tronco encefálico y cerebelo) y la médula espinal, mientras que el sistema nervioso periférico está dividido en sistema somático y autónomo.

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Ampliación. DOS SISTEMAS INTEGRADOS El sistema nervioso central (SNC). Esta denominación es dada debido a la ubicación anatómica de los órganos que conforman esta parte del sistema nervioso (encéfalo y médula espinal), que se ubican en la línea media del eje mayor del cuerpo. Tanto el encéfalo, formado por el cerebro, diencéfalo, cerebelo y tronco encefálico, como la médula espinal son muy importantes para la supervivencia, y se encuentran protegidos por una estructura de tejido óseo (cráneo y vértebras) y por un sistema de membranas rígidas conocidas como meninges (duramadre, aracnoides y piamadre). Los órganos que forman parte del SNC se caracterizan por poseer, en su arquitectura anatómica, dos regiones bien diferenciadas por la coloración que adoptan: la sustancia blanca y la sustancia gris.

Cerebelo

Cerebro Diencéfalo

A

B

Tronco encefálico

- Sustancia gris: esta región está conformada por las neuronas del tipo asociativas o interneuronas (amielínicas) y las partes de las neuronas mielínicas, los somas y dendritas. - Sustancia blanca: esta región está conformada por los axones mielínicos que se proyectan desde los somas que están ubicados en la sustancia gris. Como sabemos, la mielina es de naturaleza lipídica por lo que esta región adopta esta tonalidad característica.

(A) Sustancia blanca (B) Sustancia gris

El sistema nervioso periférico (SNP). Está conformado por todas las proyecciones nerviosas entrantes (aferentes) o salientes (eferentes) que se interconectan con los órganos o estructuras del sistema nervioso central (SNC – encéfalo y médula espinal). Para su mejor comprensión, dividiremos este sistema en sistema nervioso periférico sensorial y sistema nervioso periférico motor. El sistema nervioso periférico sensorial Está conformado por todas las proyecciones nerviosas entrantes (vías aferentes), que llevan hacia el sistema nervioso central (encéfalo y médula espinal) la información obtenida del ambiente externo o interno a partir de los receptores ubicados en los órganos sensoriales u órganos internos. Su función, como se mencionó, es captar los estímulos obtenidos para que sean transmitidos hacia el SNC, en donde será procesada, interpretada y almacenada por el cerebro, para luego dar una respuesta motora. En la ilustración se observan las áreas del cerebro donde se toma conciencia de los sentidos. Los órganos sensoriales convierten los estímulos en señales eléctricas que son llevadas a áreas del encéfalo especializadas en procesar la información sensorial y trasnformarlas en sensaciones, como sonido, visión, gusto, olor, tacto y dolor.

F

D

G

C

E

J

B

I

H

A

L

K

(A) Tronco encefálico (B) Cerebelo (C) Tálamo (D) Área auditiva (E) Área visual (F) Área del tacto (G) Corteza gustativa primaria (H) Bulbo olfatorio (I) Nervio óptico (J) Área olfatoria (K) Nervio trigémino (L) Nervio glosofaríngeo

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El sistema nervioso periférico motor Está conformado por todas las proyecciones nerviosas salientes (vías eferentes) que llevan hacia los órganos efectores (músculos o glándulas) la información emitida como respuesta desde el SNC (encéfalo y médula espinal). a. El sistema nervioso periférico motor-somático está formado por estructuras nerviosas responsables del control de los movimientos corporales, donde participa la musculatura esquelética. Se compone de las fibras nerviosas eferentes y los órganos efectores (músculos esqueléticos). La función de esta parte del sistema nervioso está basada en la ejecución de los movimientos corporales. - Movimientos reflejos o involuntarios: son movimientos corporales simples, rápidos y que dependen de la intensidad del estímulo que lo desencadena. - Movimientos rítmicos o semivoluntarios: estos movimientos combinan características de reflejos y movimientos voluntarios, como el caminar. Su inicio y el término son voluntarios. - Movimientos voluntarios o propositivos: son dirigidos a lograr una meta, y en gran medida son aprendidos. Su ejecución mejora con la práctica. b. El sistema nervioso periférico visceral o autónomo está conformado por las estructuras nerviosas que controlan los movimientos viscerales y de excreciones glandulares, donde participan la musculatura lisa y cardiaca, y las glándulas, respectivamente (que funcionan en forma automática). Este sistema lo componen (i) las fibras nerviosas eferentes, (ii) los órganos efectores (músculos liso, cardiaco y glándulas), (iii) los ganglios nerviosos (conjunto de cuerpos neuronales fuera del sistema nerviosos central), y (iv) los plexos nerviosos (haz de axones de ramas anteriores de los nervios).

SISTEMA PARASIMPÁTICO

Tomar una tasa y llevarla a la boca implican una serie de movimientos complejos ejecutados por los diferentes niveles de control motor del sistema nervioso.

SISTEMA SIMPÁTICO

Contrae la pupila Dilata las pupilas Estimula la salivación Aumenta los latidos del corazón Disminuye los latidos del Corazón

Médula espinal Dilata los bronquios Cadena ganglionar simpática

Contrae los bronquios Estimula las contracciones estomacales

Disminuye las contracciones estomacales

Ganglio celíaco

Estimula las glándulas suprarrenales

Estimula el páncreas

Disminuye las contracciones intestinales

Estimula el Intestino grueso Estimula la micción

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Inhibe la micción

Sistema simpático y parasimpático

Como se vio en la ilustración de la página anterior y según el tipo de neurotransmisor (mensajero químico entre las neuronas) y la ubicación del ganglio, el sistema nervioso periférico visceral o autónomo se divide en: sistema simpático y parasimpático. El equilibrio de ambos trae como consecuencia el funcionamiento armónico del organismo. El estrés, la ira y los cambios bruscos de temperatura producen ruptura de dicho equilibrio. ÓRGANO

ACCIÓN DEL SIMPÁTICO

ACCIÓN DEL PARASIMPÁTCO

Corazón Pared gástrica Intestino Vesícula biliar Músculo Ciliar

Aumenta frecuencia Inhibe secreción del mucus Inhibe motilidad Contracción Relajación

Retarda frecuencia Estimula secreción del mucus Aumenta motilidad Relajación Contracción

Para reflexionar ¿Qué tan importante es conocer las funciones del sistema nervioso? El conocer los elementos, la ubicación y la función de los componentes de los órganos y estructuras del sistema nervioso central nos permitirá comprender la función completa del sistema nervioso. A continuación, veremos cómo las partes del SNC y SNP se integran de manera ordenada para cumplir una función efectiva. Órganos sensoriales o células receptoras Sistema nervioso periférico sensorial

Sistema nervioso central

Sistema nervioso periférico motor

Transformar los estímulos (a impulso nervioso)

Obtener información

Procesar información

Responder a la información

Captar estímulos (físicos o químicos)

Nervios aferentes

Transmitir el impulso nervioso (por neuronas sensitivas)

Encéfalo y médula espinal

Procesar información (interpretación y aplicación)

Nervios eferentes

Transmitir una respuesta (por neuronas motoras)

Órganos efectores (músculos o glándulas)

Efectuar una respuesta (física o química)

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TEMA 2 ¿Qué estructuras conforman el encéfalo? El encéfalo está conformado por el conjunto de órganos que se encuentran ubicados en el interior del cráneo (bóveda craneana). Los órganos que lo conforman son el cerebro y varias estructuras asociadas como el diencéfalo, el cerebelo y el tronco encefálico.

Idea principal Identifique las estructuras y órganos del encéfalo. Desarrolle habilidades cognitivas. Elabore un cuadro sinóptico de las partes del encéfalo. Herramientas instrumentales. Un cuadro sinóptico permite organizar la información jerárquicamente hacia la izquierda a través de llaves.

Glosario Histológico. Relativo a la histología, que es el estudio de los tejidos orgánicos. Vermis. Estructura estrecha y en forma de gusano entre los hemisferios del cerebelo. Es el sitio de la terminación de las vías nerviosas que llevan la propiocepción (capacidad de sentir la posición relativa de los músculos). Corte sagital. Corte del frente hacia atrás en un plano vertical paralelo al plano medio.

Cerebro Es el más voluminoso de todos los órganos de la bóveda craneana. La zona cortical (sustancia gris) donde se encuentran almacenadas las redes neuronales encargadas del procesamiento de la información es ampliada por numerosos pliegues conocidos como circunvoluciones o giros. El cerebro está dividido en dos hemisferios (derecho e izquierdo, que se aprecian en la ilustración), por la cisura o surco interhemisférica. Cada hemisferio se divide en cuatro grandes lóbulos: frontal, parietal, temporal y occipital. En general, los lóbulos se sitúan debajo de los huesos del cráneo que llevan el mismo nombre. Así, el lóbulo frontal descansa en las profundidades del hueso frontal, el lóbulo parietal debajo del hueso parietal, el lóbulo occipital debajo de la región correspondiente a la protuberancia del occipital y así sucesivamente.

Hacia la parte interna del cerebro (sustancia blanca) existen conglomerados de neuronas (sustancia gris) a manera de islas, llamados núcleos. F E D

C

G

B A

8

Hemisferio derecho

En la corteza de los hemisferios existen surcos o cisuras que actúan como estructuras limítrofes entre algunos de los lóbulos cerebrales. El surco central (de Rolando) se localiza entre los lóbulos frontal y parietal. El surco lateral (de Silvio) separa el lóbulo temporal situado debajo de los lóbulos frontal y parietal. El surco parietoccipital, puede visualizarse en la superficie central del cerebro, separa el lóbulo parietal del occipital.

Conducto ependimario. Ventrículo de la médula espinal que contiene al líquido cefalorraquídeo (LCR). Núcleos Masa de neuronas diferenciadas que cumplen una función determinada.

Hemisferio izquierdo

(A) Cisura de Silvio (B) Lóbulo temporal (C) Lóbulo occipital (D) Surco parietoccipital (E) Lóbulo parietal (F) Cisura de Rolando (G) Lóbulo frontal

La corteza cerebral Como se mencionó anteriormente, la función del cerebro es el procesamiento de información, y está reservada exclusivamente a las funciones que desempeñan las neuronas asociativas ubicadas en la sustancia gris, por lo que la función cerebral está dada por la corteza cerebral, que se encarga de: (i) la integración de la información sensorial, (ii) el inicio de las respuestas motoras voluntarias, (iii) la coordinación de las respuestas motoras voluntarias y (iv) los procesos intelectuales complejos como la adquisición y uso del lenguaje –en humanos–, el aprendizaje en general, la memoria, etc.

Piamadre

A B C D E F

En el corte histológico de la corteza cerebral que se observa en la ilustración, se pueden ver que las neuronas se disponen en 6 capas cubiertas por la piamadre:

(A) Capa molecular I (más superficial): presenta pocos cuerpos celulares y abundantes fibras de células subyacentes. (B) Granulosa externa II: neuronas pequeñas. (C) Piramidal externa III: cuerpos celulares en forma de pirámide. (D) Granulosa interna IV: neuronas pequeñas. (E) Piramidal interna V: cuerpos celulares en forma de pirámide. (F) Polimorfas VI: cuerpos celulares de diversas formas.

(HC) Neurona Horizontal (PC) Neurona Piramidal (FC) Neurona Fusiforme (MC) Neurona de Martinotti (SC) Neurona Estrellada

Cerebelo Es el segundo órgano en volumen, ocupa la fosa craneal posterior y se localiza debajo de los lóbulos occipitales del cerebro. Al igual que el cerebro, consta de dos hemisferios cerebelosos, unidos por una parte intermedia denominada vermis.

El cerebelo

Si se realiza un corte sagital del cerebelo se podrá apreciar hacia el exterior (en la corteza cerebelosa) la sustancia gris, y en el interior la sustancia blanca. En la parte más profunda del cerebelo se encuentran los núcleos dentados. Su función es mantener la postura, el equilibrio y movimiento voluntario del cuerpo. También se sabe que tiene un rol importante en el aprendizaje. Si la corteza cerebelosa fuese examinada histológicamente, se identificarían 3 capas:

Cerebelo

1. Capa molecular (externa): la más superficial, conformada por neuronas pequeñas y escasas, junto con numerosas fibras de células subyacentes.

A

B

C

(A) Capa molecular (B) Capa de células Purkinje (C) Capa granulosa

2. Capa de células de Purkinje (media): estas células presentan un soma voluminoso y piriforme. Se distribuyen de manera lineal y se encuentran separadas unas de otras por un pequeño espacio. 3. Capa granulosa (interna): compuesta por abundantes neuronas pequeñas.

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Diencéfalo Está situado en la parte interna central de los hemisferios del cerebro, entre los hemisferios y el tronco encefálico. A través de este pasan la mayoría de fibras que se dirigen hacia la corteza cerebral. Tiene tres componentes: el tálamo, el hipotálamo y el epitálamo. 1. El tálamo está formado por dos cuerpos ovoides de sustancia gris de aproximadamente 3 cm de largo y 1,5 cm de espesor que contienen cuerpos neuronales y numerosas conexiones sinápticas. Estas estructuras talámicas se ubican en la profundidad de cada hemisferio cerebral. Para esta estructura se han evidenciado 2 funciones: (a) es una estación de relevo de todas las sensaciones (a excepción del olfato); es decir, los impulsos nerviosos establecen sinapsis aquí antes de proseguir su recorrido hacia la corteza cerebral, y (b) es un centro sensitivo primitivo que permite registrar un tipo de sensación generalizada e imprecisa.

Estructuras del diencéfalo (A)Glándula pituitaria o hipófisis (B) Hipotálamo (C) Tálamo (D) Fórnix (E) Glándula pineal Otras estructuras (1) Cerebelo (2) Tronco encefálico (3) Lóbulo frontal (4) Cuerpo calloso (5) Circunvolución cingulada (6) Mesencéfalo 5 4 D 3

C B

E 6

A 1

2

2. El hipotálamo es la estructura más central y de menor tamaño. Como su nombre lo indica, se localiza debajo del tálamo. Sus funciones son varias:

“Se ha observado que las tres regiones del diencéfalo implicadas en el procesamiento de la memoria de reconocimiento son los núcleos anterior y dorsomedial del tálamo y los cuerpos mamilares del hipotálamo, lo que significa que estas estructuras tienen participación en una capacidad importantísima del ser humano: recordar.” 10

- Produce al menos dos hormonas (oxitocina y vasopresina). - Regula la actividad de la hipófisis anterior (adenohipófisis). - Regula el sistema nervioso autónomo. - Regula la temperatura corporal. - Regula la ingesta de agua y alimentos. - Se relaciona con el estado de vigilia y la sensibilidad emocional.

3. El epitálamo está formado por la glándula pineal o epífisis y los núcleos de la habénula. Está situado en la parte posterior del diencéfalo, al lado del mesencéfalo, y segrega la hormona melatonina por intermedio de la epífisis. Esta secreción está relacionada con la cantidad de luz solar existente: a más luz, menor segregación de melatonina. Asimismo, favorece la comunicación entre el sistema límbico y la formación reticular, y es la estructura responsable de los ciclos circadianos.

Tronco encefálico Esta estructura anatómica está constituida por tres centros nerviosos continuos: el mesencéfalo, la protuberancia y el bulbo raquídeo. Los mismos poseen una estructura similar de sustancia blanca (compuesta por fibras nerviosas que van y vienen del cerebro) en la parte externa con islotes de sustancia gris esparcidos por toda su superficie. Además contiene una mezcla de sustancia gris y sustancia blanca que recibe el nombre de “formación reticular”.

A

B

C

(A) Mesencéfalo (B) Protuberancia (C) Bulbo raquídeo

El tronco encefálico tiene 3 partes: a. El mesencéfalo (istmo del encéfalo) se encuentra atravesado por un conducto (Acueducto de Silvio) que une el 3.° con el 4.° ventrículo cerebral. En su parte superior existen cuatro protuberancias redondeadas llamadas tubérculos cuadrigéminos. Se encuentra por delante del cerebelo y la protuberancia anular, y su función se da a partir de la actividad que se desarrolla tanto en los tubérculos cuadrigéminos superiores (que intervienen en la contracción de la pupila) como en los inferiores (que intervienen en la movilidad del pabellón de la oreja en los animales). b. La protuberancia anular (o puente de Varolio) está formada por fibras transversales y longitudinales mezcladas con sustancia gris. Ubicado debajo del cerebelo, en sentido transversal, constituye el origen de algunos nervios craneales. c. El bulbo raquídeo. En este, la sustancia blanca se encuentra por fuera y la sustancia gris en el interior formando núcleos de sustancia gris. Además, es aquí donde el conducto ependimario se dilata y forma el cuarto ventrículo cerebral. Se encuentra en la parte más posterior del encéfalo que continúa con la médula espinal, y su función está en base a la actividad de los núcleos de sustancia gris: - Funciones vegetativas: centro respiratorio, centro cardiomoderador y centro vasomotor (regula el diámetro de los vasos sanguíneos). - Constituye el centro de actividades reflejas como la tos, el estornudo, el vómito, la secreción salivar, etc. - Permite la conducción del impulso nervioso hacia y desde el cerebro.

Recursos: páginas web donde ampliar la información - Sobre el sistema nervioso: http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/enfermeria/2005359/contenido/nervioso/3.html http://estudiodelcerebro.blogspot.com/ - Sobre el cerebelo: http://elcuerpohumanoen.blogspot.com/2012/05/cerebelo.html

“ El tronco encefálico es un complicado conjunto de fibras y células que transmite información del cerebro a la médula espinal y al cerebelo y vice-versa. Aunque sea una parte primitiva del encéfalo de los mamíferos, se considera una estructura trascendental para la vida de una persona, pues regula la respiración, la consciencia y la temperatura.”

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TEMA 3. ¿Qué es el sistema límbico? IDEA PRINCIPAL Comprender las funciones y elementos que componen el sistema límbico. Desarrolle habilidades cognitivas. Realice un mapa conceptual con las funciones de la amígdala y el hipocampo. Herramientas instrumentales. Un mapa conceptual es una red de conceptos donde las figuras representan los conceptos y los enlaces entre las figuras, representa la relación entre dichos conceptos.

El sistema límbico complementado con el neocórtex, está implicado con la conducta humana. Mientras el neocortex regula la comunicación espaciotemporal con el entorno y ejecuta funciones cognitivas con las funciones motoras correspondientes, el sistema límbico tiene un vínculo con la emocionalidad y la motivación para la acción (sistema de recompensa) y con los procesos de aprendizaje y memoria por su vínculo con la afectividad y la motivación. Asimismo, el sistema límbico aporta a la información interior y exterior su particular sello emocional. Entre los componentes de este sistema, podemos reconocer: - La porción cortical, formada por la circunvolución límbica, parte de la corteza cerebral al interior de cada hemisferio, el neocórtex del hipotálamo y el tronco encefálico. Si nos imaginamos un círculo, este está limitado por giro parahipocámpico, el cíngulo y el cuerpo calloso. También se incluye la corteza orbitofrontal. - La porción subcortical; que comporta a diversos núcleos entre los que se consideran a la amígdala, hipocampo, núcleo accumbens, núcleos septales, bulbo olfatorio y áreas del tálamo anterior e hipotálamo (área preóptica, cuerpos mamilares).

Glosario Neocortex Corteza cerebral, con seis o más capas de neuronas, que se encuentran solo en los mamíferos.

D

B

E

F

C

A

L K

G

J

N M

I

H

(A) Lóbulo frontal (B) Cíngulo (C) Cuerpo calloso (D) Cisura central (E) Lóbulo parietal (F) Cisura calcarina (G) Lóbulo occipital (H) Giro parahipocámpico (I) Lóbulo temporal (J) Uncus (K) Hipocampo (L) Tálamo (M) Amígdala (N) Bulbo olfatorio

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Ampliación. Amígdala e Hipocampo La amígdala

Es una estructura par subcortical localizada en el polo anterior del lóbulo temporal y continua con el uncus del giro parahipocámpico. La amígdala se compone de varios núcleos, recíprocamente conectados con el hipocampo, el necórtex y el tálamo.

Amígdala

Hipocampo

La amígdala ejerce un papel importante en el control de la conducta emocional. Interviene en las funciones endocrinas y conductuales relacionadas con la actividad sexual. Modula, además, algunos núcleos del tronco encefálico con respuestas somáticas y autonómicas, así como participa en procesos de asociación sensorial y conductual.

El hipocampo

El nombre proviene por su forma de caballito de mar, del griego hipocampo. Se ubica en la profundidad del lóbulo temporal y ha sido implicado en la codificación para el almacenaje de recuerdos en la memoria.

Corte del Hipocampo

De la misma manera, el hipocampo está involucrado en la formación de la memoria explícita a largo plazo; es decir, la memoria que tiene que ver con hechos, como la capital del Perú, y eventos, como un cumpleaños o la fecha de su matrimonio. Las imágenes por resonancia magnética funcional o tomografía por emisión de positrones muestran que el hipocampo es activado durante ciertos tipos de tareas de memoria. Cuando hay daño bilateral del hipocampo se produce una incapacidad de formar nuevos recuerdos, mientras que las memorias establecidas antes de la lesión (anterógradas) se mantienen intactas, lo que implicaría que el hipocampo no es necesario para la recuperación de las memoria de largo plazo o ya aprendidas.

Cuerno de Amón

Corteza entorrinal

También se visto en estudios con ratas que el daño en el hipocampo afecta el aprendizaje espacial y genera la incapacidad para recordar los objetos en el espacio. En el hipocampo se da la llamada neurogénesis hipocámpica que tiene que ver con la producción de nuevas neuronas a lo largo del ciclo vital y con posibilidades de migración a regiones de la corteza frontal.

Recursos - CARDINALI, D. (2007). Neurociencias aplicada. Sus fundamentos. Buenos Aires: Ed. Panamericana - MARTIN, J. (2003). Neuroanatomy. New York: McGraw-Hill. - PURVES, D y col. (2001). Invitación a la neurociencia. Buenos Aires: Ed. Panamericana.

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TEMA 4. ¿Qué es la neurona? La neurona es la unidad funcional y anatómica básica del sistema nervioso y es la responsable de que el cerebro tenga las funciones que lo caracterizan. IDEA PRINCIPAL Comprende las funciones y elementos que componen las neuronas. Desarrolle habilidades cognitivas. Cree un mapa conceptual de lo trabajado en el Tema. Herramientas instrumentales. Un mapa conceptual es una red de conceptos donde las figuras representan los conceptos y los enlaces entre las figuras, la relación entre dichos conceptos.

GLOSARIO División mitótica. División celular que da dos células idénticas genéticamente. Es la más común en nuestro organismo. Organelas. Son los llamados órganos de la célula, como la mitocondria, ribosomas, lisosomas, retículo endoplásmatico, entre otros. Son estructuras que tienen funciones especializadas y diferenciadas.

Dentro del desarrollo embriológico, este tipo celular, la neurona, es el de mayor especialización. Para comprender esto, plantearemos la siguiente analogía con un grupo de 20 amigos de colegio. Al terminar, todos han recibido las mismas enseñanzas, pero solo 10 seguirán una carrera universitaria; de esos 10, al terminar la carrera solo 6 continuarán una especialidad; al terminar la especialidad, solo 3 continúan una maestría, y solo 1 estudiará un doctorado. A medida que se fueron capacitando, también se fueron distanciando en sus conocimientos y habilidades comunes que tenían al salir del colegio. Analógicamente, la neurona debe compararse con la única persona que logró alcanzar el máximo grado académico, pero que a la vez fue perdiendo capacidades comunes de las células menos especializadas, tales como la división mitótica, nutrición, mantenimiento de su medio extracelular, defensa contra agentes infecciosos, etc., por lo que requiere asociarse con células de menor especialización, las células gliales, que le aseguren su supervivencia y por ende el éxito en sus funciones tan específicas.

¿Por qué las neuronas tienen una forma tan distinta de las demás células? Al igual que los vertebrados poseen un esqueleto interno que les brinda formas específicas para adaptarse mejor al medio en donde viven, las células también poseen formas específicas gracias al citoesqueleto, estructura protéica. La forma de la neurona garantiza la eficacia en la función específica de transportar las señales eléctricas y químicas. En el cuerpo humano, las células nerviosas son las que muestran la mayor variabilidad debido a la asimetría que le confiere el citoesqueleto a manera de múltiples ramas (prolongaciones), las que les permiten realizar funciones tan específicas que ningún otro tipo de célula podría realizar.

D A

B

C E

(A) Neurona motora inferior - Médula espinal (B) Célula piramidal (neurona motora superior) - Corteza cerebral (C) Célula de Purkinje - Corteza cerebelosa (D) Célula granulosa - Corteza cerebelosa (E) Célula estrellada - Corteza cerebelosa 14

Ampliación. Detalles de las neuronas. ¿Cuáles son los componentes estructurales de las neuronas?

Al igual que las demás células, las neuronas poseen un núcleo, encargado de controlar las funciones celulares, un citoplasma y una membrana celular que delimita su medio externo (el líquido extracelular) de su medio interno. 1. El soma o cuerpo, es la región citoplasmática de la neurona que contiene al núcleo, una gran cantidad de organelas y es muy voluminoso. La forma del soma, que es definida por el citoesqueleto, se presenta en una gran variedad de formas: esféricas, elípticas u ovaladas, piriformes (forma de pera), fusiformes (similares a una hoja), estrelladas, piramidales, etc. 2. Proyecciones citoplasmáticas. A partir del soma de la neurona nacen proyecciones del citoplasma de dos tipos: las dendritas y el axón. a) Las dendritas nacen desde una región del soma que protruye a manera de un pequeño volcán que se llama cono dendrítico. Es a partir de esta estructura donde comienza el crecimiento de la dendrita con forma de tronco (dendrita primaria), de la cual nacen ramificaciones, dendritas secundarias y terciarias, y así sucesivamente hasta la última ramificación. La finalidad de este tipo de ramificación (dendritas) es el poder ampliar la superficie de contacto sináptico, ya que van a constituir en su mayoría la porción receptora del potencial de acción (neurona postsináptica), el cual será transmitido a partir de la porA ción terminal del axón de una neurona presináptica o una célula receptora (de un órgano sensorial). B

La superficie dendrítica presenta pequeñas protuberancias llamadas espinas, botones o gémulas sinápticas. Son en estas estructuras donde se van a encontrar los receptores químicos, los mismos que son responsables de captar el neurotransmisor específico liberado por la porción terminal de la neurona presináptica, para así poder formar la sinapsis, un puente químico, que permita el pasaje del potencial de acción desde una neurona presináptica. b) Axón: al igual que una dendrita, nace de una estructura cónica saliente del soma, el axón nace de una estructura similar denominada cono axónico. Esta estructura, a diferencia de la dendrita, es larga, continua y delgada, y solo se llega a ramificar en su porción terminal para formar una estructura denominada telodendrón. Esta prolongación citoplasmática confiere a la neurona una excelente adaptación en cuanto al transporte o conducción de la energía eléctrica (impulso nervioso), la cual es captada por las dendritas y prosigue a través de la membrana por el soma hasta llegar al axón, cuya membrana le servirá como una gran vía para desplazarse hacia su porción terminal.

F E C D (A) Dendrita (B) Núcleo (C) Soma o Cuerpo neuronal (D) Vaina de mielina (Célula de Schwann) (E) Teledendrón (F) Cono axónico Prolongación axónico

Botón presináptico Espinas sinápticas

Hendidura sináptica Botón postsináptico

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Infografía. ¿Cómo se clasifican las neuronas? Las neuronas son el tipo celular que presenta mayor variabilidad en cuanto a la clasificación. A continuación exponemos unas cuantas clasificaciones: De acuerdo a su función

Neuronas sensoriales. Son parte del sistema nervioso periférico, encargadas de recibir y conducir el impulso nervioso al sistema nervioso central desde los órganos sensoriales. Conforman las vías nerviosas aferentes.

Interneuronas o neuronas asociativas. Son propias del sistema nervioso central (cerebro y médula espinal), interconectan neuronas sensoriales con las neuronas motoras.

ESTÍMULO

2

3

Neurona aferente (sensitiva)

1

Centro de integración

Receptor

5

4

Efector

Neurona eferente (motora)

RESPUESTA

Neuronas motoras. Son parte del sistema nervioso periférico, encargadas de llevar la respuesta u orden desde el sistema nervioso central hasta los órganos efectores (músculos o glándulas). Conforman las vías nerviosas eferentes.

De acuerdo a la forma de su soma. El soma es la región más voluminosa de la neurona y cuya forma, determinada por el citoesqueleto, depende de la región y/o funcionabilidad específica.

Estrelladas, ubicadas en la médula espinal.

Ovoideas, ubicadas en los ganglios raquídeos.

Piramidales, ubicadas en la corteza del cerebro.

De acuerdo a la cantidad de proyecciones citoplasmáticas. Las proyecciones del citoplasma (dendritas y axón) que nacen de la superficie del soma, son como polos (extremos), y el número de estos permite clasificar a las neuronas.

Unipolares. Son típicas de los invertebrados, emiten una sola prolongación desde el soma. De ella parten ramificaciones con funciones dendríticas y axónicas.

Bipolares. El soma emite dos prolongaciones desde dos polos opuestos. La dendrita puede ramificarse y los axones muestran longitud variable. Ej.: neuronas de la retina del ojo.

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Multipolares. Del soma se emiten prolongaciones dendríticas y un axón. La mayor proporción en el sistema nervioso adulto.

Dendritas Dendritas

Cuerpo celular Axón

Axón Cuerpo celular

Axón

Seudounipolares. Soma piriforme del que nace una prolongación que se bifurca en ángulo recto y da origen a dos ramas divergentes: una larga con función dendrítica, que conforma los nervios sensitivos que llegan desde la periferia a partir de algún receptor sensorial; y la otra prolongación se dirigirá hacia la médula, Ej.: ganglios raquídeos.

De acuerdo a la longitud del axón.

Cuerpo neuronal

Núcleo

De axón corto o Golgi II: presentan un axón corto el cual comienza a dividirse muy cerca de su origen (en el soma) y origina muchas ramificaciones en sus proximidades. La mayor proporción de este tipo de neuronas las encontramos en la corteza del cerebro y del cerebelo.

Axónes

De axón largo o Golgi I: el axón alcanza zonas alejadas del soma (de centímetros a más de un metro). Este tipo de axones pertenecen a neuronas cuyos axones forman los nervios (Ej.: astas anterior de la médula) y neuronas cuyos axones forman fascículos o haces de fibras (sustancia blanca) en el cerebro y en la médula espinal.

De acuerdo a la presencia de vaina de mielina.

Nódulo de Ranvier Célula de Schwann

¿Qué son las vainas de mielina? Se forman a partir de la glía, la cual envuelve un segmento del eje axónico de una neurona a manera de manto en espiral. Esta vaina es discontinua y se interrumpe a intervalos llamados nódulos de Ranvier. La mielina (sustancia interna de la vaina) es de naturaleza lipídica y permite que el impulso nervioso aumente su velocidad por la membrana del axón. La mielina, al actuar como aislante del agua, generará que los potenciales eléctricos no se pierdan, y salten de nódulo en nódulo de Ranvier, lo que acelera muchas veces el impulso nervioso.

Vaina de mielina Axón

Impulso nervioso pasa rápidamente (~400 km/h)

El grosor de la vaina de mielina varía de acuerdo al diámetro del axón; a mayor diámetro del axón, mayor velocidad de conducción. Impulso nervioso pasa lentamente (~4 km/h)

Mielínicas. Este tipo de neuronas se pueden encontrar formando los nervios espinales y fibras preganglionares de nervios del sistema nervioso autónomo, así como también los fascículos o haces de fibras de la sustancia blanca en el cerebro y cerebelo.

Soma neuronal

Amielínicas. Estas neuronas corresponden a más de la mitad de los nervios sensitivos y a todas las ramas nerviosas posganglionares del sistema nervioso autónomo, más de las dos terceras partes de las fibras en los nervios periféricos y las neuronas de la sustancia gris (corteza del encéfalo).

Mielina Axón

Nodos de Ranvier Botones presinápticos

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TEMA 5. ¿Qué son las glías? Idea principal Comprende la función y los componentes de las glías. Desarrolle habilidades cognitivas. Cree un cuadro comparativo entre las neuronas y las glías con conceptos que se contrasten.

Al igual que las neuronas, las células gliales son elementos fundamentales de la estructura tisular del sistema nervioso. Investigaciones actuales demuestran que los diferentes tipos de células gliales conforman aproximadamente el 90% del tejido nervioso. Si bien su función es de vital importancia para el óptimo funcionamiento de las neuronas (como veremos más adelante), son a estas últimas a las que se les da la mención de unidad funcional, ya que las glías no intervienen directamente en la generación y propagación de impulsos nerviosos.

La neurona y las glías.

Herramientas instrumentales. Un cuadro comparativo establece conceptos a contrastar de dos elementos.

B

Glosario Estructura tisular. Forma como se asocian y estructuran las células para formar un tejido. Citoplasma. Parte del protoplasma de la célula que rodea al núcleo, limitada por las membranas citoplasmática y nuclear.

A

C

E

D

(A) Célula ependimaria (B) Glía tipo Oligodendrocito (C) Neurona (D) Glía tipo Astrocito (E) Capilar sanguíneo

El asumir a la neurona como unidad funcional hace que se relegue de cierta manera a las glías, muchas veces sin tener en cuenta su importante función. Esta situación puede ser comprendida si asumiéramos a la neurona como una importante estrella de cine, y para mantener un buen reconocimiento debe mostrar actuaciones memorables, incluso que la puedan llevar a recibir premios (como un Oscar, por ejemplo). Sin embargo casi nunca se reconoce el esfuerzo que ponen las personas en el cuidado continuo para que esta mega estrella mantenga una buena condición fuera de su actividad profesional, como el de brindar una buena nutrición (los nutricionistas / cocineros), cuidado en el buen aseo de su hogar o apariencia personal (los empleados del hogar), cuidados en cuanto a su seguridad, y cuidados en hacer más efectiva sus cualidades actorales (asesores de actuación). Como podemos ver en el ejemplo anterior, si las personas encargadas de realizar estas funciones fallaran, esto afectaría notoriamente la calidad del trabajo profesional de la mega estrella de cine. La adecuada relación entre la neurona (mega estrella) y la glía (personal encargado de diversos cuidados) es indispensable para el buen funcionamiento del cerebro y del sistema nervioso. Por lo tanto, las glías son las células de soporte del sistema nervioso central. Actuán regulando el medio extracelular del encéfalo, intercambiando sustancias nutritivas, proporcionando mielina y recogiendo residuos, entre otras funciones.

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Ampliación. Estructura de las glías ¿Qué diferencia a las glías de las neuronas? Las diferencias estructurales entre estas dos células nerviosas están en relación a su cuerpo celular o soma y al tipo de proyecciones citoplasmáticas que cada una tiene. Tanto las neuronas como las glías poseen un soma en donde se concentra la mayor parte de organelas, incluyendo el núcleo, pero son las neuronas las que poseen mayor citoplasma y un núcleo más grande. Las glías también poseen prolongaciones citoplasmáticas, pero solo es en la neurona en donde se muestra un axón ya que la conducción eléctrica solo es propia de las neuronas y no de las glías.

A

B

C

D

E G F

I

J

H

(A) Neurona (B) Oligodendrocito envuelve con mielina alrededor de los múltiples axones (C) Terminal presináptico (D) Terminal postsináptico (E) Axón (F) Microglía defiende de agentes infecciosos (G) Astrocito rellenando el espacio sináptico (H) Astrocito regula el medio y actúa intercambiando sustancias que llegan por la red capilar. (I) Vaso capilar sanguíneo (J) Las terminales de los astrocitos se envuelven alrededor de los vasos sanguíneos

¿Cómo se clasifican las glías? Se pueden calsificar de varias maneras: por su origen, de acuerdo a su función o por su tamaño. En este Módulo las clasificaremos de acuerdo al tamaño: microglías y macroglías. 1. Microglías. Son células pequeñas y enlongadas, con numerosas prolongaciones citoplasmáticas a su alrededor. Se distribuyen por todo el SNC, aunque son más abundantes en la sustancia gris. La microglía es la única glía que tiene un origen distinto a las demás células neuronales (neuroectodérmico), ya que deriva de los leucocitos (glóbulos blancos). Estas glías se encargan de hacer frente a cualquier agente infeccioso que atente contra la integridad de la neurona (fagocitosis), y además degradan las zonas lesionadas para que luego estas sean reparadas por los astrocitos.

Núcleo

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2. Macroglías. Son las células gliales más grandes y se pueden clasificar en: astrocitos y glías formadoras de vaina de mielina. a. Astrocitos. Presentan una forma de estrella debido a las numerosas prolongaciones citoplasmáticas que se irradian desde su soma. Se localizan tanto en la sustancia gris como en la sustancia blanca del SNC. Entre sus funciones podemos encontrar: - Conforman un sistema estructural de soporte neuronal que permite la supervivencia de las neuronas, ya que están unidos a los capilares y a la superficie del axón, y permiten el intercambio de productos metabólicos entre ellos. - Permiten la diferenciación de otras células gliales durante el desarrollo embrionario, así como en el adulto. - Guían la formación y crecimiento del axón, ya que producen las sustancias necesarias para el alargamiento de las prolongaciones neuronales durante el desarrollo, así como en los procesos de reparación y regeneración del SNC después de las lesiones. - Impiden que los neurotransmisores liberados se pierdan fuera de la hendidura sináptica. - Controlan, a escala de los nodos de Ranvier, la concentración extracelular del ión potasio. - Degradan los neurotransmisores utilizados en la formación del puente sináptico gracias a su contenido de enzimas citoplasmáticas. - Ante agentes infecciosos, pueden cumplir funciones de defensa, al igual que las microglías. - Participan en la reparación del tejido nervioso y se multiplican para rellenar los espacios dañados. A su vez, los astrocitos presentan dos subtipos: A

B

G H F C

D

E

i. Astrocitos protoplasmáticos. Se localizan en la sustancia gris del sistema nervioso y poseen prolongaciones citoplasmáticas numerosas, cortas y ramificadas, lo cual los hace parecer pequeños arbustos.

ii. Astrocitos fibrosos. A diferencia de los astrocitos protoplasmáticos, los fibrosos se localizan principalmente en la sustancia blanca del sistema nervioso y poseen prolongaciones citoplasmáticas escasas, largas y continuas, de manera que parecen soles con largos rayos.

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(A) Piamadre (B) Astrocito (C) Astrocito (D) Células ependimarias (E) Microglía (F) Neurona (G) Mielina (H) Oligodendrocito

C

A

B E

(A) Nodo de Ranvier (B) Soma del oligodendrocito (C) Axones mielínizados (D) Axón sobre el cual se cubre con mielina (E) Capas de mielina que cubren al axón

D A

b. Glías formadoras de vainas de mielina. Como su nombre lo dice, estas glías forman las vainas de mielina, las cuales harán mucho más eficiente el desplazamiento de los impulsos nerviosos al aumentar su velocidad (conducción saltatoria). Entre estas glías responsables de la formación de la vaina de mielina tenemos los oligodendrocitos y las células de Schwann. i. Oligodendrocitos. De acuerdo a la etimología, el significado de oligodendrocito sería “célula con pocas prolongaciones”. Esta denominación no es tan exacta, ya que en realidad poseen varias prolongaciones citoplasmáticas, pero en comparación a los astrocitos, los oligodendrocitos son más pequeños y tienen prolongaciones más finas y en menor cantidad Los oligodendrocitos poseen un cuerpo celular pequeño y redondeado de donde nacen prolongaciones citoplasmáticas finas que alcanzan la superficie del axón y forman en su extremo distal dilataciones a manera de placa, que se dilatan hasta formar un manto continuo que se enrolla sobre una porción del eje axónico. Esta característica estructural hace que por cada oligodendrocito se formen varias vainas de mielina en diferentes neuronas. ii. Células de Schwann. Este tipo de glías no posee prolongaciones celulares. Se caracterizan por tener forma aplanada con extenso citoplasma que le permite enrollarse sobre un segmento de axón. Esta característica estructural hace que por cada célula de Schwann se forme únicamente una vaina de mielina en una neurona y son características del sistema nervioso periférico. Estas células se extienden a lo largo del eje axónico, se enrollan sobre una sección y cubren todo este espacio para formar así las vainas de mielina. Como ya hemos visto anteriormente entre dos vainas de mielina se interpone un pequeño espacio de axón libre: los nodos de Ranvier.

(A) Célula de Shwann (B) Crecimiento de la mielina (C) Membrana de célula de Shwann que se enrrola y cubre con mielina el axón (D) Axón (E) Nodo de Ranvier

A

E

B

C D

Recursos: páginas web donde ampliar la información. - Sobre la microglía: http://medical-dictionary.thefreedictionary.com/microglia - Sobre las neuronas y las neuroglías: Http://www.efn.uncor.edu/departamentos/divbioeco/anatocom/Biologia/Los%20 Sistemas/Nervioso/tejidonervioso.htm - Sobre los tipos de glías: https://wiki.brown.edu/confluence/display/BN0193S04/Background--Glia+Today - Sobre la estructura de los nervios: http://www.guiasdeneuro.com.ar/estructura-de-los-nervios/ 21

TEMA 6. ¿Cómo se comunican las neuronas? IDEA PRINCIPAL Aprenda la manera en que las neuronas transmiten los impulsos y se comunican. Video. Sinapsis eléctrica y química: http://www.youtube.com/ watch?v=Y7ZGKukhrs8. Desarrolle habilidades cognitivas. Resuma el proceso que siguen las neuronas para comunicarse. Herramientas instrumentales. Un resumen es la reducción de un texto que debe mantener el estilo e ideas del texto original. No debe superar el 25% del tamaño del texto original.

Glosario

Las neuronas tienen en las dendritas las estructuras receptoras del impulso nervioso, las espinas dendríticas (regiones postsinápticas). Son sobre estas estructuras que actuarán los telodendrones de los axones que traen el estímulo (región presináptica). El telodendrón es la ramificación del axón, que recibe su nombre por estar muy alejada del soma (telo = lejos). Es en esta estructura donde el impulso nervioso tiene que ser transferido a otras neuronas o a un órgano efector (músculo o glándula), lo cual le da a esta neurona la condición de “presináptica”. Es en el telodendrón, en sus extremos, que encontramos las protuberancias llamadas “botones terminales o presinápticos”. Es a partir de estos que el potencial de acción puede ser transmitido a las espinas de las dendritas de un neurona postsináptica, ya que son en estas estructuras de donde se liberan los neurotransmisores.

Sinapsis eléctrica Mitocondria

Uniones Gap

Órgano efector. Son los músculos y glándulas que expresan el repertorio conductual a partir de la situación interna del cuerpo y la información recibida del SNC.

Sinapsis química Vesícula sináptica

Botón presináptico

Botón postsináptico Flujo de iones a través de uniones

Membrana presináptica

Neurotransmisor

Hendidura sináptica

Membrana postsináptica

Flujo de iones a través de canales

Sinapsis de tipo química E A B D

C

La sinapsis química es el proceso más común por el cual una neurona presináptica transmite el impulso nervioso generado en ella a una neurona postsináptica a través de la secreción de un neurotransmisor. Este impulso nervioso (energía eléctrica) es propagado en sentido de soma a axón, pero al llegar al extremo terminal de este último (telodendrón) cesa para pasar de esta porción presináptica hacia la porción receptora postsináptica de la siguiente neurona (dendritas) en donde volverá a activarse.

Sinapsis de tipo eléctrica Sinapsis química (A) Botón presináptico (B) Neurotransmisores (C) Botón postsináptico (D) Receptores en botón postsináptico (E) Canal de Ca2+

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Las sinapsis eléctrica, a diferencia de la sinapsis química, son poco frecuentes pero distribuidas por todo el sistema nerviso central. En este tipo de sinapsis no existe diferenciación entre estructuras con vesículas sinápticas (presinápticas) y sin ellas (postsinápticas). La hendidura sináptica es muy estrecha (unos 3,5 nm) y hay aposición de membranas, es decir están unidas en ciertos puntos por las llamadas uniones estrechas o las gap-junctions, lo cual permite que la despolarización o hiperpolarización de una neurona provoque la despolarización o hiperpolarización inmediata de la otra neurona, lo que significa que no hay reatardo sináptico.

Ampliación. El impulso nervioso y los neurotransmisores. Para una mejor comprensión del mecanismo de la transmisión del impulso nervioso, dividiremos la sinapsis en las siguientes etapas:

1. Etapa de preparación. El proceso químico entre dos neuronas ocurre cuando el impulso nervioso llega al extremo de la neurona (membrana presináptica), en donde termina su trayectoria, por lo cual se requiere un puente químico para que esta información (impulso nervioso) pueda pasar a la siguiente neurona. Para esto se requiere que todos los elementos que conformarán este puente se encuentren operativos. Así, los puentes químicos pueden ser neurotransmisores o neuropéptidos, por lo cual estos ya deben estar sintetizados en la neurona presináptica. - Los neurotransmisores suelen ser sintetizados en la misma región presináptica a partir de precursores que este terminal capta desde el espacio extracelular y las enzimas que posee. - Los neuropéptidos se sintetizan en el retículo endoplasmático rugoso del soma neuronal y son transportados a lo largo del axón a la región presináptica. - Los neurotransmisores y los neuropéptidos son almacenados en vesículas sinápticas, las cuales son producidas por el aparato de Golgi.

Dendritas Neurotransmisor Iones Soma Sentido del impulso nervioso

En la trayectoria de la membrana neuronal encontramos una gran cantidad de canales de sodio (Na+) y potasio (K+) por donde se produce el intercambio iónico que genera la onda eléctrica (impulso nervioso). Pero es en la región presináptica donde aparecen los canales de calcio gracias a los cuales se podrá dar inicio a la transmisión del impulso nervioso al favorecer la liberación de los neurotransmisores. Al llegar el impulso nervioso a la región presináptica, estos activan los canales de calcio, se abren y permiten el pasaje del ión de calcio (Ca2+) al interior de la región presináptica, el cual se dirige hacia las vesículas que contienen los neurotransmisores o neuropéptidos para liberarlas de los filamentos actina (citoesqueleto) que las mantienen ancladas. Una vez liberadas, estas vesículas se fusionarán con la membrana presinaptica, lo que permitirá la liberación de los neurotransmisores contenidos en su interior hacia la hendidura o espacio sináptico. Los Neurotransmisores. Son sustancias química liberadas por una neurona (en la región presináptica) al espacio o hendidura sináptica con la finalidad de que el impulso nervioso que emite pueda ser trasmitido a otra neurona (desde su región postsináptica). Los neurotransmisores pueden ser excitadores o inhibidores; es decir, son los encargados de facilitar o no la transmisión del impulso eléctrico. Sin embargo, el que realmente determina la acción del neurotransmisor es el sistema receptor de la neurona postsináptica. Es por este motivo que un mismo neurotransmisor puede ser excitatorio o inhibitorio. Para que una sustancia química sea considerada como un neurotransmisor, debe cumplir las siguientes características:

Membrana post sináptica

Axón Receptor del Neurotransmisor

2. Liberación del neurotransmisor.

Flujo de iones a través de canales

a) La molécula debe sintetizarse y almacenarse en la neurona presináptica (vesículas). b) La molécula debe liberarse en la terminal axónica presináptica y requiere de un potencial de acción para ser liberada. c) Al unirse al receptor de una neurona postsináptica, debe producir en esta una respuesta que se asemeje a la respuesta producida por la liberación del neurotransmisor desde la neurona presináptica.

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PRINCIPALES NEUROTRANSMISORES (NT)

Glutamato y Aspartato

Lugar de acción: corteza cerebral, cerebelo y médula espinal (en el sistema nervioso central - SNC). Función: excitatorio.

Ácido G-Aminobutírico (GABA)

Glicina

Lugar de acción: cerebro (SNC) Función: inhibitoria. Lugar de acción: médula espinal (SNC) Función: inhibitoria. Lugar de acción: tronco encefálico (SNC)

Serotonina

Acetilcolina

Función: inhibitoria. Ejerce influencia sobre el sueño, estados de ánimo. Una producción adecuada conlleva a un buen estado de ánimo, pero un desbalance en su producción genera estados depresivos. Afecta el funcionamiento vascular, la frecuencia cardiaca y regula la secreción de hormonas (como la del crecimiento). Lugar de acción: neuronas motoras bulbo-espinales, fibras preganglionares autónomas, fibras posganglionares o parasimpáticas (en el sistema nervioso periférico). Ganglios basales y corteza cerebral motora (SNC). Función: partricipa en la contracción muscular, en el proceso de aprendizaje y en la percepción sensorial cuando estamos despiertos. Es deficiente en el cerebro de personas que sufren de Alzheimer. Lugar de acción: algunas fibras nerviosas del SNP y sustancia negra, diencéfalo, tronco encefálico e hipotálamo (SNC).

Dopamina

Función: tiene muchas funciones y cumple papeles importantes en las emociones, el conocimiento y el aprendizaje, así como en el movimiento voluntario, la motivación y la regulación endocrina, como en la inhibición de la producción de prolactina (hormona encargada de la producción de la leche materna). Deficiencias en el circuito motor está asociadao a la enfermedad de Parkinson. También está implicada con la esquizofrenia. Lugar de acción: fibras simpáticas posganglionares (SNP). Cerebro e hipotálamo (SNC).

Noradrenalina o Norepinefrina

Función: aumento en la atención, el aprendizaje y la memoria; la sociabilidad, el deseo sexual, la vigilancia y el estado de alerta; el estrés y las acciones o reacciones de respuesta. Incrementa las contracciones del corazón, la presión y el flujo sanguíneo. Lugar de acción: hipotálamo, amígdala, tálamo y cerebro (SNC).

B-Endorfina

Función: es una especie de morfina que se produce en el cerebro como respuesta a situaciones de dolor. Se puede considerar que son analgésicos endógenos naturales que inhiben la transmisión del dolor. Regula varias funciones hipotalámicas como la reproducción, temperatura, función cardiovascular y respiratoria y otras centrales como el ánimo. Lugar de acción: globo pálido, tálamo y ganglios basales (SNC).

Metencefalina y Leuencefalina

Función: Estimulan la secreción neurohipofisiaria y son indispensables para la memoria al ser moduladoras de la actividad afectiva instintiva.

Otros neurotransmisores cuya función es tema aun de investigación son las dinorfinas, la histamina, la vasopresina, la somatostatina, el péptido intestinal vasoactivo, la carnosina, la bradicinina, la colecistocinina, la bombesina, el factor liberador de corticotropina, la neurotensina y, posiblemente, la adenosina.

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3. Formación del puente sináptico (complejo neurotransmisor-receptor).

Toda la reacción de liberación de vesículas se da mientras el impulso nervioso continúa su trayectoria, por lo que cuando llega al extremo de esta terminación ya debe haberse formado un puente sináptico y pueda transmitirse hacia la siguiente neurona (postsináptica). - El neurotransmisor se difunde rápidamente por el espacio sináptico. - Como en todo puente, debe haber estructuras en sus extremos que permitan sostenerlo. Es por ello que este debe fijarse a los receptores específicos (a cada neurotransmisor) que posee la membrana postsináptica. - Una vez fijado el puente sináptico a los receptores específicos, se generará el potencial de acción que supere el umbral de la región postsináptica a fin de que pueda ser transmitida la información.

B

A

C

F E

(A) Neurona presináptica (B) Vesícula sináptica que tranporta el neurotransmisor Ach (C) Acetilcolina (Ach) (D) Impulso eléctrico favorece el ingreso de Ca2+ que permite la fusión de las vesículas a la membrana. (E) Liberación de acetilcolina (Ach) (F) Acetilcolinesterasa (AchE), enzima que destruye la Ach. (G) Neurona postsináptica (H) Receptor de Ach (I) Flujo de iones por canales (J) Degradación de Ach, por la enzima

E H G

J J

I

4. Fase de limpieza del espacio sináptico.

Debemos tener en cuenta que no solo un impulso nervioso se transmitirá en esos instantes de una neurona a otra, sino un conjunto de impulsos nerviosos consecutivos a manera de ondas eléctricas, por lo que la hendidura sináptica debe estar preparada (limpia) como al inicio, para que se produzca la siguiente sinapsis y así sucesivamente. Para ello se utilizan diferentes mecanismos. Pipeta

Control

Sinapsis

Serina HFS

Receptor NMDA LTP Ca2+

Glutamato Astrocito control HFS

- El complejo neurotransmisor receptor es eliminado del espacio sináptico gracias a la participación de los astrocitos los cuales ingieren el neurotransmisor por endocitosis, como es en el caso de GABA y el glutamato.

Ca2+

200 µm

Sin LTP

Solución reguladora de calcio

- Los neurotransmisores utilizados en la formación del puente (complejo neurotransmisor-receptor) son inactivados por enzimas especializadas que hay en la misma hendidura sináptica, como en el caso del acetilcolina.

- Otro mecanismos es por recaptura: la membrana presináptica presenta también receptores que permite captar estos neurotransmisores y llevarlos hacia su interior para ser liberados en otras transmisiones sinápticas (como en el caso de la noradrenalina).

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Transmisión del impulso nervioso y potencial de acción Para un mejor entendimiento del proceso de transmisión del impulso nervioso, lo describiremos de la siguiente manera: 1. Toda neurona postsináptica se encuentra en un estado de “reposo” o polarización (carga eléctrica interna de aproximadamente -70 mV) antes de la sinapsis y posee un umbral (carga eléctrica de) entre -55 y -45 mV. En un estado de polarización la carga en el exterior del axón es positiva (+) y al interior negativa (-) 2. Al establecerse el neurotransmisor-receptor (puente sináptico), la neurona recibe una descarga eléctrica (potencial de acción). 3. Si este potencial de acción que ingresa promueve un aumento iónico al interior de la célula que pueda superar el umbral, se abrirán canales de sodio, la apertura de los cuales hará posible el ingreso de Na+, el cual se encuentra en mayor cantidad en el espacio extracelular. 4. El ingreso del Na+ hará que la carga eléctrica de la neurona sea alterada: pasará de un estado de polarización al interior con carga negativa a un estado de despolarización que pasará a 0 (carga neutra) y continuará elevándose hacia una carga positiva (+). Esta fase es representada por una curva ascendente. 5. Al acercarse a su punto máximo de positividad, se abren los canales iónicos de potasio (K) para que se produzca la salida del ión potasio (K+). La salida de estos iones positivos es una respuesta de la neurona ante la imposibilidad de seguir acumulando Na+, ya que de continuar ingresando el Na+ se produciría una sobrecarga que perjudicaría la función de la neurona. Es por ello que la única alternativa con la que cuenta la neurona es retirar su propia carga iónica positiva (K+), que se encuentra en una concentración alta dentro de la misma en su estado de polarización.

Potencial de acción Los canales de Na+ regulados por voltaje se abren, los iones de Na+ penetran al interior del axón.

Exterior del axón Membrana axónica Interior del axón

Iones Na+ Iones K+ Iones grandes cargados negativamente

6. Inmediatamente, los canales de Na+ son cerrados y se imposibilita así la entrada de más Na+. En esta etapa, la curva ascendente se detiene.

7. Ahora solo se produce la salida de K+, por lo que la neurona comienza una etapa de recuperación de su estado de polarización (-70 mV); a esta etapa se le conoce como repolarización. Esta fase es representada con la continuación de la curva pero en un sentido descendente (dirigiéndose a su hacia su carga eléctrica de “reposo”). 8. De esta manera, la neurona se descarga de electropositividad cuando pasa el punto 0 (carga neutra) para volver a su estado electronegativo de polarización. La finalidad es que se llegue a -70 mV, donde los canales de K+ deben cerrase. Repolarización

Los canales de K+ regulados por voltaje se abren, los iones de K+ salen fuera del axón.

Los canales de Na+ regulados por voltaje se cierran

Iones Na+ Iones K+ Iones grandes cargados negativamente

Exterior del axón Membrana axónica Interior del axón

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dente scen Fase a

~-55

Umbral

dente

Voltaje de la membrana (mV)

0

Iniciaciones fallidas

~-70 Potencial de acción “esquemático”.

Excedente

Pico

~+40

n Fase desce

9. Pero sucede que al llegar al punto de polarización, los canales de K+ no se cierran, sino que permanecen abiertos por un pequeño lapso de tiempo de manera que sale una cantidad extra de K+, por lo que en lugar de volver a polarizarse (repolarización), se produce una hiperpolarización (negativización). En lugar de que se detenga en -70mv, prosigue hasta -80 ó -90 mV.

Potencial de reposo Subimpulso

Estímulo 0

1

2

3

4

5

Tiempo (ms)

10. Si hablamos en términos de cargas eléctricas, vemos que gracias a la repolarización vuelven a presentarse similares a su estado inicial (electronegativo) hacia el interior de la neurona (líquido intracelular) y electropositivo hacia el exterior (líquido extracelular). 11. Sin embargo, debemos recordar que no solo un impulso nervioso se desplazará a través de la membrana de una neurona, sino que serán muchos. Es por eso que tras la presentación de un potencial de acción en un segmento de una membrana, este debe avanzar para generar, en la siguiente porción, un nuevo potencial. De la misma manera, el segmento ya utilizado durante la despolarización, repolarización e hiperpolarización debe volver a su estado original, no solamente en carga, sino también en elementos. 12. Por este motivo, el Na+ que ahora se encuentra dentro y el K+ que ahora está fuera de la neurona deben volver a sus espacios respectivos. Para que se produzca este cambio se requiere de la participación de la bomba de Na+ y K+, la cual se encargará de restablecer el potencial de reposo normal al sacar Na+ hacia el exterior e ingresar K+ que salió durante la repolarización. 13. Recordemos que es necesario sacar más cantidad de K+ que de Na+ ya que el primero ingresó en exceso durante la hiperpolarización, por lo que la bomba de sodio-potasio actúa para equilibrar el potencial de la membrana en cantidad y calidad, y lo hace al sacar 1 Na+ por cada 3 de K+. 14. Ahora que las cargas ya están niveladas y los elementos iónicos han vuelto a su ubicación normal, este segmento de la membrana neuronal está óptimo para recibir al próximo impulso nervioso.

Recursos: páginas web dónde ampliar la información - Sobre la psicofarmacología y la sinapsis química: http://mineuronia.blogspot.com/2011/04/psicofarmacologia-para-dummies-parte-i.html - Sobre la neurofisiología: http://sabanet.unisabana.edu.co/crear/paginas/sistema_neuromotor/fisiologiadelsistemanervioso.html#2

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TEMA 7. ¿CÓMO ESTUDIAMOS AL CEREBRO EN ACCIÓN? La tecnología para ver nuestro cerebro. La revolución tecnológica definitivamente ha impactado la investigación neurocientífica, ya que a través de las neuroimágenes, se puede ver al cerebro en acción, conocer de forma más exacta su anatomía y entender la funcionalidad de sus sistemas. IDEA PRINCIPAL Comprende las técnicas de invetigación neurocientífica Desarrolle habilidades cognitivas. Construya un cuadro comparativo de las diferentes técnicas de escaneo del cerebro.

En el estudio del cerebro encontramos técnicas para medir la electricidad (encefalografía) y los campos magnéticos del cerebro (magnetoencefalografía). Asimismo, existen técnicas hemodinámicas que sirven para medir los cambios en el metabolismo del cerebro, como la tomografía de emisión de positrones, la tomografía computarizada axial y la resonancia magnética funcional. Cada una de estas técnicas no solo permite un estudio más profundo del cerebro sino que contribuye significativamente en la prevención, diagnóstico y tratamiento de enfermedades. Conozca más detalladamente algunas de ellas.

EEG. Electroencefalograma Herramientas instrumentales. Un cuadro comparativo es un organizador que se emplea para sistematizar la información y contrastar los elementos de un tema.

Glosario

El EEG merece ser mencionado como una de las primeras (y no invasivas) formas de observar la actividad cerebral humana. Un EEG es un registro de las señales eléctricas del cerebro que se hace luego de conectar electrodos al pericráneo de una persona. Estos electrodos recogen las señales eléctricas producidas por el cerebro y las envía a galvanómetros (instrumentos que detectan y miden pequeñas corrientes eléctricas) que están a su vez conectados a lapiceros bajo los cuales un papel gráfico avanza continuamente, y en los cuales se trazan las señales recogidas.

Pericráneo. Membrana fibrosa que cubre los huesos del cráneo en la cabeza. En este se ubica el cuero cabelludo.

El EEG registra la actividad eléctrica del cerebro en “ondas” que reflejan la velocidad de activación neuronal en distintos estados mentales. Si bien desde el siglo XIX se sabe que los cerebros vivos tienen actividad eléctrica, el primero en registrarla en humanos fue un psiquiatra austriaco llamado Hans Berger a fines de la década de 1920. El EEG permite a los investigadores seguir los impulsos eléctricos a lo largo de la superficie del cerebro y observar cambios que se dan en décimas de segundos. Un electroencefalograma puede mostrar en qué estado está una persona (despierto, dormido, anestesiado, etc.) debido a que los patrones eléctricos característicos de cada uno de los estados mencionados son diferentes. Un uso importante de los EEG ha sido para mostrar cuánto demora el cerebro en procesar diversos estímulos. Sin embargo, un gran inconveniente de los electroencefalogramas es que no pueden mostrarnos las estructuras anatómicas del cerebro o decirnos qué regiones específicas del cerebro hacen cada actividad.

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MEG. Magnetoencefalografía. Es una nueva tecnología capaz de medir los campos magnéticos que emanan de la cabeza como resultado de los campos eléctricos, producto de la actividad cerebral. La encefalografía mide el campo eléctrico, mientras que la magnetoencefalografía mide el campo magnético generado por ese campo eléctrico. En el MEG, se colocan bobinas magnéticas bañadas en helio líquido sobre la cabeza del sujeto. El campo magnético del cerebro induce una corriente en las bobinas, lo cual genera un campo magnético en un instrumento especial llamado “dispositivo superconductor de interferencia cuántica” (SQUID, por su siglas en inglés) que es extremadamente sensible. El helio líquido que baña las bobinas es lo que las enfría hasta temperaturas de superconductivas de -269 °C. Los métodos de escaneo cerebral a través del MEG brindan la mejor resolución, debido a que es más preciso gracias a que puede medir la actividad cerebral en periodos de tiempo más cortos, llegando a milisegundos.

La MEG, que capta los campos magnéticos, es adecuada para definir la duración de la actividad cerebral.

Escaneo PET. Tomografía de emisión de positrones. Las técnicas hemodinámicas, como las que veremos a continuación, son aquellas que miden la actividad de origen metabólico que se produce en determinadas zonas del cerebro como consecuencia de la actividad neuronal. Cuando un grupo de neuronas ha sido activado, estas elevan el gasto de energía el cual deben suplir inmediatamente, aumentando así su consumo de glucosa y oxígeno. Para que esto ocurra deben darse los mecanismos que aumentan el flujo sanguíneo en la zona activada; este es el aumento de flujo es el que mide esta técnica. La tomografía PET se desarrolló en la década de los 70. Los escaneos permitieron observar el flujo sanguíneo o el metabolismo en cualquier parte del cerebro. En un escaneo PET, se le inyecta al sujeto una muy pequeña cantidad de glucosa radioactiva. El PET luego escanea la absorción de la radioactividad desde fuera del pericráneo. Las células cerebrales utilizan la glucosa como combustible, y el PET trabaja sobre la teoría de que si las células cerebrales son más activas, van a consumir más glucosa radioactiva (y si no son tan activas, consumirán menos de ella). Una computadora utiliza los datos de absorción de la glucosa radioactiva para mostrar los niveles de actividad a modo de un mapa cerebral con códigos de colores. Con un color, usualmente rojo, se indica las zonas con mayor actividad cerebral y otro, generalmente azul, se señale las zonas de menor actividad, como se ve en la imagen.

En un escaneo PET, el marcador radioactivo que se une a la glucosa se concentra en las zonas más activas del cerebro (rojo), ya que consume más energía. El software de generación de imágenes del PET permite a los investigadores mirar secciones transversales del cerebro y por lo tanto observar las estructuras más profundas del mismo, cosa que no se podía hacer con técnicas como la electroencefalografía. La técnica de escaneo PET es una de las más populares en las actuales investigaciones neurocientíficas. 29

Escaneo CAT. Tomografía axial computarizada. Al igual que el PET, fue desarrollado en la década de los 70. Esta técnica, también llamada CT (tomografía computarizada), combina muchas imágenes bidimensionales de rayos-x para generar secciones transversales o imágenes tridimensionales de órganos internos y estructuras corporales (como el cerebro). Para hacer el escaneo CAT se pone al sujeto en una máquina de rayos-x especial (con forma de aro) que se mueve alrededor del paciente y toma muchas placas de rayos-x. Luego, una computadora combina las imágenes bidimensionales de rayos-x para crear imágenes tridimensionales. Con esta técnica se pueden detectar daños cerebrales y también resaltar cambios locales en el flujo sanguíneo del cerebro (una medida de la actividad cerebral) mientras los sujetos realizan una tarea.

Las imágenes del CAT permiten analizar las estructuras internas de las distintas partes del organismo, lo cual facilita también el diagnóstico de fracturas, hemorragias internas, tumores o infecciones en los distintos órganos.

MRI. Resonancia Magnética. El campo magnético de la máquina de MRI, que se extiende directamente hacia abajo por el tubo de la máquina a lo largo del cuerpo del paciente, en realidad, realinea los átomos de hidrógeno del cuerpo (o, en este caso, los átomos de hidrógeno en la cabeza). Normalmente, los núcleos de los átomos del cuerpo giran en ejes alineados en distintas direcciones, pero el poderoso imán del MRI realinea los protones de los átomos de hidrógeno del cuerpo de manera que todos giren sobre el mismo eje a lo largo de la “línea” que atraviesa el cuerpo de la persona de pies a cabeza. Durante la resonancia magnética, los protones de los átomos de hidrógeno están frente a frente, ya sea hacia arriba o hacia abajo (hacia la parte superior de la cabeza o hacia los pies). En su mayor parte, las direcciones de estos átomos casi se anulan las unas a las otras: los que están mirando hacia una dirección anulan a los que se encuentran mirando a la otra dirección (sin embargo, algunos no se anulan entre ellos).

La resonancia magnética “lee” el campo magnético producido por los núcleos atómicos y lo transforma en una imagen computarizada tridimensional. 30

La resonancia magnética funcional (RMf) Para el uso de la imagen por resonancia magnética funcional (IRMf) se emplean aparatos convencionales de IRM no funcional. La IRMf se basa en la diferente capacidad de absorción magnética de la hemoglobina en función de si esta está ligada o no al oxígeno. El aumento del consumo de glucosa por parte de las neuronas que intervienen en las sinapsis no conlleva un aumento del consumo de oxígeno. Sin embargo, el aumento del flujo sanguíneo cerebral que se produce para aportar más glucosa conlleva un aumento local de hemoglobina oxigenada. Pero como no hay aumento del consumo de oxígeno, se va a producir en la zona una desproporción entre la hemoglobina oxigenada y la hemoglobina sin oxígeno. Este empobrecimiento relativo de la desoxihemoglobina es exactamente lo que mide la IRMf.

La RMf permite visualizar diferentes niveles de actividad cerebral, superpuestas a los detalles anatómicos.

Una aplicación muy reciente y aún en desarrollo de la IRMf, es el de la espectroscopía por resonancia magnética. Esta técnica permite el estudio de procesos metabólicos concretos, más allá del mero aumento o disminución de la desoxihemoglobina; es decir, es capaz de medir qué sustancias, principalmente neurotransmisores, están interviniendo en una zona cerebral dada. Esto se basa en una pequeña modificación en la forma de utilizar la RMf, según la cual pierde parte de su resolución espacial en aras de conseguir una mayor capacidad para detectar pequeños cambios de contraste. Si bien la espectroscopía por RM no nos va a decir con detalle milimétrico dónde se producen los cambios en las concentraciones de determinados neurotransmisores y sustancias químicas, sí nos dará una estimación aproximada del orden de unos pocos centímetros. Esto, a pesar de dicha limitación, es de enorme utilidad, pues abre las puertas a poder estudiar déficits o excesos de sustancias químicas que acompañan a, por ejemplo, determinados estados conductuales patológicos. Así, sin abrir la cabeza del paciente, podemos saber si un esquizofrénico presenta anomalías en los niveles de dopamina, y con una estimación aproximada de esto, la elección de un tratamiento farmacológico adecuado se convierte en una realidad impensable hace tan solo unos pocos años.

Combinación de técnicas La RM va bien para los detalles, pero es demasiado lenta para registrar los procesos rápidos. La EEG y MEG son rápidas, pero no indican tan bien la ubicación. Para obtener una imagen combinada que muestre los procesos rápidos y la localización, se emplean dos o más técnicas. A menudo se combinan una resonancia magnética (que demoran unos 15 minutos en obtenerse) con una RMf de baja resolución (que tarda unos segundos) y se muestra la localización de la actividad cerebral en las áreas a estudiar. Para estudios, debido a que las áreas que intervienen en una tarea en particular varían de una persona a otra, a menudo se combinan datos de varios voluntarios para obtener un promedio.

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APLICACIONES PRÁCTICAS. Experiencias dIRECTAS PARA ENTENDER AL SNC. IDEA PRINCIPAL Afiance conceptos sobre las neuronas y la transmisión de impulsos nerviosos a través de diferentes actividades prácticas.

Actividad 1. Sobre las neuronas Objetivo: Determinar las posibilidades de contacto directo que se dan entre diferentes neuronas. Materiales. Una hoja en blanco, una moneda o ficha redonda y colores. Preparación. 1. Haga en el centro de la hoja un círculo rojo con una moneda y escriba la letra “A” al medio del círculo. 2. Ubique cuatro extremos de este círculo y a partir de estos puntos dibuje 4 círculos de color verde que tengan contacto con el círculo solamente en esos puntos. A estos círculos los nombrará “B”, “C”, “D” y “E”. 3. Entre estos círculos verdes queda un espacio en donde encajarán nuevos círculos de color azul sin más contacto que un punto por cada círculo verde, a estos nuevos círculos serán “F”, “G”, “H” e “I”. Resultados. Haga un listado de las posibilidades de contacto directo de cada círculo.

Actividad 2. Analogía sobre las vainas de mielina Podemos recrear la función de la vaina de mielina con una analogía de competidores de triatlón. Los competidores serán los impulsos nerviosos, que se desplazan en una misma dirección a través del agua (membrana celular de la neurona) a nado. Pero de pronto se interpone una pequeña isla (vainas de mielina) y eso lo obliga a atravesarla al trote o en bicicleta. Este trayecto permitirá que la distancia de la isla sea recorrida en menor tiempo. Caso contrario hubiera sucedido si en ese trayecto no hubiera interrupción y el participante siguiera a nado. Ahora imagine dos grupos de competidores: uno tiene que recorrer 10 km a nado, ya que no existen interrupciones (ejemplo de la conducción del impulso nervioso en una neurona amielínica). El segundo grupo tiene que recorrer la misma distancia. También comienza nadando, pero en su caso hay islas que interrumpen estos 10 km (los que tienen que recorrer a trote o en bicicleta) y dejan solo 3 km de agua en toda esa trayectoria. Este segundo ejemplo sería la conducción del impulso nervioso en una neurona mielínica. Si damos el inicio de partida para ambos competidores, ¿quiénes llegarán primero, los que hacen el recorrido a nado solamente o los que hacen el recorrido a nado y en bicicleta? Ahora, busca una analogía que te pemita explicar cualquier otro mecanismo neuronal.

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Autoevaluación

Lea las afirmaciones relacionadas a cada tema. Marque verdadero (V) o falso (F) según lo que aprendiste. Del tema 1. ¿Qué es el sistema nervioso? - Si las células se interrelacionan para conformar tejidos, estaremos frente al nivel orgánico. - La sustancia gris está conformada por todos los axones de las neuronas mielínicas. - El aspecto blanquecino de la sustancia blanca se debe a la presencia de los axones mielínicos. - Los órganos del SNC están protegidos por estructuras óseas.

V

F

Tema 2. ¿Qué estructuras conforman el encéfalo? - Cada hemisferio del cerebro posee tres regiones o lóbulos. - La corteza del cerebro está conformada por siete capas poco diferenciadas. - El cerebelo es el encargado de mantener la postura, el equilibrio y del movimiento voluntario. - Todas las sensaciones obtenidas (sin excepción) hacen relevo en el tálamo. - La amígdala y el hipocampo se ubican en el lóbulo temporal Tema 3. ¿Qué es la neurona? - La neurona es la unidad funcional del sistema nervioso. - La neurona es la célula de menor especialización en el desarrollo embriológico. - La función de las neuronas está relacionada a las formas de sus estructuras. Componentes estructurales de la neurona - La parte de la neurona en donde se encuentra el núcleo se conoce como soma. - Las dendritas nacen en el soma desde una estructura conocida como cono axónico. - El axón, a diferencia de las dendritas, es una prolongación corta y muy ramificada. - La ramificación en la porción terminal del axón recibe el nombre de telodendrón. - La coordinación de las actividades metabólicas de la neurona la realizan las dendritas. ¿Cómo se clasifican las neuronas? - Las neuronas sensoriales conforman las vías nerviosas aferentes del SNP. - Las interneuronas conforman las vías nerviosas eferentes del SNP. - Cuando del soma se emiten varias dendritas y un axón, las neuronas serán multipolares. - Si las neuronas presentan un axón largo (1 cm a más), se dice que es de tipo Golgi I. Tema 4. ¿Qué son las glías? - En el tejido nervioso existen más cantidad de neuronas que de glías. - Las neuronas no necesitan de las glías para cumplir con sus funciones tan especializadas. - Las glías, al igual que las neuronas, poseen un axón. - El núcleo de las neuronas es más voluminoso que el de las glías. ¿Cómo se clasifican las glías? - Las glías encargadas de proteger a la neurona ante agentes infecciosos son las microglías. - Los astrocitos fibrosos poseen proyecciones citoplasmáticas largas, continuas y escasas. - Los oligodendrocitos forman vaina de mielina en las neuronas del encéfalo del SNC. - Las células de Schwann forman vaina de mielina en las neuronas de la médula del SNC. Las vainas de mielina - La vaina de mielina es una estructura que se forma a partir de una glía. - La mielina es una sustancia de naturaleza grasa. - La mielina sirve como aislante de la conducción eléctrica (impulso nervioso). - La vaina de mielina acelera el impulso eléctrico al presentar una conducción saltatoria. 33

Tema 5. ¿Cómo se comunican las neuronas? - Las espinas se distribuyen sobre la superficie de las dendritas. - La sinápsis es una estructura formada por el boton pre y postsinaptico y la hendidura sinaptica. - La sinápsis eléctrica usa neurotransmisores. - Los “botones terminales” son pequeñas protuberancias de los extremos del telodendrón.

V

F

La sinapsis química - En la etapa de preparación los neurotransmisores y neuropéptidos ya deben estar sintetizados. - La etapa de liberación del neurotransmisor se inicia con la apertura de los canales de Ca++. - En la formación del puente sináptico, los neurotransmisores se fijarán a receptores específicos. - Los oligodendrocitos participan activamente en la fase de limpieza del espacio sináptico. Los neurotransmisores - Los neurotransmisores son sustancias químicas liberadas al espacio sináptico. - Los neurotransmisores se encargan de facilitar o no la transmisión del impulso nervioso. - Los neurotransmisores no necesitan de un potencial de acción para ser liberados. - La serotonina desempeña un papel importantísimo en la contracción muscular. La sinapsis eléctrica y la transmisión del impulso nervioso - El estado de reposo o polarización de una neurona tiene una carga eléctrica de 0 (cero). - No es necesario que el potencial de acción supere el umbral para que se ingrese el Na+. - El cierre de los canales de Na+ y la salida del K+ dan lugar a la fase de repolarización. - La bomba de Na+ y K+ es la responsable de que se restablezca la ubicación inicial del Na y K.

Organizador visual 1.Sobre las glías Células gliales se encuentran en

Sistema nervioso periférico (SNP)

Células satélite. Envuelven los cuerpos celulares de las neuronas. Regulan los nutrientes del O2 y el CO2. Regulan los niveles de neurotransmisores (NT) alrededor de las neuronas en los ganglios.

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Células de Schwann. Envuelven todos los axones en el SNP. Responsables de la mielinización. Participan en el proceso de reparación luego de una lesión.

Sistema nervioso central (SNC)

Oligodendrocitos. Mielinizan los axones del SNC. Proporcionan un marco estructural a las células.

Astrocitos. Mantienen la barrera sangrecerebro. Proveen soporte estructural. Regulan los iones, los nutrientes y las concentraciones de gas disuelto. Absorben y reciclan los NT. Forman tejido cicatricial luego de lesiones.

Microglías. Eliminan los desechos celulares, residuos y agentes patógenos a través de fagocitosis.

2. Sobre el sistema nervioso Cerebro (2 hemisferios cerebrales) Tálamo Encéfalo

Diencéfalo

Hipotálamo con hipófisis Epitálamo con epífisis Tectum con colículos superiores e inferiores

Sistema nervioso central (S.N.C.)

Mesencéfalo

Tronco encefálico

Acueducto de Silvio

Sustancia nigra

Pedúnculos cerebrales

Tegmento Base

Tegmento

Puente

Base

Bulbo raquídeo

Tegmento

SISTEMA NERVIOSO HUMANO

Base

2 hemisferios Cerebelo

1 vermis 3 pedúnculos cerebelosos

Asta anterior o motora Médula espinal Asta posterior o sensitiva

Receptores

Químicos Físicos

Sensorial Nervios aferentes Sistema nervioso periférico (SNP)

Somático (voluntario)

Nervios eferentes Células efectoras (músculos esqueléticos) Ganglios

Motor

Simpático

Nervios eferentes Células efectoras (músculos liso, cardiaco y glándulas)

Visceral (autónomo)

Ganglios

Parasimpático

Nervios eferentes Células efectoras (músculos liso, cardiaco y glándulas)

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Referencias bibliográficas - ALBERTS, B.; BRAY, D.; LEWIS, J.; RAFF, M.; ROBERTS, K. y WATSON, J. (1983). Biología molecular de la Célula. Barcelona: Ed. Omega S.A. - BACHA, W. y WOOD L.M. (1991). Atlas color de Histología Veterinaria. Buenos Aires: Ed. Inter-Médica S.A.I.C.I. - BANKS, W. (1986). Histología Veterinaria Aplicada. México, D.F.: Editorial el manual moderno. - BLOOM W. y FAWCETT D.W. (1981). Tratado de Histología. Barcelona: Ed. Labor. - BOYA VEGUE, J. (1996). Atlas de Histología y Organografía Microscópica. Madrid: Ed. Médica Panamericana. - CARTER, R. (2011). El cerebro humano. México, D.F.: Ediciones Altea. - CORMACK, D.H. (1987). Histología de Ham. México, D.F.: Ed. Harla. - DELLMANN, H. (1993). Textbook of Veterinary Histology. Philadelphia: Ed. Lea y Febiger. - DELLMANN, H.D. y CARITHERS, J.R. (1999). Citología e Histología. Serie Nacional de Medicina Veterinaria. Buenos aires: Ed. Inter- Médica. - DI FIORE M.H. (1986). Diagnóstico histológico. Tomos I y II. Buenos Aires: Ed. El Ateneo. - GARTNER, L.P. y HIATT, J.L. (1997). Texto Atlas de Histología. México, D.F.: Ed. McGraw-Hill Interamericana Editores. - GENESER, F. (1992). Atlas Color de Histología. Madrid: Ed. Médica Panamericana. - GENESER, F. (1992). Histología. México, D.F.: Ed. Médica Panamericana. - GRAU, H. y WALTER, P. (1975). Histología y Anatomía microscópica Comparada de los Mamíferos domésticos. Barcelona: Ed. Labor. - HIB, J. (2001). Texto Atlas Histología de Difiore. Buenos Aires: Ed. El Ateneo. - JUNQUEIRA, L.C. y CARNEIRO, J. (1988). Histología básica. Barcelona: Salvat. - LEESON, T. S.; LEESON, R. y PAPARO, A. (1990). Texto y Atlas de Histología. México, D.F.: Ed. Interamericana Mc Graw-Hill. - MARTÍN-LOECHES, M. (2001). ¿Qué es la actividad cerebral? Técnicas para su estudio. Madrid: Biblioteca nueva. - NOVOTNY, G.E.K. y GNOTH, C. (1991). Variability of fibroblast morphology in vivo: a silver impregnation study on human digital dermis and subcutis. Journal of Anatomy, 177:195-207. - PECCI SAAVEDRA, J. y VILAR, O. (1984). Pellegrino de Iraldi A Histología Médica. Buenos Aires: López Libreros Editores. - ROSS, M.; REITH, E. y ROMRELL, L. (1992). Texto y Atlas Color Histología. Buenos Aires: Ed. Médica Panamericana. - TRAUTMANN, A. (1950). Histología y anatomía microcópica comparada de los Animales domésticos. Madrid: Ed. Labor. - VON LAWZEWITSCH, I. (1987). Lecciones de Histología Veterinaria. 9 tomos. Buenos Aires: Ed. Hemisferio Sur.

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Anotaciones

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MóDulo 03. ¿CUÁL ES LA BASE DE LA ARQUITECTURA CEREBRAL?

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BRAINBOX by Cerebrum © Fascículo I, Módulo 3 ¿Cuál es la base de la arquitectura cerebral? Gerente general: Luís Fernando Ramírez Directora académica: Anna Lucia Campos Director editorial y diseño pedagógico: César Ruiz de Somocurcio Editora junior y corrección de estilo: Rosalí León Ciliotta Autor: Luís Mario Lerma Ilustradora: Elsa Herrera-Quiñónez Diseño gráfico y diagramación: ma+go Primera edición: febrero de 2013 Hecho depósito legal en la Biblioteca Nacional: 2012 - 15430 ISBN: 978-612-46015-1-4 ISBN: 978-612-46015-2-1 Prensa y preprensa Cecosami Calle Los Plateros Nº142 Urb. El Artesano - Ate Vitarte Impreso en Perú / Printed in Peru Tiraje: 2000 Derechos reservados y de edición © Cerebrum SAC – Centro Iberoamericano de Neurociencias, Educación y Desarrollo Humano Caminos del Inca 1325, Santiago de Surco Lima, Perú

Programa de Formación en Neuroeducación BRAINBOX ®

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Situación motivadora

La amniocentesis.

2

Observa y recuerda

¿Cómo está compuesto el sistema nervioso?

2

Recuperando conocimientos

La naturaleza: los genes.

3

Tema 1 Ampliación

¿Cómo empieza la vida humana? El desarrollo intrauterino.

Curiosidades del cerebro

- Los genes HOX. - La “Eva mitocondrial”. - Los gemelos. - El embarazo ectópico.

4 5 5 6 9 9 9 9

Tema 2 Ampliación

¿Qué relación hay entre los genes y las neuronas? Influencia de los genes en el cerebro. - Genes que determinan elementos estructurales. - Genes que promueven la actividad de enzimas en el cerebro. - Genes que promueven o inhiben el crecimiento de neuronas. - Genes relacionados a funciones complejas. - Genes que promueven la supervivencia o muerte neuronal. El gen de la memoria.

10 11 11 11 12 12 13 13

¿Qué mecanismos celulares sustentan la arquitectura cerebral? El proceso de formación de la corteza. El camino de los neuroblastos. La importancia de la mielinización.

14 15 16 16

La construcción inicial del sistema nervioso

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Tema 4 Ampliación

¿Cómo la plasticidad neuronal puede ajustar el plan arquitectónico del cerebro? Mecanismos de la plasticidad neuronal. - Potenciación a largo plazo. - Inhibición a largo plazo. - La sumación de sinapsis y circuitos neuronales.

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Para saber más

Plasticidad cerebral expectante de la experiencia Plasticidad cerebral dependiente de la experiencia

Implicancias pedagógicas

Recomendaciones para promover el desarrollo del cerebro.

Curiosidades del cerebro Tema 3 Ampliación

Curiosidades del cerebro Infografía

19 19 20 21 21

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Autoevaluación

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Organizador visual

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Referencias bibliográficas

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1

¿CUÁL ES LA BASE DE LA ARQUITECTURA CEREBRAL? Explica la base en la que se construye la arquitectura del cerebro, resaltando la importancia de la genética y de los mecanismos celulares iniciales que dan origen y sustento al sistema nervioso central. SITUACIÓN MOTIVADORA. La amniocentesis.

OBSERVA Y RECUERDA. ¿Cómo está compuesto el sistema nervioso?

María es una mujer de 30 años que acaba de recibir la noticia de que está embarazada, y si bien esto le trae mucha felicidad también le trae preocupación, ya que hace un par de años dio a luz un niño con anencefalia el cual solo vivió algunas horas. Los médicos en aquella oportunidad le explicaron que el niño tuvo problemas genéticos y que esto conllevó a un desarrollo anormal del sistema nervioso, pues son los genes los que determinan cómo se desarrolla el cerebro.

El sistema nervioso (SN) se organiza en dos grandes divisiones: el sistema nervioso periférico (SNP), que agrupa a las células nerviosas que se hallan por fuera de los huesos; y el sistema nervioso central (SNC), que agrupa a las que se encuentran dentro de los mismos. Dentro del cráneo está el encéfalo y dentro de la columna vertebral, la médula, como se ve en la ilustración. Por su parte, el encéfalo puede ser dividido en: tronco encefálico, cerebelo, diencéfalo y cerebro, cado uno con distintas funciones, según su origen embrionario. Recuerda que cada uno de dichos órganos encefálicos proviene de distintas vesículas embrionarias derivadas en distintos periodos de tiempo. La neurona es la unidad funcional del sistema nervioso.

Decidida a no volver a pasar por la pena de perder un hijo, María se somete a una amniocentesis, que es un procedimiento mediante el cual se obtienen células del niño en desarrollo con el fin de identificar algún problema genético o cromosómico y de esta manera tratar de corregirlo a tiempo. Luego de 10 días, María, muy nerviosa, va a recoger los resultados, y le comunican que está esperando una niña sin problemas cromosómicos ni genéticos que puedan afectar el desarrollo del sistema nervioso de su futura hija. María se siente la mujer más dichosa del mundo... A

Encéfalo Cerebro

Sistema Nervioso Diencéfalo

Encéfalo

Médula Tronco encefálico

Cerebelo

D

B

C

(A) Sonda de ultrasonido (B) Placenta (C) Fluido amniótico (D) Obtención de fluido amniótico En la amniocentesis se obtiene una muestra del líquido amniótico en el cual flota el bebé en desarrollo y que contiene células del mismo. 2

Sistema Nervioso Periférico

Neurona Teledendrón

Axón

Soma

Dendritas

GLOSARIO Anencefalia. Trastorno caracterizado por la carencia de encéfalo. Es un defecto en la fusión de varios sitios de cierre del tubo neural en el proceso de neurulación durante la embriogénesis. Ocurre cuando el extremo encefálico no logra cerrarse, generalmente entre el 23° y el 26° día del embarazo, y esto da como resultado una malformación cerebral congénita caracterizada por la ausencia parcial o total del cerebro, cráneo, y cuero cabelludo. Tubo neural. Estructura presente en el embrión de los animales cordados del que se origina el SNC. De forma cilíndrica, el tubo neural se deriva de una región específica del ectodermo llamada placa neural, la que aparece al inicio de la tercera semana de la concepción por medio de un proceso llamado neurulación, que se verá más adelante.

RECUPERANDO CONOCIMIENTOS. La naturaleza: los genes. El ácido desoxirribonucleico (ADN) es la molécula biológica en la cual se almacena toda la información hereditaria, organizada en genes. Esta se compone de cuatro bases nitrogenadas –Adenina (A), Timina (T), Guanina (G) y Citocina (C)–, las cuales se unen en forma de dos cadenas complementarias y paralelas. En el ADN existen segmentos que son capaces de determinar la aparición de una proteína (y en consecuencia algún rasgo en el individuo) y otras secuencias que aparentemente no tienen función alguna (al menos no una conocida). En este sentido, a las primeras se les conoce como genes, mientras que a las segundas simplemente como ADN estructural. Todo el ADN (tanto genes como ADN estructural) suele encontrarse en dos formas: una distendida, denominada cromatina y otra compactada denominada cromosomas. La primera forma es característica de los periodos de actividad celular y la segunda de los periodos de división celular. Los genes son de vital importancia para la contrucción arquitectónica del cerebro y para su funcionalidad. Un tercio de todos los genes están asociados al desarrollo del cerebro.

Cromosoma Célula

Núcleo

Cromátida Centrómero

Vesículas embrionarias. Pequeños abultamientos en el embrión que aparecen entre la 2ª a 3ª semanas de vida, a partir de las cuales se originan todos los componentes del sistema nervioso. Telómeros Cromatina (ADN desenrrollado)

ADN de doble hebra Histonas

Pares de bases

Nucleosoma (ADN unido a las proteínas histonas)

T A C G

Preguntas. - ¿Por qué María se realizó la aminiocentesis? ¿Cómo se realiza este procedimiento? - ¿Cómo se divide el Sistema nervioso? ¿Qué estructuras reconocemos en la neurona? - ¿Cuáles son los componentes de los genes? - ¿Cuáles son las dos formas en que se encuentra el ADN y qué característica tiene cada tipo? 3

tema 1. ¿Cómo EMPIEZA LA VIDA HUMANA? El comienzo de la vida de un ser humano está marcado por acontecimientos espectaculares, entre los cuales, el inicio de la organización del sistema nervioso, que a tan solo tres semanas después de la concepción empieza un largo camino de crecimiento y desarrollo. IDEA PRINCIPAL Conozca el desarrollo inicial de la vida de un ser humano Desarrolle habilidades cognitivas. Elabore un mapa conceptual en el que se destaquen las principales características de cada etapa del desarrollo embrionario

La vida y el desarrollo del ser humano comienzan con la concepción, el momento en el cual el núcleo del espermatozoide, que transporta 23 cromosomas del padre, se une con el núcleo del óvulo, que porta 23 cromosomas de la madre, y generan una nueva célula que tiene los 46 cromosomas humanos. La concepción es un proceso complicado: los espermatozoides tienen que viajar desde el tracto vaginal hasta el tercio más exterior de las trompas de falopio (una distancia que es miles de millones de veces la longitud del espermatozoide), el cual se presenta en la ilustración abajo, y deben vencer obstáculos como la acidez vaginal y la presencia de pequeños focos infecciosos, entre otros. Al llegar al óvulo, tienen que perforar su capa protectora, denominada “zona pelúcida”, para lo cual hacen uso de la poca fuerza mecánica que les queda y de enzimas especialmente diseñadas para este fin.

Herramientas instrumentales. En un mapa conceptual, las ideas principales se encuentran en las figuras, enlazadas por las relaciones entre dichos conceptos.

A E D C

B

Glosario Zona pelúcida. Se trata de la superficie externa del óvulo que un espermatozoide debe traspasar para lograr fecundarlo. Está conformado por varias glicoproteínas (moléculas compuestas por una proteína unida a uno o varios hidratos de carbono, simples o compuestos) agrupadas en tres familias: ZP1, ZP2 y ZP3, según sus cualidades inmunológicas y funcionales. Notocorda. Es un cuerpo flexible con forma de vara que se encuentra en todos los embriones de todos los cordados, que da origen a la columna vertebral en los vertebrados.

Trayecto del óvulo (A) Oviducto (B) Lugar donde es posible la fecundación (C) Implantación (D) Ovario (E) Útero (F) Cuello del útero (G) Vagina

F G

En los seres humanos, al igual que en la mayoría de animales, un óvulo es fecundado por un único espermatozoide. En este sentido, la estructura que asegura el ingreso de un único espermatozoide, y por tanto la concepción, es la antes mencionada zona pelúcida (que se muestra en la ilustración) la cual tiene una consistencia gelatinosa que cambia a otra más rígida cuando es atravesada por el primer espermatozoide. Esto hace que los espermatozoides que se encontraban a medio camino queden atrapados y los que estaban por fuera queden definitivamente fuera. Una vez que la concepción se ha dado, el embrión comenzará su desarrollo que lo llevará por las etapas iniciales de (i) huevo o cigoto, (ii) mórula, (iii) blástula, (iv) gástrula, y (v) néurula (primaria y vesicular), las cuales revisaremos en las páginas a continuación.

Zona pelúcida del óvulo antes de la fecundación. El núcleo contiene la mitad del número de cromosomas. 4

Ampliación. El desarrollo intrauterino. En términos generales, el periodo de gestación dura entre 37 y 40 semanas y puede ser dividido en tres fases: la etapa germinal, que abarca desde la fecundación hasta la segunda semana; la etapa embrionaria, que abarca de la segunda a la octava semana aproximadamente; y la etapa fetal, que empieza en la octava semana y va hasta el final de la gestación. La etapa embrionaria se encuentra caracterizada por el desarrollo inicial de los principales órganos que el individuo tendrá en el futuro. Por su parte, en la etapa fetal, el organismo básicamente modela y madura sus órganos para que estos puedan responder a las necesidades fisiológicas luego del parto. Durante el embarazo, el niño se encuentra parcialmente aislado de la madre, ya que está envuelto por una membrana protectora denominada amnios, de modo que la única región de contacto madre/feto es la placenta (a través del cordón umbilical), la cual constituye una barrera que no permite la mezcla entre la sangre materna y fetal, y que solo deja pasar ciertas moléculas como las vitaminas, nutrientes, anticuerpos y, lamentablemente, algunos tóxicos.

Embrión a las 8 semanas

Feto 16 a las 12 semanas

20

24

28

32

36

40

Determinación cromosómica del sexo. La especie humana se caracteriza por tener 46 cromosomas -23 de la madre y 23 del padre- que se agrupan en 23 pares: 22 autosómicos y 1 par sexual. Así, las mujeres tienen dos cromosomas X y los varones uno X y uno Y. Al formarse los espermatozoides y óvulos, una de las funciones de la gametogénesis es la de, por un lado recombinar la información, y por otro reducir el número de cromosomas (46) a la mitad (23). De esta manera, en la fecundación, al unirse espermatozoide y óvulo, cada uno aporta 23 cromosomas, dentro de los cuales se encuentra uno único sexual, de modo que las mujeres siempre generaran óvulos con un cromosoma X , mientras que los varones, en sus espermatozoides tienen la mitad con X y la mitad con Y. Así, si un óvulo (que siempre es X) se encuentra con un espermatozoide X , se generará una mujer con sus 46 cromosomas (incluyendo dos X - 46, XX), y si se encuentra con un espermatozoide Y, se generará un varón también con sus 46 cromosomas (incluyendo uno X y uno Y - 46, XY ).

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Etapas del desarrollo embrionario temprano. 1. El huevo o cigoto Es la célula primordial a partir de la cual se genera un organismo completo (a veces 2 o más, en el caso de gemelos), la cual se forma por la unión del espermatozoide y el óvulo durante la fecundación. Aquí, el espermatozoide que ha atravesado la Zona pelúcida impulsará su núcleo para que ingrese al interior del óvulo, de modo que en esta etapa inicial, el óvulo tiene dos núcleos (uno del espermatozoide y otro del propio óvulo, cada uno portador de 23 cromosomas), los cuales se fusionarán luego, entre 1 y 16 horas, y darán como resultado el número de cromosomas característico de la especie humana (46 cromosomas). Es importante notar que para la formación del cigoto, el espermatozoide únicamente aporta su núcleo (donde están sus 23 cromosomas) y por tanto el óvulo es quien aportará todos las organelas celulares del cigoto, como las mitocondrias, el aparato de Golgi, etc., y todos los nutrientes de los que se alimentará el nuevo ser en sus primeros días de vida. En la ilustración se aprecia la fusión del núcleo del espermatozoide y del óvulo que conlleva a la formación del huevo o cigoto.

1

2

4

3

5

Etapa de división celular: de cigoto a mórula. Este proceso de división celular se va realizando en el oviducto previo a la implantación.

Durante la fase de mórula, si bien el nuevo ser incrementa activamente el número de sus células (de 1 a 2, luego a 4, a 8 y así sucesivamente hasta alcanzar las 64 células, como se muestra en la ilustración). Este no tiene un crecimiento neto en tamaño, ya que todas las células aún se encuentran atrapadas dentro de la zona pelúcida (que inicialmente contenía al óvulo), la misma que se tornó en una estructura rígida luego de ser atravesada por el espermatozoide. Sin embargo, un hecho que es absolutamente destacable es que en la fase de mórula todas las células son “totipotenciales”, es decir que todas y cada una de ellas tiene la capacidad de dar origen a cualquier tejido, órgano, o incluso a un organismo completo.

3. La blástula

Óvulo fecundado con dos núcleos, el materno y el paterno, complementa la información genética. Más adelante, los núcleos se fusionarán para formar un cigoto.

2. La mórula Una vez que se ha formado el huevo o cigoto, este continuará su viaje a través de las trompas de falopio, de modo que luego de aproximadamente 24 horas sufrirá su primera división celular (y pasará de una única célula a dos), lo cual marca el inicio del etapa de mórula.

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Luego de 24 horas adicionales, la masa sólida de 64 células que era la mórula comienza a ahuecarse en el centro debido a que el aumento del número de células hace cada vez más difícil que el oxígeno vaya desde la superficie del nuevo ser hasta su centro. La aparición de esta cavidad central (que en el futuro será la cavidad torácica, abdominal y craneana) marca el fin de la fase de mórula y el inicio de la blástula. En esta etapa, la zona pelúcida ya ha desaparecido completamente, lo cual hace posible que el organismo pueda crecer rápidamente.

Proceso de anidación de la blástula Durante la fase de blástula, el nuevo organismo abandona las trompas de falopio e ingresa a la cavidad uterina con el fin de realizar el proceso de anidación, el cual consiste en que: (i) El organismo se adhiere a los tejidos uterinos maternos (en particular al endometrio), los cuales se encuentran especialmente engrosados producto de la acción hormonal. (ii) Luego, gracias a la acción del trofoblasto (un tejido derivado del propio embrión), el nuevo ser perfora el endometrio y genera lagunas que se llenarán de sangre cuando el trofoblasto rompa las paredes de los vasos sanguíneos uterinos. La anidación es un proceso vital para el embrión, al punto que no todos logran hacerlo, ya que mediante este se obtienen el oxígeno y los nutrientes necesarios, ya que a esta altura las reservas depositadas por la madre en el óvulo ya son muy escasas. Así, a lo largo de la etapa de blástula, el organismo se convierte en una esfera hueca al centro y se inserta en los tejidos maternos.

Proceso de anidación durante la blástula, en donde el nuevo organismo se vuelve una esfera hueca al centro.

Una característica común de la etapa de la blástula es que se compone de una capa de blastómeros conocida como el blastodermo, que rodea una cavidad interior central (blastocele). En los mamíferos, la blastulación conduce a la formación del blastocisto, en lugar de la blástula. Este contiene un embrioblasto (o masa celular interna) que con el tiempo dará lugar a las estructuras definitivas del feto, y el trofoblasto, que va a formar los tejidos extraembriónicos. 4. La gástrula Luego de que el embrión ha anidado, un grupo de sus células superficiales se pliega sobre sí misma e ingresa profundamente al interior del embrión has-

ta originar una segunda capa interna y luego entre ambas formarán una tercera capa, lo que resulta en el endodermo, mesodermo y ectodermo, nombres debidos a su ubicación de adentro hacia fuera. Así, en la gastrulación, la esfera simple que era la blástula se transforma en una esfera de tres capas. El inicio del proceso de plegamiento marca el fin de la fase de blástula. Sección transversal de la blástula Blastocele Arquenterón Endodermo Ectodermo Blastoporo Blastocele

Gastrulación

Gástrula

La gástrula es una de las etapas más importantes del desarrollo embrionario, ya que en ella, la monocapa blastular se trasforma en una tricapa. Asimismo, las células dejan de ser totipotenciales y se especializan. A partir de cada capa se originará una familia concreta de tejidos (ver tabla) y aparece el sistema digestivo bajo la forma de arquenteron o estomago primitivo. Capa Gastrular

Futuros tejidos

Endodermo

Sistemas digestivo, respiratorio, reproductivo, etc.

Mesodermo

Sistemas muscular, óseo, sanguíneo, etc.

Ectodermo

Sistema nervioso, piel, etc.

Es en esta etapa que aparecen los primeros progenitores neuronales, los cuales darán origen ya sea a células epiteliales o a neuronas. En este sentido, cabe resaltar que la piel y las estructuras nerviosas comparten un origen común (ectodérmico) al punto que muchas malformaciones nerviosas suelen estar acompañadas de trastornos en la pigmentación o de la estructura cutánea.

El DESARROLLO INICIAL DEL SISTEMA NERVIOSO A tan solo tres semanas después de la concepción, el sistema nervioso empieza un largo proceso de crecimiento y desarrollo. Desde el útero materno, el cerebro estará influenciado por factores genéticos y ambientales. 7

5. La néurula Luego de que el embrión se ha trasformado en una esfera de tres capas, el ectodermo (la más externa de dichas capas) sufre una serie de transformaciones que se aprecian en la ilustración abajo planteada: primero, un grupo de sus células se diferencia en neuronas (mientras que el resto se transforma en piel), las cuales se agrupan y forman la placa basal, que en el futuro se convertirá en todo el sistema nervioso. A continuación, dicha placa comienza un proceso de invaginamiento en el que se separará de la superficie y formará, por un lado, el tubo neural (que se volverá el SNC), y por otro las crestas neurales (que se transformarán en el SNP). La aparición de este surco de invaginación de la placa basal marca el fin de la fase de gástrula y el inicio de la etapa de néurula. Placa neural Notocorda Pliegue neural Placa neural

Surco neural Cresta neural

Epidermis Tubo neural

El proceso de transformación de una célula del ectodermo -ya sea en tejido epitelial o nervioso- no es un mecanismo azaroso, sino que se encuentra determinado por la presencia de la notocorda (que es una estructura que aparece en paralelo, en el mesodermo), la cual emite una serie de hormonas que provocan que todo el ectodermo suprayacente se transforme en neuronas. Esto fue demostrado en experimentos en los que a embriones de rana se les trasplantó una segunda notocorda (proveniente de otra rana) y en consecuencia se provocó la aparición de un segundo sistema nervioso. Además de formarse el tubo neural, durante la fase de néurula todos los futuros órganos embrionarios comienzan su desplazamiento y/o orientación hacia sus lugares finales, de modo que si bien por ejemplo aún no existen los brazos, ya hay un territorio embrionario en donde se han acumulado todas las células que en el futuro darán origen a estas extremidades,

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como se ve en la ilustración. Se cree que el posicionamiento de los órganos se encuentra determinado por una familia de genes denominada HOX. Anterior Ojo

Ojo

Miembro anterior

Miembro anterior

Miembro posterior

Miembro posterior Posterior

Luego de que el tubo neural se ha formado, este se diferencia en dos zonas: la primera, ubicada en la región posterior, que se caracteriza por tener un crecimiento lento y en forma tubular que será la futura médula espinal; y la segunda ubicada en la región cefálica, caracterizada por tener un proceso de crecimiento mucho más acelerado; en ella se forman las vesículas cerebrales, que serán el futuro encéfalo. Debemos recordar que el tubo neural es una estructura hueca, de manera que el espacio interior corresponde al futuro sistema ventricular, que es el que genera y transporta el líquido céfalo-raquídeo entre el encéfalo y la médula. Durante la fase más tardía de la néurula, el encéfalo se forma a partir de vesículas, las cuales primero son 3 y luego 5, de modo que el cerebro proviene de la vesícula denominada telencéfalo, el diencéfalo de la vesícula del mismo nombre, el cerebelo proviene de parte del metencéfalo, y el tronco cerebral de las vesículas mesencéfalo, metencéfalo y mielencéfalo. Cada parte se presenta en la ilustración a continuación. Es de esta forma que si bien el encéfalo no tiene aún su forma madura final, este ya presenta todos y cada uno de los primordios de sus componentes. 5 vesículas

3 vesículas Telencéfalo Prosencéfalo

Diencéfalo

Mesencéfalo

Mesencéfalo

Rombocéfalo

Metencéfalo Mielencéfalo Médula espinal

Curiosidades del cerebro Los genes HOX. En la década de los 80 se descubrió que las moscas tenían un conjunto de genes que determinaba la estructura de sus cuerpos, de tal modo que si dichos genes se alteraban, se podían obtener moscas con patas adicionales, ojos en donde debería haber alas, etc. Años después, estos mismos genes fueron descubiertos en seres humanos, y se pudo determinar que cumplían funciones similares: dirigir el “plan maestro” de construcción del cuerpo al determinar el número y el lugar en donde debe situarse cada uno de los órganos, tal como la posición de la cabeza o el número de dedos de la mano.

LAB DFD

DFD

corporal o incluso un organismo completo. Es de esta forma que si existe una bipartción temprana del embrión dando origen a dos organismos completos que serán exactamente igual al primero: un gemelo, pues ambos comparten el mismo material genético al provenir del mismo huevo o cigoto.

LAB

ANTP ANTP

Por otra parte los mellizos provienen de dos óvulos diferentes que fueron fecundados por dos espermatozoides diferentes, por lo que cada mellizo es tan similar al otro como cualquier par de hermanos. Los mellizos pueden incluso tener sexos diferentes.

ABD-B ABD-B

La “Eva Mitocondrial”. Debido a que el único aporte que hace el espermatozoide al huevo o cigoto es su núcleo, queda claro que todas nuestras mitocondrias provienen de nuestras madres (óvulo), y las de ella de nuestras abuelas y así sucesivamente hasta remontarnos a lo más remoto de nuestra línea materna. A partir de este criterio, un grupo de científicos analizó mitocondrias de personas provenientes de casi todas las etnias humanas para remontarse a lo más antiguo de sus líneas maternas. Sorprendentemente, este estudio sugirió que todos los seres humanos (o al menos sus mitocondrias) somos descendientes de una única mujer que vivió en África hace alrededor de 200 000 años.

El embarazo ectópico. El lugar de anidamiento o implantación del embrión suele ser el tercio medio del útero, ya que esta zona es especialmente rica en vasos sanguíneos y lo suficientemente flexible como para adaptarse a los requerimientos de cambio de tamaño que se dan como producto del crecimiento fetal. Cuando el anidamiento se produce muy lejos de esta zona (el embarazo ectópico), esto puede poner en peligro la vida de la madre; por ejemplo, cuando la implantación se da en los oviductos o trompas de falopio estas inevitablemente se romperán cuando el feto crezca.

Los gemelos. En la fase de mórula, cada una de las células (que pueden ser hasta 64) es capaz de generar cualquier tejido

Representación de la ubicación de un cigoto dentro de las trompas de falopio: un embarazo ectópico.

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tema 2. ¿QuÉ RELACIÓN HAY ENTRE LOS GENES Y LAS NEURONAS? Los estudios en el campo de la genética vienen demostrando que los genes contribuyen directamente con la construcción y desarrollo del sistema nervioso e influyen en el funcionamiento de las neuronas. Además, durante los últimos veinte años, las investigaciones dejan cada vez más en evidencia el panorama de influencia genética en la capacidad de aprender del cerebro humano.

IDEA PRINCIPAL Comprende como los genes afectan la construcción, funcionamiento y desarrollo del cerebro. Desarrolle habilidades cognitivas. Elabore un cuadro sinóptico en el que se especifiquen las funciones de los genes de las neuronas. Herramientas instrumentales. En un cuadro sinóptico se organizan las ideas de manera jerárquica, de izquierda a derecha o de arriba abajo, a través de llaves u otra representación gráfica.

Se cree que el número de genes (segmentos de ADN capaces de generar una característica como la de producir una proteína) que existe en cada una de las células del ser humano es entre 25 000 y 30 000; sin embargo, no todas las células utilizan todos los genes todo el tiempo. En este sentido, las células del hígado por ejemplo, utilizan una porción de estos genes, mientras que las células de la piel usan otra, de manera que es este uso diferencial del mismo material genético el que hace que cada célula sea diferente y esté capacitada para realizar una función distinta. De todas las células del cuerpo, las neuronas son las que usan el repertorio de genes más numeroso, aproximadamente 10 000, lo cual refleja la enorme complejidad que tienen. Los genes no ejecutan sus funciones de manera directa, ya que todo el tiempo se encuentran confinados al interior del núcleo celular. Para ejercer sus actividades, necesitan de mediadores (específicamente, el ARN) que le permitan la producción de proteínas, las cuales son, en la mayoría de los casos, las responsables directas de la ejecución de las funciones. Es de este modo que al mecanismo mediante el cual un gen determina la producción de una proteína (y por tanto ejerce su actividad) se le denomina expresión génica. ADN Regulación de la transcripción

Glosario ARN. Ácido ribonucléico, es un tipo de molécula que cumple varias funciones importantes, como mensajero, al copiar la información del ADN;, transportador de aminoácidos, al asociar el código con el aminoácido y organizador de proteínas, al actuar en la estructura de los ribosomas. Inervación. Acción del sistema nervioso en las funciones de los demás órganos del cuerpo.

Regulación del splicing

ARNm (Transcripción primaria)

NÚCLEO CITOPLASMA

Regulación del transporte ARNm estable Traducción Regulación de la transducción

Proteína

En la ilustración arriba planteada se presenta un diagrama de la expresión génica, mediante la cual un gen en el núcleo determina la producción de una proteína en el citoplasma celular al utilizar un mediador de ARN. Por su parte, las proteínas en las células nerviosas cumplen muchas funciones, ya que pueden actuar como: (i) Elementos estructurales para la construcción de las propias neuronas. (ii) Hormonas que promueven o inhiben el crecimiento de las neuronas y/o sus prolongaciones. (iii) Enzimas que participan en la fabricación de sustancias como los neurotransmisores. (iv) Señales que modifican la propia actividad celular y hacen que estas se activen, inactiven o incluso programen su autodestrucción. (v) Promotores de funciones complejas como la memoria, entre otros; de una forma que aún no comprendemos.

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Ampliación. Influencia de los genes en el cerebro. C

A

E

B D

F G

I

H

J

L

K U

N O

G

P

Ñ

Q R

8

1 9

2 10

T

S R X 3

X 5

4

Y 6

Genes que determinan elementos estructurales. Las sinapsis son situaciones en las cuales 2 o más neuronas entran en contacto con el fin de transmitirse información, bajo la forma más frecuente, utilizando neurotransmisores (NT). Cada sinapsis se encuentra formada por al menos una membrana presináptica (correspondiente a la neurona que envía el mensaje), un espacio sináptico y una membrana postsináptica (correspondiente a la neurona que recibe el mensaje). Si bien en la sinapsis las membranas físicamente no se tocan, estas se encuentran aseguradas/sujetadas (para que no se pierda el contacto) mediante una serie de proteínas conectoras, como se aprecia en la ilustración al inicio de esta sección, en donde las neuronas mantienen unidas a las membranas pre- y post- sinápticas gracias a un gran número de proteínas resultado de la acción de ciertos genes. Por lo tanto, una alteración en los genes que producen estas proteínas conectoras puede conllevar a una sinapsis menos eficiente. En este sentido, diversas investigaciones han podido relacionar enfermedades con mutaciones concretas en los genes de las proteínas de anclaje de las sinapsis. Por ejemplo, hoy se sabe que mutaciones en los genes SynCAM1, LRRTM, CNTNAP2 y L1CAM se encuentran asociadas a un incremento en la posibilidad de sufrir algunos síntomas o incluso padecer un trastorno del espectro autista. Asimismo, ciertas mutaciones en los genes que determinan la síntesis de las proteínas que conforman los canales iónicos de las neuronas conllevan indefectiblemente a la aparición de formas agresivas de epilepsia juvenil. Es así que los genes, al determinar la presencia de proteínas estructurales, pueden conllevar a un funcionamiento adecuado o no de las neuronas y a una enfermedad en particular.

(S) SynGAP (A) Presináptico (B) Dominio de PDZ (T) nNOS (U) Src (C) LIN10/MINT1 (D) LIN7 (V) PSD-95 (W) Erbin (E) LIN2/CASK M (X) Shank (F) Ephrin/EphR I (G) AMPAR (Y) Homer (Z) mGluR (H) Stargazin V ( I ) NMDAR (1) βPIX W (2) IRSp53 (J) K ch (3) Cortactina (K) Neuroligina (L) β-neurexin (4) Neurabina R Z (M) ERBb2 (5) IP3R Y (6) SER (N) GRIP X (7) Tamalina (Ñ) PICK1 (8) Densin-180 (O) AKAP79 (P) Kallarin-7 (9) CamKllα (Q) SPAR (10) F-actin Z 7 (R) GKAP Esta ilustración es solo para mostrar lo complejo que puede ser una conexión sináptica, la gran cantidad de proteínas que actuán en ella y por lo tanto, de genes que deben activarse y regularse.

Genes que promueven la actividad de enzimas en el cerebro. Para comunicarse, las neuronas hacen uso de neurotransmisores que usualmente se producen a partir de moléculas como carbohidratos o aminoácidos. Sin embargo, esta conversión no es fortuita, sino que es ejecutada por proteínas denominadas enzimas, que se caracterizan por su capacidad de transformar una molécula en otra y usualmente se disponen en cadenas, de manera que sucesivas enzimas transforman sucesivamente un mismo producto. Al igual que con las proteínas, las enzimas son generadas a partir de la información contenida en los genes, de modo que una alteración génica puede terminar afectando la producción de un neurotransmisor y conllevar a la aparición de alguna patología. En el cerebro, la única diferencia que existe entre el principal neurotransmisor inhibidor (GABA) y el principal excitador (glutamato) es la actividad de una enzima, la cual transforma el glutamato en GABA, como se ve en la ilustración abajo presentada. En este sentido, hoy se conoce de varias mutaciones en el gen de esta enzima que determinan que donde debería liberarse GABA para inhibir a algún grupo de neuronas, se libere glutamato y provoque el efecto contrario. Las mutaciones en el gen de esta enzima (gen GAD) están asociadas con formas hereditarias agresivas de epilepsia refractaria. Del mismo modo, hoy se postula que algunas formas de depresión o algunos de sus síntomas, se encuentran asociados a mutaciones en los genes involucrados en la producción de serotonina y dopamina. Ácido glutámico descarboxilasa (GAD)

Glutamato COO| NH3CHCH2CH2COO-

GABA NH3CHCH2CH2COO-

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Genes que promueven o inhiben el crecimiento de neuronas. En la década de los 60, se tenía bastante claro que las neuronas no crecían todo el tiempo (alargaban sus axones) sino que lo hacían en determinados momentos (en la vida embrionaria o luego de una lesión) y siempre siguiendo la misma ruta, que las llevaba al mismo objetivo de inervación.

Zona objetivo

Los activadores de genes (verde, factores que atraen y rojo, factores que repelen) son lo que hacen que crezcan las neuronas. A la izquierda cultivo de neuronas sin factor de crecimiento neuronal (NGF), a la derecha el mismo cultivo de neuronas, pero con factor de crecimiento neuronal.

Por ejemplo, cuando una persona se corta profundamente un dedo, este se queda paralizado, ya que las terminaciones nerviosas que controlaban los músculos se han roto en el corte; sin embargo, esta parálisis es temporal, ya que luego de algunos meses, las terminaciones nerviosas vuelven a crecer y llegan a casi los mismos puntos de los que se desconectaron al momento del corte, de modo que siempre una neurona motora reinerva el mismo músculo al cual estuvo conectada, sin que haya normalmente la posibilidad de que se equivoque e inerve un receptor sensitivo o incluso en un músculo diferente. Investigaciones posteriores pusieron en evidencia que las células nerviosas cuentan con genes que producen proteínas que actúan como factores de crecimiento (que se activan, por ejemplo, en la vida embrionaria o ante una lesión) y como factores de inhibición (que se activan cuando la neurona llegó a su objetivo y no necesita crecer más) y otros genes que producen proteínas que determinan el camino de crecimiento que seguirán las prolongaciones nerviosas. En otras palabras, y como se ve en la ilustración a la derecha, el crecimiento de la neurona se encuentra determinado por genes que definen la presencia de factores que lo atraen y otros que lo repelen. Cabe resaltar, que el crecimiento de un grupo de neuronas se da por la presencia de activadores de genes. En este sentido, hoy en día existen pruebas experimentales que sugieren que la esquizofrenia está relacionada con mutaciones puntuales en los genes que determinan la ruta de crecimiento de las neuronas que producen dopamina y serotonina, ya que en los cerebros de estos pacientes se suele encontrar un alto contenido de dopamina en áreas en donde normalmente no debiera haber nada y viceversa. Asimismo, hay evidencia similar que señala que ciertos tipos de epilepsia se deben al crecimiento inadecuado de neuronas liberadoras de glutamato.

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Genes relacionados a funciones complejas. Aunque hoy en día es polémico, estudios sugieren que ciertos rasgos complejos del comportamiento cerebral pueden estar relacionados con la presencia de determinados genes. De esta manera hoy se postula que varios cientos de genes están relacionados a coeficientes intelectuales altos o bajos, tendencias artísticas, capacidades de memoria o cálculo, entre otras. Sin embargo, ninguno de estos estudios ha sido totalmente aceptado por la comunidad científica; es más, también existen evidencias de que estas funciones dependen más del entorno que de la genética, la cual solo aporta ciertas tendencias y no es determinante. Aún hay un largo camino a ser investigado y comprendido, al que muchos padres y educadores están atentos a las nuevas evidencias.

Para entender estas cuestiones más complejas acerca de la relación entre la genética y las funciones del cerebro, las investigaciones en el campo de la neurociencia educacional podrán abrir nuevas luces para estos postulados. Investigaciones con marcadores genéticos proporcionarán grandes oportunidades para entender la raiz biológica del desarrollo y del aprendizaje (Plomin et al, 2007), de la misma forma en que las investigaciones en epigenética vienen entendiendo cada vez mejor el impacto que tiene el ambiente en la expresión e interacción de los genes. Todo ello, nos permitirá entender los efectos de los genes y el ambiente en el aprendizaje, en el desarrollo y en la conducta humana.

Genes que promueven la supervivencia o muerte neuronal. Las neuronas son células que han perdido casi por completo la capacidad de reproducirse. En concreto, el número de neuronas a través de la vida de un ser humano disminuye día a día, al punto que un recién nacido tiene un número significativamente mayor de neuronas cuando se le compara con las que posee un adulto. En este sentido, la muerte de neuronas es un mecanismo normal y necesario para el desarrollo del cerebro, ya que usualmente tienen un programa genético que les indica que deben morir cuando no son necesarias o tienen un funcionamiento inadecuado.

La muerte celular programada o apoptosis, se encuentra determinada por diversos genes como el bcl-2, y se ha descubierto que cuando las neuronas dejan de expresar este gen, mueren, mientras que cuando lo sobreexpresan, tienen una vida más prolongada. Un caso opuesto es el del gen p53, que cuando se expresa, inicia una cascada de reacciones que determinan la muerte de la neurona, y cuando está sin expresión, la célula puede vivir sin problemas. Es así que la vida de una neurona está determinada por el balance entre una serie de genes que inducen su muerte y otros que inducen su sobrevivencia. Así, mediante el mecanismo de apoptosis, las neuronas mueren y sus materiales son reabsorbidos, como se ve en la ilustración.

La ilustración grafica el proceso de muerte y reabsorción de neuronas.

Curiosidades del cerebro El gen de la memoria En el año 2005, un grupo de científicos alemanes descubrió el gen KIBRA mediante una serie de experimentos en los que se reclutaron a 350 personas a las que primero se les practicó varios test de memoria para clasificarlas según sus resultados en “buenas” y “malas” personas para recordar, y luego se les hizo un análisis genético que determinó que las buenas personas para recordar tenían una forma del gen KIBRA y las malas perosnas para recordar otra forma diferente. Es más, ese mismo año se determinó que en los seres humanos el gen KIBRA se expresa únicamente en el hipocampo, región cerebral asociada a la memoria. En la ilustración, la ubicación del hipocampo en el cerebro.

Hipocampo

Para saber más… Haz las siguientes búsquedas en internet y elabora resúmenes o cuadros sobre lo que has encontrado. --Acerca de las principales enfermedades genéticas del sistema nervioso. --Acerca de la relación existente entre el trastorno del espectro autismo y genes específicos. --Acerca del descubrimiento del nerve growth factor. --Acerca de enfermedades neurológicas asociadas a trastornos metabólicos. --Acerca la relación existente entre genes e inteligencia.

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tema 3. ¿QUÉ MECANISMOS CELULARES SUSTENTAN LA ARQUITECTURA CEREBRAL? La arquitectura del cerebro empieza a construirse en el vientre materno, gracias a un proceso que involucra a una programación genética y a las células nerviosas, las neuronas, que lejos de ser entes estáticos, enfrentan grandes desafíos desde el inicio de su existencia como la proliferación, la migración, la especialización y la mielinización, mecanismos que permitirán que el SNC y el cerebro sean altamente funcionales.

IDEA PRINCIPAL Comprende el proceso por el cual las neuronas se reproducen, crecen, migran y se diferencian. Desarrolle habilidades cognitivas. Realice un diagrama en el cual se grafiquen los procesos planteados en este tema. Herramientas instrumentales. Un diagrama es una ilustración simplificada que muestra los aspectos más importantes de un tema o de un proceso.

Glosario Células progenitoras. También llamadas células madre, son aquellas que aún no se han diferenciado completamente y que por ende tienen la capacidad de dividirse indefinidamente y diferenciarse en uno o más tipos celulares específicos.

Como ya habíamos adelantado, el cerebro se desarrolla a partir de una vesícula embrionaria (formada al final de la etapa de néurula) que recibe el nombre de telencéfalo (la misma que se deriva de una vesícula anterior, llamada prosencéfalo). Al observar más detenidamente el telencéfalo, veremos que tiene la forma de un par de bolsas (cada una, un futuro hemisferio cerebral) en donde las paredes se encuentran formadas por “células progenitoras bipotenciales” y un espacio interno que será el futuro sistema ventricular, como se ve en la ilustración.

A C

B

(A) Telencéfalo (B) Diencéfalo (C) Prosencéfalo

Las células progenitoras bipotenciales darán origen a todas las células nerviosas cerebrales ya que luego de algunos días se diferenciará en dos poblaciones celulares que expresan genes distintos, por lo que tienen funciones y formas diferentes: las células progenitoras neuronales dan lugar a todos los tipos de neuronas cerebrales, y las células progenitoras gliales, por su parte, a casi todas las glías (células nerviosas que se encargan de la manutención de las neuronas). Así, transforman rápidamente a la bolsa de una sola capa que era el telencéfalo, en un manto grueso de células progenitoras neurales y gliales. A continuación, las células progenitoras neuronales sufren una segunda diferenciación, mediante la cual dan origen a dos tipos celulares: nuevas células progenitoras neuronales iguales a sus madres, las mismas que tienen la capacidad de reproducirse y diferenciarse al concentrarse en la zona más cercana a los ventrículos; y una nueva línea de células llamadas neuroblastos (neuronas inmaduras), las cuales carecen de la capacidad reproductiva y se posicionan lejos de la zona ventricular. Progenitor neural

Puede reproducirse

Neuroblasto No puede reproducirse

Progenitor neural

Glia radial

Puede reproducirse

Oligodendrocito

No puede reproducirse

Progenitor glial

Glía radial

Astrocito

No puede reproducirse

Paralelamente, las células progenitores gliales han comenzado a dividirse y diferenciarse en varios tipos de células: los oligodendrocitos, responsables de los procesos de mielinización; los astrocitos, responsables de los procesos de transporte de nutrientes y oxígeno a las neuronas; las glías radiales, que marcan el camino para la migración celular, etc. En la ilustración de la página siguiente se aprecia la zona ventricular (zona más cercana a los ventrículos), en donde se produce una gran proliferación y diferenciación neuronal. 14

Ampliación. El proceso de formación de la corteza. Teniendo presente lo antes descrito, durante las primeras etapas de la formación cerebral, la zona cercana a los ventrículos cerebrales es rica en células madre y por ende es la región en donde se obtienen las neuronas necesarias para construir el cerebro.

roblastos recién creados se desplazan desde los ventrículos hacia, por ejemplo, la corteza cerebral, en donde se contactan con la glía radial, en la cual “trepan” para posicionarse en los lugares en donde se necesitan. La corteza cerebral se compone de 6 capas de neuronas, las cuales son, desde la superficie al interior: (i) molecular, (ii) granulosa externa, (iii) piramidal externa, (iv) granulosa interna, (v) piramidal interna y (vi) multiforme. Esto se debe a que la zona ventricular del cerebro (durante la fase embrionaria) pasa por periodos de proliferación y por tanto la migración de neuroblastos se da en forma de olas que terminan formando las capas de la corteza cerebral, la cual llega a crecer tanto que requiere de un espacio mayor a la cavidad encefálica y por ende no tiene otra opción que plegarse sobre sí misma para seguir su expansión. De esta manera, a partir de las 24 semanas de vida embrionaria aparecen las circunvoluciones, que no llegan a completarse sino hasta el momento del nacimiento. En este tiempo también surgen las fisuras del cerebro; la primera en aparecer es la fisura de Silvio. Sin embargo, el desarrollo del cerebro no se detiene con el nacimiento, sino que prosigue hasta la adultez.

Se observa la producción de neuroblastos (verde) en una región cerebral y su posterior migración hasta alcanzar a la glía radial (rojo) para su posicionamiento final.

Una vez que los neuroblastos aparecen, estos inician un proceso de migración que los lleva desde su lugar de origen hacia las zonas donde deben llegar, como se ve en la ilustración arriba planteada. Para realizar este recorrido, las neuronas son ayudadas por dos mecanismos: un conjunto de hormonas que las atrae o las repele y la glía radial que previamente ha aparecido y crecido como largas columnas que son utilizadas como rieles para el desplazamiento de los neuroblastos. Es así que los neu-

5 meses

6 meses

7 meses

Hay que tener presente que el cerebro de un recién nacido tiene una masa entre 300 y 400 g, mientras que en una persona adulta, dicho órgano alcanza aproximadamente 1450 g en el caso de los varones y 1350 g en el caso de las mujeres, por lo que surge la pregunta: ¿cómo es que el cerebro adulto casi quintuplica su masa, si el número de neuronas disminuye? La respuesta radica en que las neuronas no son las únicas células que componen el cerebro, sino que además de ellas (en realidad en un número mucho mayor, de casi 10 por cada neurona se encuentran las células gliales, y en especial los oligodendrocitos (células formadoras de mielina).

8 meses

9 meses

A los nueve meses el cerebro ya presenta surcos y pliegues. Posee tantas neuronas como un adulto.

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El camino de los neuroblastos. Una vez que los neuroblastos han alcanzado sus posiciones finales (luego de migrar, atraídos por hormonas y guiados por la glía radial), estos continúan su diferenciación y se convierten en neuronas propiamente dichas, las cuales se caracterizan por emitir largas prolongaciones celulares que se convertirán alternativamente en dendritas o axones y serán capaces de establecer contactos sinápticos.

Oligodendrocito

En la década de los 90 se encontró una sustancia química que únicamente puede ser incorporada al ADN cuando la célula se encuentra en proceso de duplicación (requisito indispensable para la división celular) y por ende esta sustancia es un excelente indicador de que una célula se está reproduciendo. En este contexto, un grupo de investigadores aplicó la sustancia química en cuestión a un grupo de pacientes y encontró que la misma se incorporó a neuronas localizadas tanto en el hipocampo (estructura asociada a la memoria) como en el rinencéfalo (asociado a la capacidad olfatoria). En consecuencia, se determinó que en los seres humanos las neuronas siguen reproduciéndose incluso en la edad adulta (lo cual antes se consideraba imposible), aunque en una cantidad mínima y limitadas a zonas específicas.

Sin embargo, para que las neuronas puedan transportar el impulso nervioso de manera eficiente, requieren (además del contacto sináptico) que sus axones se cubran de mielina, de modo que el cerebro gana masa (y por lo tanto, peso) por dos vías principales: la formación

Cabe destacar que este descubrimiento indica que la reproducción neuronal en adultos sí existe, de modo que hoy en día se desarrollan miles de investigaciones para tratar de potenciarla con el fin de dar tratamientos novedosos contra patologías como los infartos cerebrales, isquemias, entre otras.

Axones

Vaina de mielina

Curiosidades del cerebro La importancia de la mielinización La mielina es una sustancia totalmente imprescindible para el correcto funcionamiento de las neuronas, ya que esta permite que el impulso nervioso se propague con la potencia suficiente por largas distancias, haciendo funcionales los circuitos nerviosos. En el caso del famoso físico británico Stephen Hawking, quien sufre de una enfermedad desmielinizante que lentamente destruye sus células de Schawnn (que producen la mielina en su sistema nervioso periférico), se puede observar que esta condición ha provocado que sus neuronas periféricas gradualmente dejen de funcionar y lo dejen insensible y paralítico, mientras que su capacidad mental se mantiene intacta, ya que la mielina de su encéfalo se encuentra incólume, pues proviene de un tipo de célula diferente: los oligodendrocitos.

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de nuevos contactos sinápticos y la mielinización de los axones que participan de dichos nuevos contactos sinápticos. Pero el proceso de mielinización sigue hasta la adolescencia, cuando el cerebro alcanza su tamaño y peso definitivo. En la ilustración se muestra la mielinización hecha por un oligodendrocito.

Infografía. LA CONSTRUCCIÓN INICIAL DEL SISTEMA NERVIOSO 5 vesículas

3 vesículas Telencéfalo Prosencéfalo

Diencéfalo

Mesencéfalo

Mesencéfalo

Rombocéfalo

Metencéfalo

Neuronas

Mielencéfalo Médula espinal

Paso 1. El tubo neural pasa de un estado de 3 a otro de 5 vesículas en donde el telencéfalo es el futuro cerebro.

Célula neuroepitelial

Progenitores intermedios

Glía radial o neurogliocito radial

Paso 2. En las paredes del telencéfalo, los progenitores gliales y neurales comienzan a proliferar.

Paso 3. Una vez producidos los neuroblastos a partir de los progenitores neurales, estos migran a través del cerebro en oleadas, para luego diferenciarse.

4 meses

8 meses

6 meses

7 meses

9 meses

Axones

Oligodendrocito

Paso 4. La corteza se expande mientras llegan más neuroblastos, de modo que en la semana 6 aparecen las primeras circunvoluciones.

Vaina de mielina

Paso 5. Cuando las neuronas llegan a sus ubicaciones finales, comienzan a establecer nuevos contactos sinápticos y a mielinizarse en un proceso que sigue durante años.

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tema 4. ¿CÓMO LA PLASTICIDAD NEURONAL PUEDE AJUSTAR EL PLAN ARQUITECTÓNICO DEL CEREBRO? El cerebro es el único órgano que va a esculpirse a sí mismo, utilizando por un lado, capacidad y recursos propios; y por otro lado, dejándose modelar por las experiencias.

IDEA PRINCIPAL Comprenda los mecanismos de plasticidad neuronal, potenciación de largo plazo e inhibición de largo plazo. Desarrolle habilidades cognitivas. Elabore un mapa mental con ejemplos sobre cada uno de los mecanismos descritos en el tema. Herramientas instrumentales. El mapa mental es la herramienta de organización gráfica más versátil, pues a través de dibujos y enlaces radiales recrea las conexiones que hace el cerebro para aprender o repasar nuevos temas.

GLOSARIO Electrodos celulares. Instrumentos muy finos que miden el paso de la corriente eléctrica en neuronas individuales. Excitatoria. Dícese de las neuronas, aquellas que son capaces de provocar un impulso nervioso en una segunda neurona.

Aunque el cerebro tenga una programación propia para construirse y desarrollarse, las investigaciones vienen demostrando que de igual forma él puede ser notablemente sensible a las interacciones con el medio, hasta tal punto de dejarse modelar morfológicamente y funcionalmente por las experiencias. Vale preguntarse, entonces: ¿de qué manera, o a través de qué mecanismo el cerebro puede remodelarse o reajustar su diseño arquitectónio? ¿Y frente a qué factores? Al fenómeno que demuestra la capacidad del cerebro de cambiar y reorganizarse en respuesta a algún estímulo o input, desde una fuente interna o externa, modificándose y reajustando sus circuitos neurales, se le llama plasticidad neuronal. Para ilustrar dicha plasticidad del cerebro, piense que luego de un accidente, el cerebro no produce un número significativo de neuronas que sea capaz de restablecer las funciones perdidas, sino que con el fin de recuperar estas funciones, las neuronas de las áreas circundantes a la lesión se “desprograman” y toman las funciones de las áreas perdidas (se reprograman), de modo que el tiempo que demoran en aprender las funciones es el tiempo que demora el cerebro en restablecerse de la lesión. Físicamente, este proceso supone la formación y modulación de nuevas sinapsis y en paralelo a la eliminación de otras tantas conexiones, lo cual le permite a la neurona formar parte de un nuevo circuito y modular una actividad nueva. En la imagen a la derecha se presentan cuatro autorretratos hechos a lo largo de 8 años por un mismo artista víctima de un infarto cerebral, que muestran cómo el paciente progresivamente recuperó sus funciones gráficas. La plasticidad cerebral no es un mecanismo creado para restaurar funciones perdidas, sino que es un fenómeno que ocurre a diario en cerebros totalmente sanos que requieren que sus neuronas adquieran nuevas funciones o modulen las funciones preexistentes. Es más pronunciada en niños que en adultos, ya que los primeros poseen muchos circuitos cerebrales que aún se encuentran “en aprendizaje”, por lo que no han adquirido modos de funcionamiento definitivo que sean difíciles de reprogramar, cosa que sucede en los adultos, para adquirir un nuevo modo de trabajo. De las funciones más complejas del cerebro que dependen en mayor grado de su capacidad plástica, merecen especial destaque el aprendizaje y la memoria. En este sentido, se hace necesario entender a dos importantes procesos que subyacen a la plasticidad neuronal: la potenciación a largo plazo y la inhibición a largo plazo. Lea con atención la ampliación de tema.

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Ampliación. Mecanismos de plasticidad neuronal. Potenciación a largo plazo.

Uno de los descubrimientos conceptualmente más importantes del siglo pasado fue que la manera en la que se comunican dos neuronas no es estática, sino que una vez establecida la conexión, esta puede cambiar (modularse) a través de la propia actividad de las neuronas que se están comunicando. En un famoso experimento, se pusieron electrodos celulares en dos neuronas del hipocampo, de modo que con un electrodo se estimulaba una primera neurona hipocampal para que a su vez esta estimulase a una segunda neurona cuya respuesta era verificada y calculada a través de un segundo electrodo. Para su sorpresa, descubrieron que mientras más veces estimulaban a la neurona 1 para provocar una respuesta en la neurona 2, menos energía eléctrica se necesitaba aplicar a la neurona 1 para que la estimulación fuera exitosa. Dicho de otro modo, parecía que la ocurrencia de una primera estimulación facilitaba la ocurrencia de una segunda, la segunda de una tercera y así sucesivamente (como se aprecia en la ilustración): este grupo científico descubrió que al menos en el hipocampo, la repetida actividad de un circuito cerebral hace más fácil y sensible su actividad posterior. Estudios posteriores demostraron que a escala celular, lo que ocurre es que la repetitiva estimulación sináptica provoca un cambio en los niveles de calcio y magnesio intracelulares, los mismos que a su vez afectan a unos receptores denominados NMDA que indirectamente originan que, por un lado, en la neurona presináptica haya mayores reservas de neurotransmisores, y por otro que en la neurona postsináptica cada vez haya una mayor cantidad de receptores de neurotransmisor, de modo que estos cambios en las neuronas pueden durar por prolongados periodos de tiempo siempre que estas “recuerden” que eran especialmente sensibles a determinados estímulos.

Estado inicial

1 semana después Estimulación repetida LTP

Ca2+

En el estado final, una semana después, se observa un incremento en la región presináptica de un mayor número de vesículas conteniendo neurotransmisores, así como un mayor número de receptores para los neurotransmisores en la región postsináptica. También se da un incremento de calcio, que activa a que las vescículas liberen los neurotransmisores. Todo esto favorecería la respuesta al reducir el umbral requerido para darse.

Ca2+

Como hemos visto, esta amplificación de la sinapsis fortalece aún más la transmisión. Además de este cambio en el complemento de los receptores observado en la membrana postsináptica, la evidencia sugiere que las sinapsis se pueden dividir por la mitad tras la inducción del Potencial a largo plazo, lo que incrementa y forma sitios de contactos sinápticos diferentes.

Para saber más LA PLASTICIDAD CEREBRAL EXPECTANTE DE LA EXPERIENCIA Al investigar cómo se da el fenómeno de la plasticidad cerebral, Bill Greenough y colegas, explican que pareciera que el sistema nervioso en su proceso de desarrollo, estuviera en la expectativa de encontrar determinados estímulos que pudieran contribuir con su funcionalidad, de tal forma que estos, a través de las experiencias, ayudarían a afinar determinados circuitos neurales. A este tipo de plasticidad que subyace a periodos críticos en el desarrollo, en el que el cerebro está a la espera de que se produzcan unas experiencias determinadas, Greenough denominó plasticidad cerebral expectante de la experiencia. Desde una perspectiva evolutiva en algunas especies, incluyendo a los seres humanos, el sistema nervioso ha desarrollado mecanismos neurales para aprovechar los estímulos y las experiencias del ambiente ecológico para que se pudieran conformar, refinar y cablear determinados circuitos neurales, como es el caso de los circuitos de la visión, audición y movimiento, por ejemplo. Este tipo de plasticidad cerebral permitirá que se adquieran las habilidades propias de la especie. 19

Inhibición a largo plazo.

De forma contraria a lo que ocurría con la potenciación a largo plazo, en los años 70, otro grupo de investigación descubrió (también en el hipocampo cerebral) que si se estimulaba muy lentamente un circuito de neuronas durante un prolongado periodo de tiempo, se provocaba que la eficiencia de sus respuestas sinápticas disminuyese: parecía que mientras más se entorpeciese la sinapsis, esta se iba haciendo menos eficiente. La falta de uso de una sinapsis la debilitaba progresivamente hasta llegar a un momento en la que perdía su viabilidad, y la conexión dejaba de funcionar.

Cuando estos mecanismos fueron descubiertos, se pensó que representaban las bases biológicas de la memoria, dado que “el hecho de que la repetición de una sinapsis facilite su reacción y la falta de repetición entorpeciese su reacción” sonaba similar a que “la repetición de una información facilitaba su evocación mientras que la falta de repetición hacía que esta se olvidase”. Por ello, a los pocos años surgieron evidencias científicas sólidas que demostraban que los fármacos que afectaban la actividad de los receptores de NMDA tenían potentes efectos sobre ciertos tipos de memoria.

Al igual que con la potenciación de largo plazo, la inhibición de largo plazo también requiere de una alteración en los niveles de calcio y magnesio dentro de las neuronas, lo cual a su vez afecta los receptores NMDA y origina una disminución en el número de receptores para el neurotransmisor, lo cual entorpece la comunicación sináptica durante un periodo de tiempo. Es como si el circuito de neuronas “olvidara” o se hiciera menos sensible a los estímulos a los cuales antes respondía sin problemas, como se ve en la ilustración.

Sin embargo, hoy sabemos que si bien esta situación es importante dentro de los mecanismos de la memoria, no es la base de la misma, ya que no todas las áreas involucradas en estos procesos tienen las formas (al menos hasta el momento no se ha demostrado que sea así) de potenciación e inhibición de larga duración. Es más, hoy se conocen formas de memoria que no se ven alteradas por fármacos que afecten a los receptores NMDA, por lo cual la búsqueda de las bases moleculares que integren toda la memoria aún sigue en marcha.

Vesículas con neurotransmisor glutamato

Glutamato Receptores NMDA

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Glutamato Receptor NMDA

La sumación de sinapsis y circuitos neuronales. Poco después de haberse descubierto la sinapsis a mediados del siglo pasado, los científicos notaron que la activación de una sola de estas estructuras no era suficiente para activar una respuesta en una segunda neurona, sino que se requería de la suma de varias sinapsis para que estas puedan efectivamente provocar una respuesta. Dicho de otra manera, la generación de un impulso nervioso en una segunda neurona requiere de la suma de múltiples sinapsis diferentes, ya sea que se sumen las sinapsis que se dan en un espacio territorialmente cercano (“sumación espacial”), o que se sumen las sinapsis que se dan casi de forma simultánea en el tiempo (“sumación temporal”). También al poco tiempo de descubrirse la sinapsis, se puso en evidencia que no todas las sinapsis eran de naturaleza excitatoria, sino que un grupo importante de ellas eran inhibitorias (que evitaban o incluso interrumpían un impulso nervioso en una segunda neurona), de tal modo que la respuesta de una neurona que se está estimulado (un impulso nervioso, el potencial de acción) resulta del balance integral (suma total) que se da entre las sinapsis excitatorias e inhibitorias que llegan a dicha neurona en un momento determinado, como se representa en la ilustración. Es de esta manera que surge el concepto de los “circuitos neuronales”, ya que se evidenció que las neuronas funcionan realmente como circuitos, en donde cada una de ellas trabaja como una central que integra los estímulos provenientes de muchas otras y genera una señal que afectará a otra neurona de forma paralela a otras señales nerviosas.

Potencial postsináptico excitatorio.

A

Potencial postsináptico inhibitorio.

A A

C

B

D

E

(A) Input presináptico (excitatorio) (B) Input presináptico (inhibitorio) (C) Célula postsináptica (D) Zona “gatillo” (E) Potencial de acción

En la ilustración se observa como hay una suma y restas de potenciales de las sinapsis. Están las que suman o excitatorias (+) y las que restan o inhibitorias (-), de esto dependerá que se dispare o gatille la respuesta.

Por todo lo antes expuesto, las neuronas no pueden ser consideradas como entes estáticos que siempre reciben y envían señales de la misma forma, sino que en realidad son dinámicas y con múltiples formas de modular sus respuestas, de tal manera que incluso una repetida actividad neuronal es capaz de modularse a sí misma y optimizarse.

Para saber más LA PLASTICIDAD CEREBRAL DEPENDIENTE DE LA EXPERIENCIA La plasticidad cerebral dependiente de la experiencia, por otro lado, es el mecanismo a través del cual el cerebro depende de experiencias individuales para seguir su desarrollo hacia la plena funcionalidad. Para Greenough, este tipo de plasticidad está vinculada a mecanismos neurales que subyacen a la capacidad de un individuo para aprender a partir de sus propias experiencias personales. Estaría vinculada a la formación de nuevas sinapsis y al aumento de la eficacia de las sinapsis existentes. La plasticidad cerebral dependiente de la experiencia va a permitir que ocurran aprendizajes específicos, y ocurre durante toda la vida, permitiendo que el ser humano se vaya adaptando a nuevos contextos personal social y cultural. Para saber más… Haz las siguientes búsquedas en internet y resúmelas para ampliar tus conocimientos sobre los temas. --Acerca de los factores que afectan la plasticidad cerebral. --Sobre los efectos de suprimir el potencial a largo plazo. 21

IMPLICANCIAS PEDAGÓGICAS. Recomendaciones para promover el desarrollo del cerebro

IDEA PRINCIPAL Conozca formas de promover el desarrollo del cerebro. Desarrolle habilidades cognitivas. Analice las propuestas y determina cuáles pueden incorporarse a tu quehacer educativo. Herramientas instrumentales. Un análisis consiste en tomar cada elemento del concepto y asimilarlo para comprender la magnitud y las relaciones que se establecen dentro del mismo.

Es necesaria una buena y correcta orientación preconcepcional y prenatal. Desde el vientre materno el sistema nervioso y el cerebro empiezan un largo camino de crecimiento y desarrollo. Son varios los factores que influirán en en este proceso, como hemos visto, la genética, el ambiente, las experiencias, el buen funcionamiento de los circuitos neurales, la plasticidad, entre otros. En este sentido, cada vez se hace más necesaria la difusión de conocimiento relevante para que padres y educadores puedan comprender y colaborar con este proceso. En el caso de mujeres que se encuentren en periodo de gestación, se debe evitar el consumo de cualquier sustancia (medicamentos, drogas, estimulantes, etc.) que pueda afectar al desarrollo normal del feto. Asimismo, se debe procurar consumir cantidades adicionales de hierro (para evitar la anemia materna) y vitamina A, la cual se ha probado que es un factor que ayuda a prevenir diversos tipos de malformaciones en el embrión en desarrollo. Por ende, ante la mínima sospecha de embarazo, se deben modificar los hábitos maternos para comenzar a construir de forma adecuada el primer entorno del ser humano. En la imagen se presentan alimentos ricos en vitamina A; en general, las frutas y verduras verdes y anaranjadas son ricas en esta vitamina. El embarazo siempre debe ser monitoreado a través de exámenes periódicos que incluyan ecografías, evaluaciones hormonales, mediciones de tolerancia a la glucosa, determinación del ritmo cardiaco y movimientos fetales a fin de identificar y corregir cualquier problema que pueda tener el feto. Asimismo, se debe prevenir la presencia de cualquier infección vaginal, ya que puede ocasionar problemas futuros, especialmente al momento del nacimiento.

La ecografía es un procedimiento no invasivo que permite examinar al feto y determinar: que todo vaya normalmente en su desarrollo, la edad del bebe, su frecuencia cardiaca, si es un embarazo simple o múltiple, la posición del feto, su sexo y evaluar la placenta y líquido amnióticos, entre otras posibilidades. 22

Que las experiencias de aprendizaje sean de calidad. Como se ha visto anteriormente, el desarrollo y crecimiento cerebral son fruto de una programación genética sumada a las influencias del ambiente. La plasticidad del cerebro, tanto de tipo expectante como de tipo dependiente de la experiencia, debe llamarnos la atención para la calidad del entorno donde crecen y se desarrollan nuestros niños y niñas, y para el perfil de adulto que los educa. Lejos de pensar que por dicha plasticidad los padres o educadores deben planificar un sinnúmero de experiencias o actividades, temerosos que pasen los momentos que el cerebro debe aprender algo en especial, como hablar un segundo idioma por ejemplo, lo adecuado sería pensar en la calidad de las mismas y la coherencia entre la propuesta de aprendizaje y la etapa del desarrollo en la cual se encuentran los niños, niñas y adolescentes. No hay evidencia científica que demuestre que más estimulación o más actividad durante un periodo crítico sea buena.

Estar atentos a las diferentes situaciones, circunstancias o condiciones que pueden modificar la arquitectura cerebral. El desarrollo cerebral empieza mucho tiempo antes del nacimiento y sigue por varios años en la vida, hasta el inicio de la adultez. Bajo la influencia de componentes genéticos y ambientales el cerebro se va modelando y una persona en especial, única, se va desarrollando. Durante este largo proceso, algunas circunstancias pueden influenciar y modificar de forma casi definitiva el diseño arquitectónico inicial. Entre ellas, podemos mencionar la alimentación, la deprivación sensorial intensa, la exposición a sustancias tóxicas, el maltrato, la negligencia, entre otras. Cabe resaltar que a esto se le debe sumar las variables de frecuencia, intensidad y duración del estímulo así como en qué etapa del desarrollo ocurrió. Las evidencias científicas han demostrado que cuanto más inmaduro es el cerebro, más vulnerable será a algunos componentes, como por ejemplo, a las sustancias químicas - que se pueden encontrar en el agua (como el mercurio), en la nicotina, en la cocaína, en los componentes químicos de los medicamentos. Ya se sabe que algunas de estas sustancias químicas, administradas durante la gestación, pueden causar consecuencias devastadoras en el desarrollo de un ser humano, como fue el caso de la talidomida. Estar alertas a las circunstancias de riesgo, cuidar la salud y hacer prevención, son acciones indispensables para promover un buen proceso de desarrollo cerebral. 23

Autoevaluación 1. ¿En qué etapa(s) son totipotenciales las células y qué significa esto?

2. ¿Cómo se forma el tubo neural y a qué estructuras va a dar origen?

3. El proscencéfalo, ¿a qué estructuras da origen?

4. ¿Cuál es la importancia de conocer el proceso de desarrollo del sistema nervioso?

5. ¿Qué es un gen y cómo se expresa en las células humanas?

6. ¿De qué manera se relacionan los genes con las enfermedades mentales?

7. ¿Cómo se da el crecimiento de los axones de una neurona?

8. ¿Los genes pueden afectar funciones complejas del organismo como la memoria, el comportamiento y la inteligencia? Explica.

9. ¿Cómo se da el proceso de desarrollo del cerebro durante la gestación?

10. ¿Cuáles son los mecanismos de desarrollo cerebral que continuan luego del nacimiento?

11. ¿Cuál es la importancia de la mielina en el desarrollo cerebral?

12. ¿Cómo es la reproducción neuronal en los adultos?

13. ¿Cuál crees que es la principal función la plasticidad cerebral? ¿Cuáles son los factores que la afectan?

14. ¿Qué diferencias y similitudes existe entre la potenciación e inhibición a largo plazo?

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Organizador visual Etapas del desarrollo embrionario temprano.

Etapa 1. Huevo o cigoto. Comienza con la unión de los núcleos del espermatozoide y el óvulo.

Etapa 2. Mórula. Comienza con la primera división del huevo y cigoto y comprende las primeras divisiones celulares.

Etapa 3. Blástula. Al finalizar la mórula se forma una cavidad al centro del embrión, lo cual marca el inicio de la blástula.

Etapa 4. Gástrula. La blástula se pliega sobre sí misma y genera tres capas de tejido.

Telencéfalo Prosencéfalo

Diencéfalo

Mesencéfalo

Mesencéfalo

Rombocéfalo

Metencéfalo

Etapa 6. El tubo neural pasa de un estado de 3 a otro de 5 vesículas en donde el telencéfalo es el futuro cerebro.

Mielencéfalo

Hendidura neural

Tubo neural

Placa neural

Cresta neural

Etapa 5. Néurula. La capa más externa (ectodermo) de la gástrula se pliega sobre sí misma hacia dentro y da origen al tubo neural que luego, por medio de vesículas, dará origen al Sistema Nervioso.

Médula espinal Neuroblasto

Etapa 7. Los neuroblastos migran y con ayuda de las glías radiales o neurogliocitos radiales se van ubicando en su posición final.

I II

III

IV

V

Etapa 8. Cuando las neuronas llegan a sus ubicaciones finales se da la diferenciación y comienzan a establecer nuevos contactos sinápticos y a mielinizarse en un proceso que sigue durante años.

VI

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Referencias bibliográficas --SADLER, T.W. (2006). Embriología Médica de Langman. Buenos Aires: Médica Panamericana. --PINELL, J. (2006). Biopsicología. Madrid: Addison-Wesley. --AFIFI, A. (2006). Neuroanatomía Funcional. México, D.F.: Mcgraw-Hill / Interamericana de México. --FLORES, V. (2012) Embriología Humana. Madrid: Médica Panamericana. --SHATZ, C.J. (1992) The developing brain. Scientific American. --MARKHAM, J ; GREENOUGH W. (2004). Experience-driven brain plasticity: beyond the synapse. NIH. Neuron Glia Biol. 2004 November ; 1(4): 351–363. --BEAR, M., CONNORS, B., PARADISO, M. (2008) Neurociencia, La exploración del cerebro. Philadelphia: Lippncott Williams &Wilkins.

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Anotaciones

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MóDulo 04. ¿Qué cambios ocurren en el cerebro durante EL CICLO VITAL?

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BRAINBOX by Cerebrum © Fascículo I, Módulo 4 ¿Qué cambios ocurren en el cerebro durante el ciclo vital? Gerente general: Luís Fernando Ramírez Directora académica: Anna Lucia Campos Director editorial y diseño pedagógico: César Ruiz de Somocurcio Editora junior y corrección de estilo: Rosalí León Ciliotta Autores: Anthony Ariza y Anna Lucia Campos Ilustración: Elsa Herrera-Quiñónez Diseño gráfico y diagramación: ma+go Primera edición: febrero de 2013 Hecho depósito legal en la Biblioteca Nacional: 2012 - 15430 ISBN: 978-612-46015-1-4 ISBN: 978-612-46015-2-1 Prensa y preprensa Cecosami Calle Los Plateros Nº142 Urb. El Artesano - Ate Vitarte Impreso en Perú / Printed in Peru Tiraje: 2000 Derechos reservados y de edición © Cerebrum SAC – Centro Iberoamericano de Neurociencias, Educación y Desarrollo Humano Caminos del Inca 1325, Santiago de Surco Lima, Perú

Programa de Formación en Neuroeducación BRAINBOX ®

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Situación motivadora

El cerebro humano está en constante cambio.

2

Observa y recuerda

Neurodesarrollo y educación.

2

Recuperando conocimientos

Formación y crecimiento del cerebro.

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Tema 1 Ampliación

¿Qué acontecimientos son importantes para el desarrollo cerebral? Muerte celular programada: equilibrando el normal funcionamiento del SNC.

4 5

Tema 2 Ampliación

¿Qué tan vulnerable a efectos adversos es el cerebro en desarrollo? ¿Qué puede afectar al desarrollo del cerebro?

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Tema 3 Ampliación

¿Por qué la mielinización es tan importante para la maduración de un individuo? Las particularidades del sistema nervioso central.

8 9

Tema 4 Ampliación Curiosidades del cerebro

¿Cómo es el desarrollo cerebral durante la primera infancia? La infancia como base del mundo emocional y social del ser humano. Crecimiento y desarrollo del cerebro en la primera infancia.

10 11 11

Tema 5 Ampliación

¿Por qué algunos aprendizajes deben darse en la primera infancia? Los periodos sensibles.

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Tema 6 Ampliación Curiosidades del cerebro

¿Se sigue desarrollando el cerebro en la adolescencia? El cerebro en la adolescencia. Riesgos versus beneficios.

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Tema 7 Ampliación

¿Qué sucede en el cerebro adolescente? El desarrollo cerebral en adolescentes.

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Tema 8 Ampliación Curiosidades del cerebro

¿Envejece el cerebro? ¿Qué sucede en este tiempo? El envejecimiento cerebral prematuro. Recomendaciones para prevenir el envejecimiento.

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Tema 9 Ampliación

¿Es posible detener el envejecimiento cerebral? El envejecimiento cerebral en la enfermedad de Alzheimer.

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Tema 10 Ampliación

La Neurociencia Educacional, el ciclo vital y la impoprtancia de la primera infancia El cerebro y la fase de maduración sensoriomotora. La música y sus efectos en el desarrollo del cerebro.

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Las políticas públicas educativas y el compromiso con la primera infancia.

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Aplicaciones prácticas a la educación Autoevaluación

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Organizador visual

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Referencias bibliográficas

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1

¿Qué cambios ocurren en el cerebro durante EL CICLO VITAL? Comprende cómo el cerebro se va transformando durante las diferentes etapas del ciclo vital y la relación de esta transformación con el comportamiento y el aprendizaje. SITUACIÓN MOTIVADORA. El cerebro humano está en constante desarrollo. ¿Cómo es que un estudiante hoy puede realizar tareas más complejas en matemáticas o análisis literario de las que hacía hace tan solo unos meses? ¿Por qué es más fácil enseñar una lengua extranjera a un niño que a una persona adulta? ¿Acaso ha desarrollado el cerebro nuevas habilidades porque este ha crecido de tamaño? ¿O es que el cableado neuronal se modifica durante el desarrollo y esto proporciona los cambios en el proceso de aprendizaje? El desarrollo del sistema nervioso y por ende del cerebro, es un largo proceso, con características propias, como ser secuencial y tener dependencia de la interacción entre factores genéticos y ambientales. Asimismo, durante el proceso de maduración del cerebro, se puede observar que la mielinización de las fibras nerviosas respetan un sentido que va desde la región occipital hasta la región prefrontal, lo que se podrá ir observando en el aumento paulatino de habilidades físicas, emocionales, morales, sensoperceptivas, cognitivas y sociales. Si reflexionamos sobre las conductas y habilidades que van demostrando los niños con el pasar de los años, vamos entendiendo que la madurez del individuo está directamente relacionada con la maduración (mielinización) de su cerebro. El comportamiento es la forma de expresión de lo que está sucediendo en el cerebro durante todas las etapas del ciclo vital.

OBSERVA Y RECUERDA. Neurodesarrollo y educación En las últimas décadas hemos observado un gran esfuerzo en el campo de la neurociencia, del desarrollo humano y de otras ciencias afines para entender cómo el sistema nervioso se construye desde sus momentos iniciales y se va transformando durante el ciclo vital y la influencia de esta transformación en el comportamiento. Estudios en modelos animales fueron permitiendo, desde hace muchos años, un mejor conocimiento referente al complejo desarrollo del sistema nervioso y del cerebro que, a pesar de las variables entre las diferentes especies, ha conservado un patrón común de organización, crecimiento y desarrollo. A este proceso por el cual el sistema nervioso crece y se desarrolla, desde sus inicios en la etapa embrionaria, hasta su madurez funcional, lo denominamos neurodesarrollo. Para ello, millones de células interactúan desde el inicio de la vida y a ellas, llegan los estímulos provenientes del ambiente de cada ser humano construyendo un individuo único. Aunque las investigaciones relacionadas al neurodesarrollo están de alguna manera en sus momentos iniciales, ya se está avanzando significativamente en la comprensión de algunos mecanismos complejos que lo componen como por ejemplo, los procesos básicos de desarrollo embrionario, los eventos controlados por la programación genética, la diferenciación celular, las funciones de circuitos, sistemas y regiones cerebrales, entre otros. Para la neurociencia educacional, las investigaciones en el campo del neurodesarrollo son de vital importancia, ya que uno de los pilares que sustenta este proceso es la capacidad que tiene el cerebro de ir transformándose y desarrollándose durante el ciclo vital, y para los educadores, la posibilidad de entender cómo estos cambios cerebrales podrían relacionarse con los procesos de aprendizaje, traería significativas consecuencias para su práctica pedagógica y a nivel macro, para las políticas educativas.

Proceso de maduración y mielinización entre los 5 y 20 años de edad.

Para los educadores, tener conocimiento de las características básicas del proceso de neurodesarrollo permitirá una mejor comprensión del grupo etario al que está educando. Tiempo (años) 2

RECUPERANDO CONOCIMIENTOS. Formación y crecimiento del cerebro. Durante la tercera semana de formación del embrión, este ha creado un cúmulo de células en forma de disco que luego sufre un proceso de reorganización, y el embrión empieza a formar tres capas a partir de las cuales se desarrollarán más adelante todos los tejidos, órganos y sistemas del organismo: a) Endodermo. Capa germinal más interna de un embrión, que constituye el tubo digestivo primitivo. b) Mesodermo. Lámina que da lugar al tejido conjuntivo, músculos, sistema vascular y urogenital y al peritoneo. c) Ectodermo. Capa germinal más externa. Es el origen del sistema nervioso, las vías respiratorias altas, el tubo digestivo superior, la epidermis y anexos (pelo y uñas) y las glándulas mamarias.

B

A

C

D Desarrollo temprano del sistema nervioso central en los humanos.

E

F G

22 días

23 días

(A) Pliegue neural (B) Neuroporo anterior (C) Bulto pericárdico (D) Ótica placoda (E) Somite (F) Borde de corte del amnios (G) Neuroporo posterior

El neuroectodermo se origina de una parte del ectodermo, el cual formará una placa neural precursora del sistema nervioso. Poco tiempo después, esta se pliega sobre sí misma y empieza a cerrarse desde el centro para formar el tubo neural (estructura de la cual se origina el sistema nervioso central). Alrededor del día 23 solo quedan abiertos los extremos. Estas aberturas transitorias se denominan neuroporos rostral o anterior y caudal o posterior que al final de la cuarta semana desaparecen. El desarrollo del sistema nervioso incluye la producción y modificación de sus células nerviosas: las neuronas. Estas fases del desarrollo son secuenciales y comprenden: la proliferación, migración, diferenciación neuronal, formación de las vías de conexión, establecimiento de conexiones y muerte de las neuronas. La proliferación es la fase en la que nacen las células que componen el sistema nervioso, las cuales luego tienen que migrar hacia su zona de destino. Cuando la neurona termina su migración, comienza la fase de diferenciación (a partir de la semana 15 de gestación y hasta después del nacimiento) y en este periodo, se diferencian los distintos tipos de neuronas corticales y tanto la formación de las vías de conexión cuanto el periodo de establecimiento de conexiones se van fortaleciendo día a día. El establecimiento de las conexiones ocurre cuando los axones en crecimiento de una neurona llegan a otra receptora y establecen comunicación entre ella. Dicha comunicación crea lazos especializados en la transmisión de señales neurales denominadas sinapsis. Aquellas neuronas que no logren realizar sinapsis (lo cual puede deberse a la eliminación de sus células receptoras antes de que se dé la sinapsis), morirán. A esta última fase se le conoce como muerte neuronal o apoptosis y se considera una forma de organización propia del sistema nervioso.

Neurona en migración

Glía radial

Migración neuronal en el desarrollo de la corteza cerebral.

Preguntas. - Recuerda algunas características del desarrollo temprano del sistema nervioso. - ¿Crees que en algún momento el cerebro deja de desarrollarse? - ¿En qué momento deja de crecer el cerebro?

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TEMA 1. ¿Qué ACONTECIMIENTOS SON IMPORTANTES PARA EL DESARROLLO CEREBRAL? El cerebro es el único órgano del cuerpo que necesita mucho tiempo para crecer y desarrollarse, pasando por cambios anatómicos y funcionales sorprendentes desde la etapa prenatal hasta la adultez temprana. Este fantástico, enigmático y complejo proceso de desarrollo cerebral es la enorme demostración de cómo el cerebro logra construir a un organismo y a la vez construirse a sí mismo. IDEA PRINCIPAL Conozca los factores importantes para el proceso de desarrollo cerebral. Desarrolle habilidades cognitivas. Elabore un esquema en donde se expliquen los eventos esenciales para el desarrollo cerebral. Herramientas instrumentales. Un esquema debe plantear, de manera sinóptica y de un solo golpe de vista, las principales ideas de un texto.

Glosario Colinérgico. Terminación nerviosa en la que el impulso nervioso se transmite mediante la liberación de acetilcolina; son colinérgicos los nervios parasimpáticos y las fibras nerviosas pregangliónicas. Cableado neuronal Red de conexiones que se establecen entre las neuronas Apoptosis La muerte celular es un proceso activo que involucra gasto energético y control genético desencadenado tanto por agentes internos como producto de señales externas a la célula, las cuales inducen a desviar el transcurso normal del desarrollo mediante la ejecución de un nuevo programa genético que opta por el “suicidio” celular.

El desarrollo del cerebro obedece a una programación genética que tiene unos principios básicos de organización, lo que nos permite tener conocimiento de la secuencia de los sucesos y procesos que ocurren durante el mismo gracias a una sincronización de acontecimientos que vienen dándose desde la etapa prenatal. Desde la formación inicial del sistema nervioso, algunos eventos son esenciales para el desarrollo cerebral, comenzando por la correcta formación y diferenciación del tubo neural en todas las regiones que compondrán al SNC y el mismo cerebro. Luego, empieza la neurogénesis seguida de la migración de las neuronas desde su región de origen a su zona final de destino. Como al comienzo “todo es para más”, llega el momento de la poda, o sea, el exceso de neuronas empieza a ser eliminado, hecho que ocurre de forma rápida entre la 24ª semana de gestación y la 4ª semana después del nacimiento. Otros dos eventos importantes para el desarrollo cerebral son la mielinización (que empieza desde la 29ª semana de gestación y va avanzando por distintas regiones del cerebro respetando algunos principios, los cuales veremos en el próximo tema) y la sinaptogénesis (que comienza alrededor de la 20ª semana de gestación) y su debida organización. Así como las neuronas, las sinapsis o la densidad sináptica alcanza picos de exuberancia y luego, empieza un largo camino de organización que es la reducción del exceso de sinapsis, que resulta ser tan importante como la sinaptogénesis. Para el comienzo de la adultez, tendremos a un cerebro con mejores conexiones en cantidad y calidad, que le permitirán una funcionalidad como nunca antes se ha experimentado. Durante su desarrollo, el cerebro se va reorganizando y cambiando el cableado neuronal existente. El gran desafío para el cerebro humano inmaduro es ir adaptándose a los estímulos ambientales para ir conquistando su maduración y gracias a su plasticidad, ir aprendiendo desde las experiencias.

Cerebro humano en el nacimiento

Cerebro humano a los 6 años

Cerebro humano a los 14 años

Perder para ganar: el desarrollo cerebral está relacionado no solo con el aumento de células nerviosas y de sinapsis, sino también con la reducción de las mismas para mejorar su conectividad.

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Ampliación. la muerte celular programada: EQUILIBRANDO EL NORMAL FUNCIONAMIENTO DEL SNC La mayoría de las áreas del sistema nervioso desarrollan inicialmente muchas más neuronas de las que son necesarias en la madurez, por lo que se hace necesario poner en equilibrio al sistema nervioso a través de la poda o muerte celular programada. Esta pérdida de células neuronales no significa que algo esté mal sino que es una parte natural del proceso de desarrollo cerebral. De hecho, la muerte de células puede ser un indicador de que se están produciendo cambios de maduración importantes, por lo tanto, se debe entender la muerte celular programada,o apoptosis, como un procedimiento que forma parte de los procesos fisiológicos que son sumamente necesarios para el correcto funcionamiento del SNC y del cerebro en sí. Durante la adolescencia, en la corteza prefrontal y algunas partes de la corteza parietal y temporal muestran un aumento del crecimiento de la sustancia blanca, pero también una disminución del número de neuronas. La maduración de las células apropiadas y sus conexiones está relacionada con la pérdida consecuente de aquellas que ya cumplieron su ciclo o que no tienen significado para la red neuronal.

¿Por qué el sistema nervioso produce más neuronas de las que necesita?

La conjetura común es que el exceso permite la corrección de errores. A pesar de que algunos axones no logran alcanzar su objetivo, el exceso de neuronas asegura que se formen las conexiones necesarias. Por ejemplo, cuando los axones de una neurona motora o motoneurona comienzan a crecer desde la médula espinal hasta los músculos de la pierna, no se conoce con exactitud cuántas fibras inervarán el músculo. La médula produce un exceso de neuronas y luego morirán las sobrantes.

Factor implicado en la supervivencia o muerte de las neuronas. Factor de crecimiento nervioso.

El factor de crecimiento nervioso (NGF, por sus siglas en inglés) representa el factor trófico mejor conocido y estudiado, que actúa sobre las neuronas sensitivas y simpáticas del sistema nervioso periférico, así como sobre el cerebro basal frontal y las neuronas colinérgicas estriadas del sistema nervioso central. Es de mucha importancia para el control del crecimiento de las neuronas, con capacidad de alterar la manifestación de los genes al interior del núcleo de la neurona. El NGF funciona básicamente cuando la sinapsis es establecida y es llevado al interior de la célula. Posiblemente al entrar en contacto con el núcleo desactive el mecanismo de autodestrucción genéticamente programado. Y en caso contrario, los anticuerpos para el NGF son dados en las neuronas en las cuales opera, las cuales morirán (Greenfield, 2000). Cabe resaltar que el desarrollo cerebral no depende exclusivamente del NGF. Existen otros factores y sustancias químicas que inflyen en este proceso. La especificidad y acciones tróficas, así como la eficacia en prevenir la neurodegeneración del NGF han conducido a la propuesta de valorar su uso en el tratamiento de enfermedades neurológicas como la enfermedad de Alzheimer, la neuropatía diabética y la enfermedad de Huntington.

Membranas intactas

Estructura mitocondrial preservada

Cambios nucleares Normal

Condensación

Cuerpos apoptóticos Fragmentación

Necrosis secundaria

Recursos. - CASTELLANOS-ORTEGA M.; CRUZ, R. y MARTÍNEZ-MARTÍ, L. (1999). Factor de crecimiento nervioso: posibilidades y limitaciones de su aplicación clínica. Revista de neurología. 29 (05):439-447. - CORNEJO, R. (2007). Apoptosis en células mamarias transfectadas con el oncogen RAS. Revista chilena de obstetricia y ginecología. 72(6):362-365. - PURVES, D. (2004). Neuroscience. Massachussetts: Sinauer Associates. 5

TEMA 2. ¿Qué tan vulnerable a efectos adversos es el cerebro en desarrollo? Mientras se desarrolla el cerebro a lo largo de la vida, este enfrenta situaciones adversas como la malnutrición y el efecto de sustancias tóxicas e infecciones que pueden afectar seriamente las etapas posteriores. IDEA PRINCIPAL Conozca algunos agentes a los cuales el cerebro en desarrollo es vulnerable. Video. http://www.youtube.com/ watch?v=PeP1uBIb6ak. Desarrolle habilidades cognitivas. Observe el video y elabora un mapa conceptual sobre lo que caracteriza al síndrome alcohólico fetal. Herramientas instrumentales. En un mapa conceptual, los conceptos clave se ubican en las figuras, y los enlaces entre las mismas representan las relaciones entre dichos conceptos.

Como sabemos, los estímulos externos influyen en el cerebro y por ello es necesario cuidar la calidad de los mismos. Vamos entendiendo además, que la malnutrición, el uso descontrolado de fármacos anestésicos, entre otros elementos, pueden afectar al cerebro en desarrollo y causar varias consecuencias, entre ellas, la pérdida temporal de consciencia o muerte neuronal en los más pequeños. Enfermedades como la diabetes también tienen serios efectos: mal controlada en una mujer embarazada, priva al feto de adecuadas cantidades de oxígeno y glucosa, aumentando la probabilidad de problemas relacionados con el aprendizaje y memoria. Uno de los más grandes elementos a los cuales el cerebro es vulnerable, es el alcohol. El cerebro de los niños en particular es muy susceptible a los daños producidos por el alcohol. Los recién nacidos de madres que han abusado del alcohol durante su embarazo nacen con síndrome alcohólico fetal (SAF), que se caracteriza por retraso mental, disminución del estado de alerta, problemas motores y defectos del corazón. Asimismo, estos niños tienen alto riesgo de alcoholismo, drogadicción, problemas psiquiátricos y depresión cuando llegan a la edad adulta. Incluso niños sin anormalidad visible resultan ser más impulsivos y tienen más bajo rendimiento en el colegio (Hunt, 1995).

Glosario Bocio. Aumento difuso o nodular de la glándula tiroidea. Teratogénico. Que produce malformaciones en el embrión o feto.

Izq. Cerebro de un niño normal de 6 semanas. Der. Cerebro de un niño de 6 semanas con SAF.

En el caso de los hijos de madres consumidoras de cocaína se ha observado que muestran una mengua en el coeficiente intelectual (CI), además de una disminución de las habilidades orales. Los efectos de otras drogas como el tabaco no se conocen a profundidad, pero algunos estudios indican que causa daños serios e incluso mayores que los de la cocaína. Agentes como la malnutrición, el estrés tóxico, la predisposición genética o el uso de sustancias toxicas hacen al cerebro vulnerable durante su desarrollo temprano así como en la adultez. 6

Ampliación. ¿QUÉ PUEDE AFECTAR AL desarrollo del cerebro? Problemas de tiroides.

Síndrome de Down.

Los hijos de madres que padecieron carencia de yodo durante el embarazo pueden presentar cretinismo (retraso en el desarrollo físico y mental), defectos en el habla, sordera y enanismo. Asimismo, ésta carencia durante el embarazo aumenta las probabilidades de muerte de la madre, de un aborto espontáneo y de la mortalidad fetal tardía.

Vale mencionar que las posibilidades de tener un bebé con síndrome de Down aumentan con la edad de la madre y que esta condición no tiene cura. Sin embargo, muchas personas con síndrome de Down tienen vidas productivas hasta bastante avanzada la edad adulta.

La tiroides es una pequeña glándula ubicada en el cuello y que normalmente apenas se puede sentir a menos que se agrande (problema), y es cuando puede palparse como una protuberancia prominente. Eso es lo que ocurre con el bocio, al que históricamente se le ha asociado con el déficit de yodo. La falta de yodo genera una deficencia en la producción de la hormona tiroxina, la que es necesaria para el crecimiento y desarrollo de los órganos, en especial del cerebro.

Diabetes.

La diabetes es una enfermedad en la que los niveles de glucosa (azúcar) de la sangre están muy altos. La glucosa proviene de los alimentos que consume. La insulina es una hormona que ayuda a que la glucosa entre a las células para suministrarles energía. Las mujeres gestantes que sufren de diabetes muestran un mayor índice abortos espontáneos y nacimientos con malformaciones congénitas. Niveles sanguíneos altos de glucosa en la madre

Le proporcionan glucosa adicional al bebé.

Explica el Instituto Nacional de Salud Infantil y Desarrollo Humano (NICHD, por sus siglas en inglés) que el síndrome de Down es un grupo de síntomas mentales y físicos que resultan de tener una copia adicional del cromosoma 21. Estas personas tienen algunas características físicas y mentales en común, y los síntomas pueden variar de leves a severos. Por lo general, tienen un desarrollo mental y físico más lento que las que no lo tienen y pueden tener otros problemas de salud: enfermedades cardíacas, demencia, problemas en los oídos, los intestinos, los ojos, la tiroides y el esqueleto.

Síndrome alcohólico fetal.

Como se mencionaba anteriormente, es un conjunto de síntomas y signos que aparecen en los fetos que han estado expuestos al alcohol durante el periodo prenatal. Se caracteriza por retraso en el desarrollo físico y mental, alteraciones craneofaciales y articulares. Los mecanismos precisos por los cuales producen efectos teratogénicos no se conocen con exactitud.

Cabeza pequeña Puente nasal bajo

Epicantos

Aberturas oculares pequeñas

Perfil mediofacial llano

Nariz corta

Surco nasolabial liso Hacen que el bebé aumente de peso.

Labio superior delgado

Mandíbula subdesarrollada

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TEMA 3. ¿POR Qué LA MIELINIZACIÓN ES TAN IMPORTANTE para LA MADURACIÓN DE UN INDIVIDUO? La maduración estructural y funcional de las direfentes regiones en el cerebro son sumamente necesarias para el buen desarrollo sensorial, cognitivo, socioemocional, físico y moral. IDEA PRINCIPAL Comprenda la importancia de la mielinización. Desarrolle habilidades cognitivas. Haga una descripción del proceso de mielinización. Herramientas instrumentales. Una descripción recoje las caracetrísticas más saltantes de los procesos, elementos u objetos presentes en el texto.

GLOSARIO Mielinización. Es el proceso en que una célula glial recubre al axón de una lipoproteina, la mielina. Con las capas de mielina se acelera más de cien veces la transmisión de los impulsos nerviosos.

Como vimos anteriormente, el desarrollo cerebral está directamente relacionado con las conexiones entre neuronas, pues estas permitirán la integración de la información entre diferentes circuitos y áreas del cerebro. Sin embargo, no solo es importante el número de conexiones, sino también la velocidad y calidad con que se transmite el impulso nervioso. Para ello, la gran aliada es la mielinización, que se inicia durante la gestación, sigue durante la infancia y adolescencia, y todo indica que sigue hasta pasados los 20 años de edad.

A

G

B

(A) Núcleo (B) Oligodendrocito (C) Nodo de Ranvier (D) Mesoaxón seccionado (E) Vaina de mielina (F) Axón (G) Prolongación de oligodendrocito

C Vaina de mielina que muestra una capa segmentada discontinua interrumpida a intervalos regulares por los nodos de Ranvier.

D E F

La mielinización, que consiste en cubrir a los axones con una capa de grasa de mielina, ocurre en ciclos, con una secuencia ordenada predeterminada en dirección caudo-rostral. Al finalizar el segundo trimestre de gestación, ya se han mielinizado las raíces y la médula espinal y se ha iniciado el proceso en el tronco cerebral. Las fibras corticoespinales terminan su mielinización a los 2 años de vida del niño, el cuerpo calloso y la corteza prefrontal en la adolescencia, y muchas otras estructuras anatómicas culminan su mielinización en otros momentos, como es el caso de fascículo arcuato que sigue con la mielización hasta los veinte años aproximadamente. Las cubiertas aislantes de mielina son fundamentales para el desarrollo neurológico, sin ellas, los mensajes hacia, desde y en el cerebro se desorganizarían. El conocimiento del desarrollo de la mielina y cuándo este proceso fracasa, permite personalizar tratamientos para pacienCélula de Schwann tes vulnerables. Los científicos piensan que el daño en el proceso de mieliniza- Crecimiento ción contribuye con una serie de enfer- de la mielina medades neurológicas y psiquiátricas. Investigaciones recientes evaluaron a bebés mensualmente entre los 3 y 11 meses, y hallaron que a los 9 meses de edad se podía ver que la mielinización se había desplegado en todas las áreas del cerebro (Deoni, 2011).

Núcleo de la célula de Schwann

Axón Vaina de mielina lesionada

Envoltura de mielina lesionada a lo largo del axón de una neurona. 8

Ampliación. Las particularidades del sistema nervioso central. Caudo-rostral.

Esta denominación es usada para ubicar planos anatómicos, en este caso para definir el eje mayor del sistema nervioso. El término “rostral” se emplea para denominar la dirección hacia la parte superior de la cabeza y parte anterior hacia el rostro, desde el tronco encefálico y la médula espinal. La dirección opuesta es la caudal, para referirse a la parte más baja.

Rostral

En el caso de la mielinización, este es el sentido que va permitiendo mayor funcionalidad de los circuitos nerviosos, por lo que las habilidades adquiridas y expresadas por cada individuo tienen relación con este proceso. Como ejemplo, podemos mencionar que las habilidades vinculadas a la corteza occipital (relacionadas a la visión) maduran más rapidamente que las que se encuentran en la corteza prefrontal (relacionadas a las funciones ejecutivas).

La mielinización del tronco encefálico. A los siete meses se mieliniza el bulbo raquídeo, el puente o protuberancia del tronco y algunas fibras nerviosas. Esta mielinización coincide con la viabilidad del feto; es decir, a los siete meses ya puede nacer. En el tronco encefálico todos los centros nerviosos poseen una estructura similar: sustancia blanca en la parte externa con islotes de sustancia gris esparcidos a lo largo de toda su superficie. El tronco encefálico contiene numerosos centros reflejos y los más importantes son los centros vitales. Estos centros son esenciales para la vida, ya que controlan la actividad respiratoria, cardiaca y vasomotora. Además de estos centros vitales, el tallo cerebral contiene otros centros que controlan la tos, el estornudo, el hipo, el vómito, la succión y la deglución. El proceso de mielinización va marcando la ruta del desarrollo y madurez del cerebro, y por ende, de la madurez de un individuo.

Caudal

Tronco cerebral Se encuentra por debajo del tálamo y mide cerca de siete centímetros de largo. Regula funciones vitales, entre las que se incluyen la presión sanguínea y ciertas acciones reflejas como el tragar. Tálamo

Mesencéfalo o cerebro medio: conecta el cerebro anterior y posterior. Protuberancia: conecta las transmisiones nerviosas de la corteza cerebral con el bulbo raquídeo.

Tronco encefálico

Bulbo raquídeo o médula oblonga: contiene los centros que regulan la respiración, la temperatura y la frecuencia cardiaca.

Médula espinal

Recursos. - HAINES, D. (2008). Neuroanatomy: an atlas of structures, sections, and systems. Maryland (EE.UU.): Wolters Kluwer Health. - SNELL, R. (1997). Neuroanatomía Clínica. Madrid: Editorial Medica Panamericana. - KALAT, J. (2004). Psicología Biológica. Madrid: Thomson Paraninfo. 9

TEMA 4. ¿Cómo es el desarrollo cerebral durante la primera infancia? Al nacer, la mayor parte de las neuronas no están conectadas entre sí, por lo que deben organizarse y formar miles de millones de conexiones. Mientras las conexiones en el cerebro se disparan en los primeros años de vida, el niño aprende y descubre cosas nuevas todo el tiempo.

IDEA PRINCIPAL Comprenda cómo se desarrolla el cerebro en la primera infancia. Desarrolle habilidades cognitivas. Elabore una línea de tiempo con los elementos relevantes para este periodo. Herramientas instrumentales. En una línea de tiempo se presentan acontecimientos o pasos que se dan durante un periodo determinado.

GLOSARIO Circunvoluciones. Cada uno de los relieves que se observan en la superficie exterior del cerebro, separados unos de otros por unos surcos anfractuosos.

En el momento del nacimiento, el cerebro tiene un número muy alto de neuronas, pero no de conexiones entre ellas, demostración de que para el ser humano el mayor porcentaje del desarrollo cerebral ocurre fuera del útero materno. Gran parte del aumento del volumen del cerebro se atribuye entonces, a la cantidad de sinapsis que se van formando - y no a la suma de nuevas neuronas como se pensaba- en función de los estímulos que van llegando del ambiente. Durante la primera infancia, el cerebro crece y se desarrolla a una velocidad que nunca volverá a repetirse: en el momento del nacimiento pesa aproximadamente 350 gramos, al finalizar el primer año llega a pesar 1000. A los dos años ha logrado el 80% del peso adulto y a los cinco años el 90%, una gran demostración de lo que va sucediendo gracias a un programa genético y las experiencias con el entorno. El desarrollo del cerebro durante los primeros años de vida es un proceso dinámico y variable entre las diferentes regiones cerebrales y lo que va marcando la maduración de los sistemas es el proceso de mielinización, que como se ha mencionado sigue unos principios de direccionalidad caudal-rostral (del lóbulo occipital al frontal) y próximo-distal. Además, las vías sensoriales tienden a mielinizarse antes de las motoras, o las vías de proyección antes de las de asociación. En otras palabras, se puede mencionar que mientras las estructuras cerebrales que controlan la visión están altamente funcionales en los primeros seis meses, las fibras nerviosas que controlan los movimientos finos de la mano, o la coordinación ojo-mano, solo estarán totalmente mielinizadas aproximadamente a los cuatro años de edad. Una vez más, esto nos lleva a reflexionar sobre la estrecha relación que debe existir entre las investigaciones en el campo de la neurociencia educacional y la práctica pedagógica, puesto que muchos educadores por desconocimiento de este complejo proceso de maduración del SNC y del cerebro, pasan por alto este desarrollo gradual, que va vinculado a un despertar paulatino de todas las habilidades cognitivas, sensoriales, físicas, sociales, emocionales, reflexivas y morales. Uno de los factores que influen significativamente en el desarrollo cerebral en la infancia son las experiencias sensoriales. Parafraseando a Aristóteles, no hay nada en el cerebro que no haya entrado por los sentidos, por lo que todo el conocimiento, habilidad y comportamiento que van adquiriendo los niños y niñas, tienen un input sensorial. Es por ello que la educación de los sentidos deba ser considerada de suma importancia en las propuestas curriculares de las aulas infantiles. De igual manera, las experiencias de movimiento permitirán una mejor estructuración de los diferentes niveles de control motor que posee el sistema nervioso. Es, además, en la primera infancia donde se asientan las bases para funciones cerebrales superiores como la memoria, el razonamiento lógico, el lenguaje, la percepción espacial y visual, la discriminación auditiva, la autorregulación, entre otras. En este tiempo, el cerebro es muy sensible a las influencias del mundo exterior, y por la alta plasticidad que posee, las experiencias vividas lo modelarán tanto estructural como funcionalmente.

El cerebro al momento del nacimiento pesa aproximadamente 350g, al finalizar el primer año llega a pesar 1000g. A los dos años ha logrado el 80% de su masa de adulto y a los cinco años el 90%. 10

La primera infancia es una etapa muy importante del ciclo vital que requiere atención, educación, estimulación y nutrición adecuadas, sobre todo en los primeros años de vida. Indudablemente, entender el proceso de desarrollo cerebral y los principios regidos por el sistema nervioso relacionados con el aprendizaje y la conducta, marcará una enorme diferencia en el rol de los padres y educadores con relación a las propuestas de aprendizaje que estén involucrados los niños y niñas.

Ampliación. La infancia como base del mundo emocional y social del ser humano. La primera infancia es la base de la salud mental (Gerhardt, 2004), por lo que debemos prestar mucha atención a lo que ocurre en esta etapa. Desde el nacimiento hasta los dos o tres años se desarrollan muchos sistemas importantes en el cerebro, especialmente los que usamos para gestionar nuestra vida emocional. Sin embargo, la primera infancia no lo explica todo, ya que el cerebro continúa desarrollándose a lo largo de la vida y las experiencias del día a día y con las demás personas, contribuirán significativamente. La primera infancia va desde la gestación hasta los ocho años de edad. Durante los primeros años, los niños y niñas experimentan un crecimiento rápido en el que influye mucho su entorno, el cual es crítico para su desarrollo físico, psicológico, cognitivo y social. En este tiempo, el cerebro crece y recibe del entorno información que utilizará durante el resto de su vida. Así, es esencial que en esta etapa los niños y niñas reciban una atención que satisfaga no solo sus necesidades físicas, sino aquellas relacionadas con el aprendizaje y el desarrollo de habilidades socioemocionales. Desde los primeros momentos de la vida, el vínculo afectivo es el factor esencial para el desarrollo del mundo social y emocional de un individuo, y además, está directamente relacionado con otros sistemas, como es el caso del sistema somatosensorial, que a través de la piel, llevará los mensajes de afecto a un cerebro emocional en pleno proceso de aprendizaje. Las caricias, el tono de voz, la protección, la atención y cuidado adecuados, entre otros factores, propiciarán el desarrollo de la seguridad y el bienestar, elementos esenciales que permitirán una mejor adaptación del infante a su ambiente. Las experiencias socioemocionales en la primera infancia dejarán una huella casi indeleble en la vida de los niños y niñas, sean estas positivas o negativas. En tal sentido, cuidar que crezcan y se desarrollen en un entorno emocionalmente favorable será una gran responsabilidad de padres y educadores.

Curiosidades del cerebro Crecimiento y desarrollo del cerebro en la primera infancia. Durante el primer año de vida, el cerebro triplica su masa como demostración de normalidad en los procesos cruciales para todo ser humano: crecimiento (aumento de la masa celular) y desarrollo (especialización celular). En el segundo año adquiere ¾ de su masa total, y al tercer año de vida presenta una actividad nerviosa dos veces más significativa que la de un adulto. El cerebro realiza 1,8 millones de nuevas sinapsis por segundo entre los dos meses de gestación y los dos años de edad, y el 83% del crecimiento dendrítico ocurre después del nacimiento (Elliot, 2000). Este incremento de la densidad sináptica no se da por incremento de nuevas neuronas, sino por el crecimiento de las dendritas y el aumento de las conexiones entre las neuronas. La energía vital, los primeros pasos, las primeras palabras y frases, las travesuras, la exploración, el descubrimiento, las habilidades físicas, sociales y emocionales que cada día son más significativas, son la confirmación visible de un cerebro en constante desarrollo. La explosión de sinapsis va permitiendo el despertar paralelo de muchas habilidades sensoriales, motoras, cognitivas, sociales y emocionales que permitirán al niño integrarse al mundo que lo rodea, crecer y desarrollarse. (Campos, A.L. 2010)

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TEMA 5. ¿POR QUÉ ALGUNOS APRENDIZAJES DEBEN DARSE EN LA PRIMERA INFANCIA? Existen ciertos momentos denominados “periodos sensibles” en los que un determinado aprendizaje por experiencia se ve favorecido. Estos periodos son los momentos en los cuales un evento particular biológico del desarrollo ocurre de la mejor forma. IDEA PRINCIPAL Comprenda los periodos sensibles para el aprendizaje en la infancia. Desarrolle habilidades cognitivas. Elabore un mapa conceptual donde representes los elementos que constituyen los periodos sensibles de la primera infancia. Herramientas instrumentales. En un mapa conceptual, los conceptos clave se ubican en figuras y los enlaces representan las relaciones entre ellos.

GLOSARIO Sinaptogénesis. Proceso de formación de las sinapsis (se desarrolla en la Ampliación). Poda neuronal. Periodo en el cual se eliminan las conexiones sinápticas que no son necesarias.

En este sentido, tal vez el experimento más conocido fue el que llevó a cabo el etólogo austriaco Konrad Lorenz (19031989), quien demostró cómo las crías de un ave pueden seguir cualquier objeto que se mueva dentro de su campo visual, siempre que tal movimiento se produzca en un periodo –el periodo sensible– entre la 13ª y la 16ª hora después del nacimiento. En el ser humano también se dan esos periodos sensibles (en especial, aunque no exclusivamente, durante la primera infancia). Se han reportado periodos sensibles para ciertos tipos de estímulos sensoriales como la visión, audición, el lenguaje y, además, experiencias emocionales y cognitivas. Sarah-Jayne Blakemore y Uta Frith (2007) profundizan en los dos más conocidos: la afinación temprana de los sonidos y el reconocimiento de caras.

Konrad Lorenz experimentando en el periodo sensible de aves.

En referencia a la afinación temprana, se ha demostrado que los lactantes pueden distinguir con relativa facilidad los sonidos de su lengua materna al igual como los sonidos de otros idiomas en su primer semestre de vida. A partir de esa edad, los sonidos de la lengua materna empiezan a distinguirse cada vez mejor, y los de otras lenguas van en decaída. Una razón más para considerar a la primera infancia como un periodo sensible para el lenguaje está en el hecho de que en el encéfalo en desarrollo, las áreas neurológicas responsables de la adquisición del lenguaje crecen y se desarrollan rápidamente durante estos años. Cabe resaltar que los periodos sensibles para adquirir todas las habilidades lingüísticas son variados. El periodo de aprendizaje de los sonidos de una lengua, por ejemplo, ocurre antes del periodo de aprendizaje de la gramática. Eso significa que no existe un único y marcado periodo sensible para un aprendizaje en general, ya que dependiendo de las gamas de complejidad que este tenga, las variaciones en el tiempo son observadas. Sería importante recordar que el cerebro, con su capacidad plástica, se deja modelar por las experiencias, por lo que entender los aspectos básicos de la plasticidad expectante de la experiencia como de la plasticidad dependiente de la experiencia permitirá que se entienda de forma más adecuada a los periodos sensibles. La mayor evidencia científica que tenemos en la actualidad sobre los periodos sensibles del desarrollo humano está con relación a los sistemas sensoriales. Una vez más se refuerza la idea de que la educación sensorial debe ser un componente curricular en la primera infancia. Es esta sensibilidad la que permite al niño relacionarse con el mundo externo de un modo excepcionalmente intenso y en el que el cerebro está más dispuesto al aprendizaje. Para él o ella todo es fácil, todo desborda entusiasmo y vida. Cualquier esfuerzo se traduce en un acrecentamiento de sus facultades.

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Ampliación. Los periodos sensibles. Periodos sensibles del desarrollo de las capacidades y habilidades.

Los periodos sensibles son momentos en los cuales los niños pueden adquirir una habilidad con mucha facilidad. Se trata de sensibilidades especiales que se encuentran en los seres que están en crecimiento, y que se hacen más evidentes en los primeros años de vida. Estas susceptibilidades están programadas genéticamente, son pasajeras y se limitan a la adquisición de una determinada capacidad (por ejemplo, las motoras, auditivas o visuales). A continuación, el esquema general de las fases sensibles con los principales periodos sensibles del desarrollo de capacidades motoras:

Capacidad motora

Prescolar

Velocidad de reacción Velocidad de movimiento Metabolismo aeróbico Metabolismo anaeróbico aláctico Metabolismo anaeróbico láctico Fuerza rápida Fuerza de resistencia Fuerza máxima Hipertrofia muscular Coord. gral. básica Coord. específica Flexibilidad Formación deportiva

Prepuberal

Puberal

Pospuberal

Inicio

Inicio + Desarrollo

Educación del movimiento

Iniciación deportiva generalizada

Des + Intens Intensificación Des + Intens Intensificación Inicio Des + Intens Desarrollo Inicio + Desarrollo Desarrollo Inicio Intensificación Intensificación Intensificación

Intensificación Intensificación Intensificación Intensificación Des + Intens Intensificación Intensificación Des + Intens Des + Intens Intensificación Intensificación Intensificación Especialización deportiva

Zawadzki, N. (2004) La práctica deportiva en niños y adolescentes. Pediatría Vol.31. Nº1.

Des + Intens = Desarrollo + Intensificación

¿Qué podrán hacer los padres y educadores? “En lo que se refiere a muchas de las propuestas de los programas de Atención y Educación de la Primera Infancia, hay una significativa brecha entre lo que ya se sabe acerca del desarrollo cerebral infantil y lo que se hace en la práctica. Es de vital importancia la adquisición de dicho conocimiento, pues esta etapa privilegiada está marcada no solamente por la gran capacidad que tienen los niños y niñas para aprender, por una mayor sensibilidad para aprender y desarrollar habilidades; sino que, además, desean profundamente hacerlo. En definitiva, aprender, para los niños y niñas tiene una relación directa con su supervivencia. En este sentido, nos podríamos preguntar ¿qué tanto nos tenemos que preocupar por ellos y por las experiencias que viven? Algunos piensan que con tenerlos entretenidos jugando, corriendo o viendo televisión, además de darles de comer, abrigarlos y de hacer cumplir las horas de sueño, está resuelto “el problema”. Es necesario tomar conciencia de que la primera infancia tiene una importancia fundamental en el ciclo vital del ser humano, puesto que en ella se sientan los cimientos para un desarrollo posterior saludable. Cuidar la calidad de los ambientes, las experiencias y el perfil del educador serán los primeros pasos a dar en la promoción del desarrollo infantil.”

(Campos AL, 2010)

Recursos. - PURVES, D. (2004). Neuroscience: Third Edition. E.E. U.U.: Sinauer Associates. - KALAT, J. (2004). Psychología Biológica. Madrid: Thomson Editores. - MONTESORI, R. (2012). Sala Cuna y Jardin Infantil. Recuperado el 31 de Mayo, 2012, de: http://rayun.cl/paginas/cont_pry2.html 13

TEMA 6. ¿Se sigue desarrollando el cerebro en la adolescencia? Hasta hace poco se pensaba que el momento de desarrollo más significativo en el cerebro se daba solo en los primeros años de la niñez, pero hoy tenemos evidencias de que ciertas regiones del cerebro también experimentan modificaciones a lo largo de toda la adolescencia y que el cerebro adolescente sigue en desarrollo. IDEA PRINCIPAL Comprenda lo que ocurre en el desarrollo cerebral durante la etapa adolescente. Desarrolle habilidades cognitivas. Elabore un resumen de lo tratado en el tema. Herramientas instrumentales. Un resumen plantea las ideas principales de un texto de manera concisa y con respeto al estilo del texto original.

La adolescencia es la etapa en la que los jóvenes experimentan un gran interés por las cosas nuevas y por el conocimiento; son capaces de iniciar grandes proyectos y buscan su independencia. También se caracteriza por que el periodo de desarrollo del cerebro les permite tomar grandes riesgos, los hace más vulnerables a tener trastornos de adicción y la probabilidad de desarrollar enfermedades mentales es grande. Porcentaje 100

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5

GLOSARIO Habilidades cognitivas. Son las facilitadoras del conocimiento, aquellas que operan directamente sobre la información. Son: atención, comprensión, elaboración y memorización y/o recuperación de la información. Habilidades de razonamiento. Estas permiten ordenar y coordinar la información que poseemos, como inferir, hipotetizar, hacer analogías, encontrar causas y efectos, entre otras.

0 Todas las edades Total

Edad 4-7

Edad 8 - 10

Hombres

Edad 11 - 14

Edad 15 - 17

Mujeres

Niños entre 4 y 17 años, por edad y género, que presentan algún tipo de problema emocional o comportamental.

Durante la adolescencia, los enlaces nerviosos y las vías de conexión en el cerebro cambian debido a las interacciones con el ambiente: la materia gris incrementa su volumen durante la edad temprana, y es recién durante la pubertad cuando comienza a disminuir y adelgazarse, lo cual se relaciona íntimamente con el desarrollo de las habilidades cognitivas y de razonamiento. Este proceso acompaña los mecanismos de mielinización. Por su parte, la mielinización en el cerebro podría reflejar una organización que a la larga resulte más eficiente, ya que hay una remoción de las conexiones redundantes y un aumento en la velocidad de la transmisión de la señal gracias a un incremento en la formación de la mielina. Proceso de maduración y mielinización entre los 5 y 20 años de edad.

La imagen a la derecha ilustra un estudio longitudinal de MRI en el que se realizaron cincuenta y dos escáneres de 13 niños, cada uno escaneados 4 veces en unos intervalos de 2 años. Se observa la secuencia dinámica de la maduración a través del desarrollo de la densidad sináptica y volumen de materia gris en regiones sensoriales y frontal.

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5 años

Adolescencia

20 años

Materia gris

Menos madura

Más madura

Ampliación. EL CEREBRO EN LA ADOLESCENCIA. ¿Es cierto que los adolescentes tienden más a desórdenes psicológicos?

Dado que en los adolescentes las conexiones de las áreas cerebrales relacionadas con las emociones todavía se encuentran madurando, estas resultan más vulnerables a desórdenes psicológicos como la depresión o el trastorno bipolar. Un estudio reciente financiado por el Instituto Nacional de Salud de Estados Unidos (NIH, por sus siglas en inglés) ha demostrado que desórdenes mentales como el trastorno bipolar son tan comunes entre los jóvenes como entre los adultos. Sin embargo, también concluyen que las terapias usadas para los adultos muchas veces no son tan efectivas y seguras para los adolescentes. Otro aspecto del comportamiento adolescente característico de esta etapa es un cambio en las habilidades sociales (intenciones, deseos, creencias) y de relaciones. En los trabajos de S. Blakemore se afirma que las redes neuronales de las regiones del “cerebro social” se ven afectadas, en particular la corteza prefrontal medial y el surco temporal superior, como producto de la reorganización sináptica propia de la adolescencia, lo cual marca una disminución en la capacidad empática de los adolescentes para reconocer emociones en los rostros.

Una señal del desorden bipolar son los cambios de estado de ánimo sin causa aparente.

Un elemento más del comportamiento adolescente es que por el mismo proceso de madurez por el que pasa y frente a una situación de alto estrés, el control de las emociones y los estados de reflexión se hacen más difíciles de lograr, por lo que la impulsividad es una característica que hay que aprender a contener y trabajar en los adolescentes.

Curiosidades del cerebro Riesgo versus beneficios Mucho se dice que los adolescentes no miden los riesgos, pero hoy se sabe que sí lo ponderan, tanto los riesgos como los beneficios de lo que hacen. Pero, este proceso en un cerebro que está en desarrollo y maduración no responde como el de un adulto al momento de tomar decisiones. El adolescente tiende a darle más valor a los beneficios que a los riesgos y muchas veces esta decisión está más asociada con conductas peligrosas. Estudios realizados entre el 2000 y 2003 muestran que los adolescentes sobrestiman a menudo los peligros y no

se consideran invulnerables, contraria a muchas creencias que se tienen sobre su comportamiento. Por lo tanto, se piensa que la temeridad del adolescente se debe a que cuando éste pondera el riesgo, su percepción de las ventajas de la acción peligrosa propende a compensar de sobra y anular su percepción del riesgo. Por ejemplo, en un estudio realizado por la Universidad de Illinois sobre el modo en que los adolescentes ven el alcohol, los supuestos beneficios compensaban sobradamente la percepción de los riesgos. Por lo tanto las campañas de prevención deben trabajar no solo sobre los riesgos y temores, sino también sobre los supuestos (Reyna, V. y Farley, F. 2007. El cerebro adolescente. Mente y cerebro. 26: 56- 63)

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TEMA 7. ¿Qué sucede en el cerebro adolescente? IDEA PRINCIPAL Aprenda las diferentes áreas del cerebro que se desarrollan durante la adolescencia. Video. http://www.youtube.com/ watch?v=DAOdnS39HiQ Desarrolle habilidades cognitivas. Mire el video y elabora un esquema con los contenidos tratados en el mismo. Herramientas instrumentales. Un esquema debe plantear, de manera sinóptica y de un solo golpe de vista, las principales ideas de un texto.

Glosario Sistema mesolímbico. Parte del sistema límbico donde se ubica el circuito de la recompensa cerebral. Responsable de las adicciones.

Es muy común escuchar que los adolescentes se comportan de manera impulsiva, irracional o peligrosa y los padres no logran entender el porqué de estas acciones. En ese aspecto, los adolescentes son distintos a los adultos en la manera en que se comportan, resuelven problemas y toman decisiones. Sin embargo existe una explicación biológica para esta marcada diferencia, y es que el cerebro madura y se desarrolla durante la niñez, la adolescencia y hasta principios de la edad adulta. Hace varios años se logró identificar una región específica del cerebro llamada amígdala, la cual es responsable de las reacciones instintivas como el temor y el comportamiento agresivo. Esta zona es de desarrollo temprano; sin embargo, otras regiones del cerebro como la corteza frontal (que controla el razonamiento, nos ayuda a pensar antes de actuar e inhibe la reacción de la amígdala), se desarrolla mucho después. Asimismo, el sistema mesolímbico, que tiene que ver con la recompensa y la dopamina, también madura durante la adolescencia. En esta etapa, es un sistema muy sensible a los estímulos producidos por las drogas, por ejemplo. Ambas partes (la corteza frontal y el sistema mesolímbico) cambian y maduran conforme se entra en la adultez.

La tomografía por emisión de positrones (PET) muestra la actividad metabólica del circuito de recompensa en un cerebro adolescente (izq.) y adulto (der.).

Imágenes del cerebro en tiempo real reafirman lo planteado en el primer párrafo, que los cerebros adolescentes funcionan de manera diferente a los de los adultos en la toma de decisiones y a la hora de resolver problemas. Dichas acciones son guiadas más por la amígdala y en menor grado por la corteza frontal. Los estudios revelan que la materia gris se adelgaza y progresa como una onda desde la parte posterior del cerebro hacia la parte frontal. Las regiones que maduran más tardíamente están asociados con las funciones cerebrales de más alto nivel, como el control de los impulsos, la planificación y el razonamiento. Por lo tanto, es en la adolescencia que zonas coticales empiezan a ser más funcionales y a trabajar adecuadamente con las zonas subcorticales, a modo de ejemplo, al final de adolescencia la corteza orbitofrontal puede inhibir la impulsividad de la amígdala, lo que será observado claramente en la conducta del adolescente, que empezará a tener mayor control de impulsos, y a demostrar una mejor autorregulación . 16

Ampliación. El desarrollo cerebral en adolescentes. Características de los adolescentes

La adolescencia es un periodo en cual el cerebro está invadido por hormonas, sufre cambios profundos como la poda neuronal, con la muerte de muchas neuronas, y el crecimiento y aumento de la estructura de otras, lo que se verá reflejado en el comportamiento. En este cambio cerebral se reconfiguran muchos circuitos y redes neuronales que estarán más sensibles a la realidad emocional que le rodea, y se fortalecerán las conexiones neuronales casi definitivas en las regiones cerebrales vinculadas a los valores y las normas con las que se dirigirá la conducta social futura. Desde los 18 años que acaba la adolescencia y comienza la juventud temprana hasta la maduración, 10 años después, se generarán cambios cerebrales específicos en las áreas de asociación de la corteza cerebral y la corteza prefrontal (Mora, F. 2012)

Sistema límbico

El sistema límbico está compuesto por un conjunto de estructuras cuya función está relacionada con las respuestas emocionales, el aprendizaje y la memoria.

Nuestra personalidad, nuestros recuerdos, y en definitiva el hecho de ser como somos, depende en gran medida del sistema límbico. Los componentes de este sistema son: amígdala, tálamo, hipotálamo, hipófisis, hipocampo, cuerpos mamilares, el área septal (compuesta por el fórnix, cuerpo calloso y fibras de asociación), la corteza orbitofrontal y la circunvolución del cíngulo. La amígdala cerebral es una parte del encéfalo que se relaciona con las emociones. Está formada por un conjunto de núcleos de neuronas localizadas en la profundidad de los lóbulos temporales de los vertebrados complejos, incluidos los humanos. Forma parte del sistema límbico, y su papel principal es el procesamiento y almacenamiento de reacciones emocionales. Entre los núcleos mencionados se encuentran el grupo basolateral, el núcleo centromedial y el núcleo cortical; los cuales están afectados por las hormonas sexuales, lo que significa que hay un dimorfismo en la respuesta entre hombres y mujeres. Además, la amígadala trabaja con el hipotálamo, el cual modula su acción.

Hipocampo y fórnix (sistema límbico)

A Lóbulo frontal

B C E Lóbulo temporal

D

(A) Fórnix (puente) (B) Cuerpos mamilares (grupos de neuronas que retransmiten señales al tálamo contribuyen con la alerta y la memoria (C) Amígdala (D) Hipocampo (E) Circunvolución parahipocampal

Cerebelo

Curiosidades del cerebro Desarrollo del cerebro adolescente La adolescencia es una etapa caracterizada por cambios hormonales, físicos, neuronales y mentales. Sabemos que algunas áreas del cerebro, particularmente la corteza frontal continúa su desarrollo después de la niñez, dándose dos grandes cambios durante la pubertad: el incremento de la mielinización de los axones, con el consiguiente incremento de la velocidad de transmisión, y una reducción gradual de la densidad sináptica, indicando una poda de las conexiones neuronales. Estos cambios hacen que las habilidades cognitivas que se desarrollan en la corteza frontal, como las funciones ejecutivas y las habilidades sociales cognitivas, sufran cambios durante la adolescencia. Choudhury, S. y col. 2008. Development of the teenage brain. Mind, Brain and Education. V. 2. Nº 3.

Recursos. - MORA, F. (2012). ¿Está nuestro cerebro diseñado para la felicidad? Madrid: Editorial Alianza. - RESSLER, K. y DAVIS, M. (2003). Genetics of Childhood Disorders: L. Learning and Memory, Part 3: Fear Conditioning. Journal of the American Academy of Child and Adolescent Psychiatry. 42(5): 612-615. - SNELL, R. (1997). Neuroanatomía Clínica. Madrid: Editorial Médica Panamericana. 17

TEMA 8. ¿Envejece el cerebro? ¿Qué sucede en este tiempo? Una de las preocupaciones que más agobian a las personas mayores es el envejecimiento: el visualizarse con cabello blanco, arrugas en la piel y un cuerpo frágil debido al paso de los años. Pero la preocupación mayor debería ser el envejecimiento cerebral. IDEA PRINCIPAL Comprenda los procesos de envejecimiento cerebral. Desarrolle habilidades cognitivas. Cree un mapa conceptual con los síntomas, causas y efectos del envejecimiento cerebral. Herramientas instrumentales. En un mapa conceptual, los conceptos clave se ubican en las figuras, y los enlaces entre las mismas representan las relaciones entre dichos conceptos.

El envejecimiento se refiere al deterioro progresivo, inevitable e intrínseco que ocurre en todo ser viviente con el paso del tiempo. Es una sucesión de acontecimientos programados por nuestra genética que limitan nuestro tiempo de vida. Sin embargo, el cerebro no necesariamente acompaña al cuerpo en su envejecimiento, como es el caso de patologías como la enfermedad de Alzheimer. El envejecimiento, según F. Mora (2010), empieza alrededor de los 27 o 30 años. No obstante, el envejecimiento cerebral comienza en la edad madura; es decir, pasada la edad reproductiva. Es alrededor de esta edad que el cerebro deja de crecer y se mantiene estable por un periodo de 20 años. Su envejecimiento empieza con cambios finos en la atención, la capacidad de cálculo matemático, los patrones de sueño entre otros, pero existen casos patológicos como el del envejecimiento prematuro.

GLOSARIO Envejecimiento prematuro. También llamado progeria, es un síndrome que acelera el proceso natural de envejecimiento y se produce en los afectados desde edades tempranas de la vida. Insomnio crónico. Es un trastorno común del sueño que plantea dificultades para quedarse dormido, para continuar durmiendo o ambas. A consecuencia, se duerme poco o mal, por lo que al despertar uno puede no sentirse descansado.

Lóbulo temporal medial que muestra regiones involucradas con el sistema de memoria. . Der. Cerebro sano. Izq. Cerebro con Alzheimer, gran envejecimiento cerebral

A partir de los 55 años aproximadamente, inicia una pérdida de masa del tejido cerebral, que pasa de 1 400 g en varones de 20 años, a 1 170 g a los 80 años. Esta pérdida incluye atrofia cerebral y alteraciones vasculares. El Manual de Geriatría de Salgado y Guillén (2002) explica que este tipo de modificaciones afectan básicamente los flujos cerebrales, con descensos de un 15% de los valores aceptados para adultos (50-55 ml / 100 g por minuto), el metabolismo neuronal, con descensos de hasta 20% en el consumo de oxígeno y glucosa, así como en la función de los neurotransmisores. Por otro lado, hoy sabemos que nacen nuevas neuronas inclusive durante el envejecimiento, y que de algún modo es constante en áreas del cerebro que participan en los procesos de aprendizaje y memoria. Según Mora (2010) en el adulto-joven pueden crecer en estas áreas alrededor de 20 000 a 30 000 neuronas todos los días. En función al estilo de vida de la persona estas neuronas nuevas pueden aumentar su número y prolongar el tiempo que permanecen vivas y activas. El cerebro puede compensar el efecto del envejecimiento, y las funciones mentales incluso pueden mejorar con la edad; se observa que se usan mejor ambos hemisferios como una manera de compensar los cambios de la edad. El ejercicio, el descanso, la dieta saludable y la actividad mental reducen el declive del funcionamiento del cerebro.

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Ampliación. El envejecimiento cerebral prematuro. ¿Cuáles son las causas del envejecimiento cerebral prematuro?

Uno de los factores causales del envejecimiento cerebral prematuro es el insomnio crónico, que consiste en la sensación de dormir poco o mal durante la noche. El insomnio es la dificultad para conciliar el sueño o para reposar con un sueño normal: la perdida crónica (o parcial) del sueño de 2 a 3 horas por la noche tiene repercusiones como un descenso de la eficacia cognitiva y el deterioro de funciones cardiovasculares, inmunológicas y endocrinas. Por otra parte, muchos expertos no descartan que el envejecimiento del cerebro sea también una consecuencia del envejecimiento irregular de otros sistemas como el cardiovascular o endocrino.

¿Cuáles son los efectos del envejecimiento cerebral prematuro?

Entre las consecuencias más significativas está la atrofia neuronal, y como última instancia la muerte neuronal. Así, también se da la pérdida de la rapidez en la sinapsis, la utilización de oxígeno y la producción de hormonas intervertebrales. Macroscópicamente, el cerebro sufre modificaciones estructurales como el descenso de su masa, disminución del volumen y aumento de los surcos, así como disminución de las circunvoluciones, por lo que el cerebro funcionará de forma más lenta, y el nivel de concentración y memorización se dificultará, entre otras funciones que se verán deterioradas. Es imposible evitar el envejecimiento de nuestro organismo, pero es posible retrasarlo. Debemos recordar que el organismo está diseñado para funcionar correctamente bajo ciertas condiciones y éstas, que al mantenerlas adecuadamente, alargarán el tiempo de vida de las diferentes células que componen el cuerpo humano. Comer sano, hacer ejercicio, dormir lo suficiente y asistir al médico asiduamente son recomendaciones básicas que se deben tomar en cuenta para tener una vida más sana y consecuentemente más prolongada.

El envejecimiento cerebral prematuro en portadores de VIH.

Los estudios no han determinado si se debe a la presencia del VIH o a los fármacos que se usan para controlarlo (o ambos), pero sí se ha encontrado que algunos portadores del virus tienen un flujo de sangre al cerebro propio de personas no portadoras de diez a quince años mayores. Se hicieron estudios de resonancia magnética (ver ilustración) en 25 portadores de VIH. Las áreas en rojo muestran una mayor tendencia a sufrir problemas de memoria y problemas de otras funciones cognitivas.

Curiosidades del cerebro Recomendaciones para prevenir el envejecimiento. El ejercicio físico favorece al cerebro en la vejez. Hace que el oxígeno y la glucosa sigan fluyendo cuando la persona envejece. Practicarlo de forma regular mejora el funcionamiento del cerebro en las personas mayores, que pueden sufrir problemas de planificación y de pensamiento abstracto porque la corteza frontal se reduce con la edad. Conductas de aprender cosas nuevas y de riqueza sensorial y social que rodea al individuo, así como la realización de ejercicio físico aeróbico favorecen el aumento en el número de nuevas neuronas y prolongan el tiempo que permanecen vivas y activas. Hay estudios en poblaciones que practican deporte en las que se observan una mejor ejecución de habilidades cognitivas, una mayor velocidad de respuesta, un mayor control de la emociones y el espacio.

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TEMA 9. ¿Es posible detener el envejecimiento cerebral? El deterioro de las funciones cerebrales es una de las consecuencias del envejecimiento, por lo que es inevitable. Sin embargo, muchos estudiosos del tema se han planteado si es posible retrasar el envejecimiento cerebral. Algunas claves como la restricción calórica, hacer ejercicio físico y aumentar el contacto social pueden ayudar a vivir más y mejor. IDEA PRINCIPAL Aprende maneras de retrasar el envejecimiento y comprende los efectos en el cerebro de la enfermedad de Alzheimer. Video. http://www.youtube.com/ watch?v=WusTwfM5ES0 Herramientas instrumentales. Mira el video, y, a partir de la información allí brindada, elabora una dieta que ayude a ralentizar el envejecimiento cerebral.

GLOSARIO Asincrónica. Se refiere cambios que pueden ocurrir en el cuerpo en un tiempo inadecuado para el proceso de desarrollo o a lo largo de la vida. Neurogénesis. Proceso mediante el cual las neuronas se generan a partir de células madre neurales y células progenitoras. Es más activo durante el desarrollo prenatal, pero sigue sucediendo hasta la adultez. Se da generalmente en el hipocampo y la zona subventricular del cerebro.

Para Francisco Mora, de la Universidad Complutense de Madrid, y otros investigadores que se preguntan por qué envejecemos mal, la respuesta viene asociada a la jubilación y a una serie de roles sociales y actitudes que determinan la dejadez del individuo hacia sí mismo. Otro factor es la falta de previsión en la juventud y en la edad adulta, que impide tener una preparación para ejercer actividades alternativas durante la vejez.

¿Cómo envejece el cerebro? Se estima que el envejecimiento cerebral empieza a los 28 años y tiene una perspectiva singular: el cerebro se ha construido a lo largo de un proceso evolutivo, con añadidos constantes de tejido y circuitos neuronales hasta tener la neocorteza que hoy estudiamos. Se trata de un proceso complejo, que tiene como consecuencia el que no envejezca de una manera sincrónica y homogénea, sino que el envejecimiento del cerebro se produce de una forma asincrónica en sus diferentes áreas. Hoy sabemos, además, que el cerebro es un órgano plástico que cambia constantemente como resultado de su interacción con el medio que rodea al individuo, sea este físico, emocional o social, y que el cerebro de un anciano sigue realizando neurogénesis, aunque a menor escala que uno joven. En el adulto, las nuevas neuronas generadas en el giro dentado del hipocampo migran a través de las capas granulares hasta llegar a su destino y formar nuevas conexiones, como se puede ver en la imagen (Ver ilustración).

Capa de la corteza cerebral

Mitosis

Migración / Diferenciación 28 días

I Capa molecular

Neuronas

II Capa granulada Zona subgranular

T1

a CA3

20

T2

Tiempo

Ampliación. El envejecimiento cerebral en la enfermedad de Alzheimer. La demencia tipo Alzheimer es una de las enfermedades que más frecuentemente afectan al cerebro. El principal factor de riesgo en su aparición es el propio proceso de envejecimiento cerebral. Es una enfermedad degenerativa, progresiva y fatal que destruye células cerebrales. Está correlacionada con la atrofia cerebral, especialmente en la corteza temporal. Entre sus principales síntomas se encuentra la pérdida de memoria, alteraciones de orientación, problemas en el lenguaje, capacidad de toma de decisiones, capacidad de discernimiento y algunos desórdenes neuropsicológicos como la afasia, apraxia y agnosia. Enfermedad de Alzheimer Accidente cerebrovascular (derrame) Cáncer de próstata

+ 46,1 % - 18,2 % - 8,7 %

Cáncer de seno Enfermedad del corazón VIH (SIDA) - 20

- 2,6 % - 11,1 % - 16,3 % - 10

0

10

20

30

40

La mortalidad por la enfermedad de Alzheimer va en aumento. Un estudio realizado entre el 2000 y 2006 en Estados Unidos indica que las muertes por esta enfermedad se incrementaron mientras que otras disminuyeron.

El mal de Alzheimer tiene una incidencia anual de 2,8 pacientes por cada 1000 personas entre 65 y 69 años de edad y de 56,1 pacientes por cada 1000 personas mayores de 90 años. Asimismo, es la causa más frecuente de demencia degenerativa. Estimaciones recientes indican que la prevalencia global de esta patología es de unos 35 millones de personas en el mundo, y las predicciones dicen que estas cifras se podrían triplicar en los próximos años. Esta enfermedad se caracteriza por la acumulación de proteínas defectuosas amiloides y tau dentro de las placas seniles y los ovillos neurofibrilares, respectivamente. Estos dos son los marcadores de pacientes con la enfermedad de Alzheimer y son fácilmente reconocibles, como se ve en la imagen. b) Las placas seniles son depósitos de una proteína insoluble llamada b-amiloide (bA) que actúa como centro de degeneración neuronal, puesto que engloba y distorsiona progresivamente a los somas y prolongaciones neuronales (axones y dendritas) o neuritas. Se encuentran en las estructuras intracerebrales involucradas en la memoria y el control emocional, la amígdala, el hipocampo y los núcleos basales colinérgicos (que trabajan con la transmisión nerviosa que utiliza como neurotransmisor la colina) del cerebro anterior. c) Los ovillos neurofibrilares fueron descritos por primera vez por Alois Alzheimer en uno de sus pacientes que padecía demencia. Son un conglomerado anormal de proteínas compuesto por pequeñas fibrillas entrelazadas dentro de las neuronas en casos de la enfermedad de Alzheimer. Estos se forman por la fosforilación de proteínas asociadas a los microtúbulos intracelulares (proteína tau), la cual causa un agregado patológico con características insolubles. En la literatura se encuentran a las proteínas tau fosforiladas bajo el nombre de filamentos helicoidales emparejados. Sin embargo, pese a los estudios, aún no se ha confirmado ninguna de las hipótesis propuestas para explicar las causas de estas proteínas defectuosas.

Células con Alzheimer Células saludables

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TEMA 10. LA NEUROCIENCIA EDUCACIONAL, EL CICLO VITAL Y LA IMPORTANCIA DE LA PRIMERA INFANCIA Durante el crecimiento y desarrollo de un individuo, el cerebro va pasando por un proceso de transformación tanto a nivel anatómico como a nivel funcional, que va permitiendo entre otras cosas, la adaptación al medio, la supervivencia, el aprendizaje y la adquisición de diversas habilidades. En este sentido, las variaciones en el comportamiento de cada persona están íntimamente relacionadas con el funcionamiento de su cerebro a lo largo del ciclo vital. IDEA PRINCIPAL Relaciona el comportamiento de un individuo con la expresión de lo que sucede en su cerebro. Desarrolle habilidades cognitivas. Construya un cuadro comparativo de las diferentes conductas de la infancia y la adolescencia Herramientas instrumentales. Un cuadro comparativo es un organizador que se emplea para sistematizar la información y contrastar los elementos de un tema.

GLOSARIO Neuroplasticidad Capacidad que tiene el cerebro de responder de forma dinámica al aumento de la complejidad del entorno, la cual se ve reflejada en en los sustratos cerebrales que van remodelándose y adaptándose a las exigencias y las oportunidades proporcionadas por las experiencias, provocando ajustes a los sistemas sensoriales, motores y al procesamiento cognitivo.

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Como se ha podido observar, el desarrollo cerebral implica un proceso gradual que va resultando en diferentes comportamientos durante todas las etapas del ciclo vital. En lo que se refiere a la educación, es decir, para el planteamiento de las propuestas curriculares, para la definición del perfil y del estilo de enseñanza de un educador, para la definición de las estrategias de aprendizaje que se llevarán a cabo en el aula, tener el conocimiento de lo que sucede en cada una de estas etapas del desarrollo de un ser humano pasa a ser de vital importancia. En este sentido, los educadores deben considerar que, desde la más temprana edad, las experiencias de aprendizaje y su calidad, así como la relación interpersonal que tengan con los estudiantes influirán en la arquitectura de sus cerebros, en las funciones de los sistemas cerebrales y por ende en el comportamiento. Además, las investigaciones en el campo de la genética están demostrando que el impacto del ambiente (como los patrones de crianza por ejemplo) puede modificar la expresión y la interacción de los genes. En otras palabras, si el educador conoce las bases neurales del aprendizaje y las influencias del entorno que pueden mejorarlo o perjudicarlo, la probabilidad de que su propuesta curricular de aula sea de mejor calidad será mucho mayor permitiendo así un aprendizaje más natural y productivo por parte de cada estudiante. Entre todas las etapas del ciclo vital que se ha mencionado en los temas anteriores, la primera infancia merece un mayor destaque ya que muchas de las habilidades que tenemos las adquirimos o aprendemos en esos primeros años. Las investigaciones recientes señalan que la neuroplasticidad permite que el cerebro aprenda y se remodele con las experiencias que le ocurren, de modo que desde el nacimiento y principalmente en los primeros años de vida, algunas experiencias son cruciales para un buen desarrollo posterior del cerebro, así como para su correcto funcionamiento. Como se ha visto, existen algunos aprendizajes que se deben dar en la infancia, ya que en los períodos sensibles para la adquisición de las mismas los niños y niñas pueden aprender determinadas actividades gracias a la influencia del ambiente (como es el caso del lenguaje)y que evolucionarán con el tiempo a un grado de mayor complejidad. De este modo, la neuroplasticidad permite dar cuenta de la importancia de la calidad del entorno donde los niños y niñas crecen y se desarrollan, así como de la calidad del adulto que los está apoyando en este proceso.

La primera infancia es una etapa del ciclo vital que ha despertado mucho interés en las investigaciones en el campo de la neurociencia educacional. Ya se sabe que durante esta etapa, el cerebro se caracteriza por tener una gran plasticidad, por su alta capacidad innata de aprendizaje y por la formación exuberante de nuevas conexiones neuronales (sinapsis). En este sentido, las oportunidades de aprendizaje que se brinden en esta etapa son adquiridas de manera más rápida y serán de carácter duradero, por lo que la calidad de las experiencias son de suma importancia, ya que todo esto implicará en el desarrollo físico, psicológico, cognitivo y social del niño puesto que el ambiente también influirá en el desarrollo y funcionamiento de su cerebro.





Debido a este complejo proceso gradual de maduración del SNC, uno de los factores que influye significativamente en el desarrollo cerebral en la infancia son las experiencias sensoriales. En este sentido, esta etapa tiene ciertos requerimientos adecuados de atención, educación, estimulación y nutrición, de modo que las experiencias socioemocionales son de gran influencia en el desarrollo de los niños. De este modo, es responsabilidad de los cuidadores y educadores brindar un entorno emocionalmente favorable en el cual los niños y niñas puedan desarrollarse. Entender entonces el proceso de desarrollo cerebral y los principios regidos por el sistema nervioso relacionados con el aprendizaje marcarán una enorme diferencia en el rol de los cuidadores y educadores con relación a las propuestas de aprendizaje que estén involucrados los niños y niñas.

La promoción del desarrollo humano implica la implementación de un modelo educativo que considere las particularidades del cerebro, la mente y la educación.

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Ampliación. EL CEREBRO Y LA FASE DE MADURACIÓN SENSORIOMOTORA Habilidades como las motoras requieren ser adquiridas en determinados momentos programados genéticamente, y las áreas vinculadas al movimiento son las primeras en consolidarse, pues el recién nacido necesita oportunidad para descubrir y ensayar sus movimientos. Por ello, el estar boca abajo desde los primeros meses, ser balanceado, que se arrastren, gateen, trepen, abran y cierren las manos, son actividades que permitirán una mayor madurez del sistema nervioso. Recordemos que las habilidades motoras aprendidas en la primera infancia, como caminar, correr, agarrar, sostener, lanzar, entre otras, serán recordadas y mantenidas toda la vida. Del mismo modo, las experiencias sensoperceptivas son esenciales para el desarrollo del cerebro en los primeros meses de vida. Aunque los recién nacidos pueden abrir sus ojos, no pueden interpretar lo que está en su entorno. La mielinización gradual de estos circuitos, sumada a la experiencia con la luz, los objetos, las formas, los colores, el movimiento y la profundidad son algunos elementos que facilitarán el desarrollo visoespacial. Lo mismo se da para el resto de los sentidos.

La música y su relación con el desarrollo sensoriomotor y su impacto en el cerebro. Investigaciones realizadas por grandes neurocientíficos, como Gazzaniga y Posner por ejemplo, encontraron evidencias que la práctica sistemática de la música desarrolla áreas cerebrales que favorecen la atención, eficiencia y automatización de los aprendizajes, además de estimular y desarrollar de forma significativa los sistemas sensoriales y motor. Investigaciones de Hannon y Trehub (2005) han demostrado que en la intensa emoción que podemos experimentar con la música interviene la misma región cerebral que activan otras actividades placenteras como el sexo o la comida. Los niños que aprenden a tocar un instrumento musical tienen mejores habilidades de razonamiento espacial que los que no lo ejecutan ( Aamoodt y Wang, 2008). La música ejerce cambios en la estructura del cerebro producto de la experiencia en su ejecución. La neurociencia educacional no puede garantizar que cuanto más práctica, mayor perfección en la ejecución de un instrumento, pero sí ofrece evidencias claras de cómo se adapta el cerebro a las exigencias de una formación amplia. Además, ya se ha establecido la forma diferenciada en que el cerebro se comporta mientras escucha música y mientras hace música.

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Las investigaciones que se han referido al efecto de la música sobre el cerebro infantil han coincidido en que ésta provoca una activación de la corteza cerebral, específicamente de las zonas frontal y occipital, implicadas en el procesamiento espaciotemporal. Asimismo, al evaluar los efectos de la música a través de registros de electroencefalogramas, se ha encontrado que esta origina una actividad eléctrica cerebral de tipo alfa, en otras palabras, todo lo anterior se traduce en que la música provoca: - Aumento en la capacidad de memoria, atención y concentración de los niños. - Mejora la habilidad para resolver problemas matemáticos y de razonamiento complejos. - Es una manera de expresarse. - Introduce a los niños a los sonidos y significados de las palabras y fortalece el aprendizaje. - Brinda la oportunidad para que los niños interactúen entre sí y con los adultos. - Estimula la creatividad y la imaginación. - Al combinarse con el baile, estimula los sentidos, el equilibrio y el desarrollo muscular. - Provoca la evocación de recuerdos e imágenes, con lo cual se enriquece el intelecto. - Estimula el desarrollo integral del niño al actuar sobre todas las áreas del desarrollo. El impacto que provoca la música en el cerebro se ve diferenciado entre los actos de escuchar o apreciar música y el hecho de hacer música. El entrenamiento musical redunda en soporte al desarrollo de habilidades matemáticas, lingúísticas y espaciales. Al parecer, el aprender a tocar un instrumento musical o el aprender a leer e interpretar música tiene un papel importante en el proceso de enseñanza y aprendizaje de los estudiantes (sobre todo de educación infantil), por lo tanto los maestros, las instituciones educativas, los padres y el personal de salud deberían conocer los alcances y beneficios que se derivan del empleo de la música como parte de la educación integral del menor.

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APLICACIONES PRÁCTICAS A LA EDUCACIÓN. LAS POLÍTICAS PÚBLICAS EDUCATIVAS Y EL COMPROMISO DE LA comunidad con la primera infancia La primera infancia requiere de una atención especial que garantice el desarrollo integral de los niños y niñas. Para ello debemos difundir y compartir información que necesitan conocer los educadores, padres, hacedores de políticas y la comunidad en general, sobre esta etapa crucial del desarrollo. IDEA PRINCIPAL Comprenda la importancia de sensibilizar y compartir la información sobre la primera infancia. Desarrolle habilidades cognitivas. Elabore un díptico con información relevante de la primera infancia que puedas compartir con los padres y educadores de tu comunidad. Herramientas instrumentales. Un díptico es un documento de dos hojas que busca promover una información o evento. Prensenta ideas claras y se acompaña de imágenes.

GLOSARIO Enfermedades congénitas. Son aquellas enfermedades que aparecen con el nacimiento y que pueden tener un origen genética o ambiental.

En los últimos años se ha observado el creciente interés por parte de los gobiernos en generar nuevas políticas públicas educativas. Aunque muchas de estas políticas ya están en proceso de implementación y ejecución, varias de ellas carecen de planteamientos claros para la atención y educación de la primera infancia. Desde las investigaciones en el campo de la neurociencia, provienen fuertes argumentos que fomentarán en los gobiernos la necesidad de pensar en políticas educativas, o sistemas de gestión educativa de calidad, considerando la primera infancia como pilar de los mismos. Con ese objetivo en mente, ofrecemos las siguientes reflexiones: 1. Políticas que consideren una educación preconcepcional: estar preparados física y mentalmente para ser padres influirá en el desarrollo posterior de un ser humano. 2. Políticas que consideren la educación prenatal: el proceso de desarrollo cerebral empieza tres semanas después de la concepción: todo lo que sucede en la etapa prenatal puede modificar este proceso. 3. Políticas que garanticen un buen nacimiento: el momento perinatal puede modificar el rumbo del desarrollo cerebral de un niño. Ser atendido a tiempo y por médicos competentes marcará la diferencia. 4. Políticas que garanticen los derechos de los niños y niñas, para ello es esencial una propuesta multisectorial e intersectorial. 5. Políticas que garanticen la calidad del educador, cuidador o profesional que esté involucrado con los niños y niñas, con capacitación permanente. 6. Políticas que garanticen la atención y educación de aquellos niños y niñas con necesidades especiales.

Considerando las diferencias individuales en las políticas educativas Cada ser humano es único e irrepetible. Las condiciones de su nacimiento y su vida determinarán tanto factores genéticos como ambientales. Una enfermedad congénita o hereditaria puede disminuir las posibilidades cerebrales de un individuo, como en el caso del síndrome X frágil que condicionan que sus posibilidades futuras sean menores. Muchas personas con trastornos cerebrales genéticos no pueden producir suficiente cantidad de ciertas proteínas que influyen en el desarrollo y el funcionamiento del cerebro y por ende en el aprendizaje. Desarrollar políticas de atención y educación a estos niños y niñas permitirá que cada uno de ellos desarrollaren capacidades que le permitirán un mejor proceso de desarrollo y una mejor calidad de vida.

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Ella sufre el síndrome Dandy-Walker, un defecto congénito que afecta el cerebelo.

Autoevaluación 1. Realiza una línea de tiempo (distinta a la del organizador) e indica los periodos más sensibles del desarrollo cerebral. 2. ¿Qué cambios se dan en el cerebro durante la adolescencia? 3. Señale qué se pudo determinar a partir de los experimentos de Lorenz. 4. ¿Cómo se da el envejecimiento cerebral? 5. ¿Consideras que la primera infancia es un periodo importante para el aprendizaje? ¿Por qué es importantes promover políticas públicas para la primera infancia? 6. ¿Cómo puede influir la adolescencia en el aprendizaje del estudiante? 7. ¿Qué aporta la neurociencia educacional a la Educación?

Organizador visual PRENATAL - El cerebro en desarrollo es muy vulnerable: malnutrición, síndrome alcohólico fetal, diabetes prenatal, problemas de tiroides, etc. - Eventos que debemos recordar: neurogénesis, migración, diferenciación, apoptosis, poda

POSTNATAL - La comunicación entre neuronas (sinapsis) se desarrolla intensamente en este periodo, y las experiencias de vida repercuten en la formación de los circuitos neuronales. - La mielinización que se inicia en el vientre materno avanza y ocurre en ciclos con dirección caudo-rostral.

PRIMERA INFANCIA - El cerebro se desarrolla muy rápidamente y se constituyen los procesos de adquisición del control motor, locomotor, del lenguaje y del pensamiento. - Periodos sensibles, en que el aprendizaje es más fácil y rápido. - En este tiempo ocurre una exuberancia sináptica.

ADOLESCENCIA - Las conexiones nerviosas y las vías de conexión en el cerebro cambian debido a las necesidades del ambiente - Se desarrollan las habilidades cognitivas y de razonamiento. - Aumenta la velocidad de sinapsis pero las áreas cerebrales relacionadas con las emociones todavía están madurando. - El sistema de recompensa cerebral (sistema mesolímbico) tiene mucha influencia en las decisiones.

VEJEZ - En humanos, el proceso empieza pasada la edad reproductiva. - Se sufren modificaciones morfológicas y funcionales. - El insomnio es una causa del envejecimiento prematuro. - Consecuencias: atrofia y muerte neuronal, sinapsis más lenta. - El envejecimiento cerebral empieza entre los 30 y 40 años. Se puede retrasar con una buena dieta, ejercicio e interacción social. - El Alzheimer acelera el envejecimiento cerebral (y la senilidad). Sus marcas son las placas seniles y los ovillos neurofibrilares. 27

Referencias bibliográficas - BARRON, W. (2001). Trastornos Médicos Durante Embarazo. Madrid: Elsevier. - BLAKEMORE, S.J. y FRITH, U. (2007). Cómo aprende el cerebro: las claves para la educación. Barcelona: Ariel. - CASTELLANOS-ORTEGA M.; CRUZ, R. y MARTÍNEZ-MARTÍ, L. (1999) Factor de crecimiento nervioso: posibilidades y limitaciones de su aplicación clínica. Revista de neurología. 29 (05):439-447. - CAMPOS, AL. (2010). Primera infancia: una mirada desde la neuroeducación. CEREBRUM/OEA. - CORNEJO, R. (2007). Apoptosis en células mamarias transfectadas con el oncogen RAS. Revista chilena de obstetricia y ginecología. 72(6):362-365. - DEONI, S. et al (2011). Mapping Infant Brain Myelination with Magnetic Resonance Imaging. The Journal of Neuroscience, 31(2):784 –791. - DOZE, V.A. y PÉREZ, D.M. (2012, Mayo). G-Protein-Coupled Receptors in Adult Neurogenesis. Pharmacological Reviews. 64(3):645-675. - GERHARDT, S. (2004). Why Love Matters: How Affection Shapes a Baby’s Brain. Nueva York: Routledge. - HAINES, D. (2008). Neuroanatomy: an atlas of structures, sections, and systems. Maryland (E.E. U.U.: Wolters Kluwer Health. - KALAT, J. (2004). Psychología Biológica. Madrid: Thomson Editores. - ORGANIZACIÓN MUNDIAL DE LA SALUD (2009). Desarrollo en la primera infancia. Centro de Prensa - Nota descriptica N° 332. - PURVES, D. (2004). Neuroscience. Massachussetts: Sinaur Associates. - RESSLER, K. y DAVIS, M. (2003). Genetics of Childhood Disorders: L. Learning and Memory, Part 3: Fear Conditioning. Journal of the American Academy of Child and Adolescent Psychiatry. 42(5): 612-615. - R.K. Lenroot, J.N. Giedd. (2006). Neuroscience and Biobehavioral Reviews 30 (2006) 718–729 - SNELL, R. (1997). Neuroanatomía Clínica. Madrid: Editorial Médica Panamericana. - VON BERNHARDI, R. (2010). Immunotherapy in Alzheimer’s Disease: Where Do We Stand? Where Should We Go? Journal of Alzheimer’s disease. 19:405–421 --ZULUAGA, J. (2001). Neurodesarrollo y Estimulación. Bogotá: Editorial Médica Internacional.

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