¿Por qué es importante que la neurociencia se comunique con la educación?

Especial: Aprendizaje

¿Por qué es importante que la neurociencia se comunique con la educación?

Presentamos la conversación que la gente de Educ.ar mantuvo con miembros del grupo de investigación en Neurociencia Integrativa de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA.

Milena Winograd, doctora en Neurociencias, y Sebastián Lipina, investigador de la Unidad de Neurobiología Aplicada del Cemic-Conicet, nos cuentan sobre un proyecto para chicos que llevarán a cabo, (junto a Mariano Sigman, director del grupo) en escuelas de todo el país y cuyo objetivo es acercar los conocimientos neurobiológicos del aprendizaje al ámbito educativo.

Para ello están diseñando una serie de juegos interactivos de computadora para llevar a las escuelas, con el fin de estimular las capacidades cognitivas de los chicos. Simultáneamente, estos juegos permiten seguir investigando cuáles son las estrategias utilizadas a la hora de aprender, para luego relacionarlas con el desempeño de los chicos en el aula.

En los distintos fragmentos grabados que forman parte de esta nota los investigadores destacan un tema relevante –aunque no simple–, como la relación entre las neurociencias y la educación. Porque cuando se habla de puentes entre estas dos disciplinas es importante entender que detrás de cada una de ellas hay una historia epistemológica, de constructos y de mucha práctica que es necesario considerar a la hora de tomar decisiones.

Milena Winograd se refirió básicamente a las características del proyecto, a lo que tienen de especifico estos juegos diseñados sobre la base de aspectos conceptuales que la neurociencia tiene para aportar a la construcción interdisciplinaria, juegos que son distintos de los juegos clásicos que usan cotidianamente los chicos en sus casas; también explicó por qué usar un recurso tecnológico como la computadora para estas pruebas, y detalló algunos datos de cómo se van representando a nivel cerebral los conceptos numéricos en los chicos hasta llegar a la abstracción: sumar, por ejemplo, en un primer momento equivale a moverse espacialmente de izquierda a derecha usando el área cerebral involucrado con la representación del espacio.

Sebastián Lipina aporta un marco conceptual sobre la importancia del proyecto, definido como una iniciativa complementaria en el ámbito educativo, ámbito en el cual el conocimiento generado por la neurociencia cognitiva del desarrollo puede establecer una sinergia con la construcción de oportunidades de aprendizaje para todos los chicos, de distintos contextos sociales.

Los invitamos a ver y a escuchar estos videos para entender más ampliamente de qué se trata.

Otros enlaces relacionados:
http://www.neurotaller.com.ar/
http://www.neurocenas.com.ar/index.php
Entrevista a Jorge Colombo y Sebastián Lipina en educ.ar: "La naturaleza plástica del desarrollo cerebral, algunas derivaciones pedagógicas"

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Fuente:

Educar de Argentina

El cerebro procesa tareas "en serie"

Especial: Aprendizaje

El cerebro procesa tareas "en serie"

Pero cuando hay que decidir dos cosas simultáneamente, la que se deja para después queda intacta

Mientras usted está leyendo este artículo, su cerebro se encuentra efectuando millones y millones de operaciones en paralelo para controlar y coordinar innumerables funciones vitales. Pero, curiosamente, si su mente tuviera que ejecutar rápidamente tan sólo dos instrucciones simultáneas se encontrará en problemas.

De hecho, el cerebro no puede procesar dos órdenes en el mismo instante, porque solamente dispone de un único "puente" entre el módulo que percibe el estímulo y el que lo ejecuta. En otras palabras, mientras la mente está ocupada tomando una decisión, las demás decisiones tienen que esperar.

No obstante, el cerebro resuelve este "cuello de botella" y, de acuerdo con los resultados de un trabajo científico publicado en la revista Plos ONE , parece que lo hace muy bien: "Cuando tenemos que decidir dos cosas al mismo tiempo, el cerebro las procesa en serie. Y el resultado crítico de nuestra investigación es que comprobamos que el proceso que queda para más tarde está intacto, es decir, se ejecuta exactamente de la misma manera que si no hubiera otro proceso interfiriendo", revela el doctor Mariano Sigman, investigador del Conicet en el Departamento de Física de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la Universidad de Buenos Aires.

Para arribar a esta conclusión, Sigman, junto con el físico Juan Kamienkowski, el otro autor del estudio, diseñaron un experimento de interferencia: sentaron frente a una computadora a 16 jóvenes de edades similares para que respondan, lo más rápidamente posible, a dos tipos de estímulos simultáneos: uno visual y otro auditivo.

En el primer caso, debían decidir si la cantidad de puntos que se les presentaba en la pantalla era mayor o menor que 20 y, de acuerdo con eso, apretar una u otra tecla con dos dedos de una mano. En el segundo caso, debían discriminar si un sonido era agudo o grave tocando otras dos teclas con los dedos de la otra mano.

"Observamos que, independientemente de cuál de los dos estímulos eligieron responder primero, una vez que el cerebro se comprometió con esa decisión, hay un tiempo de entre 200 y 300 milisegundos en que no puede tomar otra decisión.

"Ese es el lapso en que el puente que conecta la percepción con la acción está ocupado", explica Kamienkowski. Según el investigador, ése es un "tiempo de ambigüedad", porque en ese intervalo "no se puede saber a qué estímulo se responderá primero".

Para Sigman ese período refractario, en el cual el cerebro está ocupado y es incapaz de tomar otra decisión, es muy pequeño como para afectar situaciones de la vida cotidiana: "Sólo en algún caso muy extremo podría originar un accidente", tranquiliza.

En la actualidad, Sigman y Kamienkowski exploran la posibilidad de aplicar estos experimentos de interferencia al diagnóstico precoz de algunas enfermedades psiquiátricas y neurológicas.

"Por ejemplo, la esclerosis múltiple se ve como un problema motriz, pero hay una evidencia bastante reciente de que las personas afectadas por esta enfermedad tienen un déficit cognitivo sutil temprano, que podría ser detectado con estos experimentos", infiere Sigman.

Apasionado por los misterios de la mente, Sigman destaca la importancia de estudiar la organización del pensamiento con el rigor de la física: "Tratamos a la psicología con el mismo estatus conque uno trata a los materiales". E inmediatamente remarca: "Para mí, el pensamiento es un objeto, como el cerebro, y la pregunta difícil es ¿cuál es el puente entre esas dos cosas?".

Centro de Divulgación Científica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA

Fuente:

Diario La Nación - Argentina

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Mario Sigmano: La imagen del cerebro es el cerebro mismo

El proceso cerebral de aprender y recordar es cosa de dos

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El proceso cerebral de aprender y recordar es cosa de dos

La flexibilidad de las comunicaciones entre neuronas (sinapsis) es la que permite que nuestro cerebro recuerde la información importante y olvide la insignificante. Una nueva investigación ha descubierto que este proceso de selección de recuerdos es inesperadamente complejo, porque implica por igual tanto a receptores sinápticos como a los emisores neuronales. Eso significa que el tratamiento de la información que realiza el cerebro no es exclusivo de los receptores sinápticos, ya que los emisores neuronales emergen cuando el flujo de información se debilita, desempeñando un papel crucial en nuestra capacidad para aprender y recordar cosas.

Por Yaiza Martínez.

Sólo cuando los terminales de transmisión (células rojas) y de recepción (células verdes) se encuentran en la proporción adecuada con respecto unos a otros, se puede producir la comunicación neuronal. Fuente: Max Planck Institute. 

 

Hasta ahora, se creía que en la comunicación entre las neuronas, a la que se denomina sinapsis, el papel activo en la reorganización del cerebro para adaptarse a los estímulos del mundo exterior lo llevaban a cabo sólo los receptores sinápticos.

Sin embargo, ahora, científicos del Max Planck Institute of Neurobiology de Martinsried, en Alemania, aseguran que esta idea no es correcta. Al parecer, la parte transmisora de la sinapsis de las células nerviosas también sería altamente adaptable.

A grandes rasgos, la sinapsis es un proceso que implica descargas químico-eléctricas (generadas en las membranas celulares de las neuronas). Estas descargas liberan unas moléculas denominadas neurotransmisores, que viajan de una neurona a otra.

Este proceso de comunicación entre las células nerviosas de nuestro cerebro es lo que nos permite, por ejemplo, recordar las cosas importantes y olvidar las banalidades, entre otras aptitudes de nuestra conciencia humana.

Flexivilidad y capacidad de aprender

La comunicación neuronal es de hecho la base del funcionamiento de nuestro cerebro. Cada una de los cientos de miles de millones de células nerviosas que tenemos es experta en el intercambio de datos, y mantiene conexiones con miles de neuronas vecinas.

A través de ese punto de contacto que es la sinapsis, la información neuronal fluye por un canal de una única dirección. El cerebro es capaz de realizar todas las complejas tareas que realiza sólo si las neuronas logran intercambiar la información correctamente.

Según explican los científicos del Max Planck Institute en un comunicado , la versatilidad de las sinapsis es lo que posibilita, además, que nuestro cerebro tenga una gran adaptabilidad y flexibilidad.

La mayoría de los científicos coinciden en opinar que el intercambio flexible de información entre las neuronas es lo que nos permite aprender y recordar.

Estudio simultáneo de receptores y emisores

Las sinapsis requieren de un receptor (elemento postsináptico) y de un emisor (el elemento presináptico). Los elementos postsinápticos más comunes en las neuronas son las espinas dendríticas, que son unas protuberancias con forma de hongo que se extienden desde la superficie del axón neuronal.

Este punto de contacto receptor, las espinas, juegan un papel activo en el ensamblaje y rotura de las nuevas sinapsis. Cuanta más información se procese, mayor número de nuevas bases receptoras generarán las células nerviosas.

Las nuevas espinas crecen en dirección a sus neuronas vecinas para formar nuevas sinapsis. Si el flujo de información se debilita, las sinapsis desaparecen, y las espinas se retrotraen. En comparación, solía creerse que el otro lado de la sinapsis (el emisor), conocido como botón axonal, sólo jugaría un papel pasivo en la formación de las conexiones.

Pero no es así. Tal y como explican los científicos en la revista especializada Neuron , las últimas tecnologías para el registro de imágenes cerebrales les han permitido examinar los reajustes estructurales que se producen durante los procesos de sinapsis, en ambos extremos de éstas simultáneamente.

Estudios anteriores se habían centrado en revisar los cambios estructurales de las espinas dendríticas pero, en este caso, el estudio pudo analizar además los botones axonales de células nerviosas con depresión de larga duración (LTD).

Uso de nuevas tecnologías

La LTD, en neurofisiología, se refiere al debilitamiento de una sinapsis neuronal durante horas o días. Se cree que la LTD es el resultado de cambios en la densidad del receptor postsináptico.

Utilizando un microscopio láser de excitación de dos fotones , los investigadores registraron la morfología sináptica y la actividad, durante más de cinco horas, en cultivos del hipocampo de ratones.

Los datos recogidos indicaron que hubo una contribución presináptica sustancial en la plasticidad morfológica del cerebro dependiente de la actividad sináptica. Según los científicos, ésta sería la primera vez en que se observa con éxito al mismo tiempo tanto la parte receptora como la terminal transmisora de la sinapsis durante un periodo extenso de tiempo.

Para conseguirlo, se coloreó una serie de neuronas con un tinte rojo fluorescente y se etiquetaron las células conectadas en verde. El microscopio especializado permitió revelar los cambios en ambos extremos de la sinapsis, en varias secuencias.

Número constante de transmisores

En definitiva, el experimento permitió detectar claramente que la unidad transmisora de las sinapsis juega un papel mucho más activo de lo que se creía en el ensamblaje y desintegración de dichas sinapsis.

Lo realmente sorprendente del experimento, señaló su director, el profesor Valentin Nägerl, es que, con todo, el número de transmisores se mantiene siempre constante. Aunque el número de sinapsis se reduce cuando el flujo de información se debilita, nuevos terminales transmisores emergen en otros lugares de una manera aparentemente simétrica.

Los científicos concluyen, por tanto, que el procesamiento de la información en el cerebro no es exclusivo solamente de los receptores sinápticos, sino que las células transmisoras también reaccionarían activamente y que, por tanto, juegan un importante papel en nuestra capacidad cognitiva adaptable.

Fuente:

Tendencias 21

Las neuronas de Pavlov

Especial: Aprendizaje

Las neuronas de Pavlov

• Las células nerviosas convergentes son las responsables del aprendizaje
• Un estudio publicado en 'PNAS' ha logrado visualizarlas por primera vez

Imagen de una neurona convergente

CRISTINA DE MARTOS

MADRID.- Todo empezó por casualidad. La simple observación de las ‘secreciones psíquicas’, como llamó Ivan Petrovich Pavlov a la salivación de los perros en ausencia de comida, condujo a este Premio Nobel ruso a realizar un importante descubrimiento: el condicionamiento clásico. Hoy, un siglo después de sus trabajos, un equipo de científicos ha descubierto qué neuronas son las responsables de ese aprendizaje.

El experimento de Pavlov es mundialmente conocido. Un perro, cuando recibe comida (estímulo incondicionado), saliva. Sin embargo, cuando oye una campana (estímulo neutro), no. Pero si asociamos ese sonido con la comida (tocamos la campana unos segundos antes de darle el alimento) el perro, al cabo de unas cuantas repeticiones, salivará con el simple tañer, que pasa de ser neutro a un estímulo condicionado.

"Una cuestión central de la neurociencia del comportamiento es averiguar cómo la actividad neuronal media los cambios conductuales que intervienen en el aprendizaje", señalan los autores del estudio publicado en la revista 'Proceedings of the National Academy of Sciences'. Pero identificar qué neuronas están detrás de esos procesos ha sido una meta esquiva, dadas las limitaciones que tiene 'per se' el estudio del cerebro y a que los fenómenos de condicionamiento suceden en un tiempo muy concreto.

Estos investigadores emplearon una sofisticada y novedosa técnica de imagen (Arc catFISH) que mide la actividad celular basándose en la transcripción de genes en un periodo de tiempo y lugar determinados.

El experimento consistió en una forma clásica de aprendizaje asociativo llamada aversión gustativa condicionada. Varios ratones sedientos bebían una solución de sacarina (estímulo condicionado) durante cinco minutos. Después de 25 minutos se les inyectaba una solución de cloruro de litio (estímulo incondicionado), que provoca malestar y náuseas en los roedores.

Cinco minutos después, observaron su cerebro. Los primeros datos indicaban un aumento de la actividad en dos zonas del cerebro: el córtex insular y el núcleo basolateral de la amígdala. Finalmente, sólo este último demostró desempeñar un papel clave en el aprendizaje.

Centros de convergencia de la información

Allí, un 8,4% de las neuronas respondió al estímulo condicionado (la sacarina) y un 11,4% al incondicionado (el cloruro de litio). Pero una pequeña población, algo más del 4%, se activaba tanto con uno como con otro. Son las llamadas neuronas convergentes, que "combinan la información sobre ambos estímulos y son críticas para el aprendizaje y la memoria", ha explicado a elmundo.es Ilene Bernstein, profesora de psicología de la Universidad de Washington y directora del estudio.

Estas células, que nunca antes se habían visto, "finalmente existen y permiten la convergencia de información sólo en condiciones que implican aprendizaje", añade. Es decir, que si se cambia el orden en el que se aplican los estímulos, algo que no tiene utilidad para aprender, estas neuronas de convergencia apenas se activan, tal y como han demostrado Bernstein y sus colegas. Tampoco 'funcionan' en los individuos previamente expuestos a los estímulos.

Su identificación abre la puerta a un mejor entendimiento de estos procesos. "Ahora habrá que averiguar más cosas sobre estas neuronas –apunta Bernstein-; qué señales bioquímicas generan y hacia dónde se dirigen". Próximo paso: condicionamiento del miedo, siguiente capítulo en la historia del aprendizaje clásico, firmado esta vez por John B. Watson, que basó sus experimentos en los trabajos de Pavlov.

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El Mundo - Salud

ONU: Cáncer será la primera causa de muerte el 2010

El cáncer será la primera causa de muerte en el mundo en 2010, según la ONU

* Los expertos lo achacan al aumento del tabaquismo en los países en desarrollo.
* En 2030, 27 millones de personas en todo el mundo serán diagnosticadas.

WASHINGTON.- El cáncer se convertirá en la principal causa de muerte en el mundo en 2010 debido a su aumento en los países en desarrollo, donde el tabaco en especial hará estragos en una población cada vez más sedentaria, según ha comunicado la ONU.

"No puedo describir el sentimiento cuando me dijeron: usted tiene cáncer", rememoró Bill Gregory, a quien se le diagnosticó cáncer de garganta hace dos años en Atlanta (EEUU).

Entonces estaba desempleado y sin seguro médico. "Una parte de mí no quería luchar" contra la enfermedad, reconoció, emocionado, en una rueda de prensa transmitida por internet en esa ciudad de Georgia en la que se presentaron las últimas cifras de cáncer actualizadas en todo el mundo.

Gregory, un ex militar, salvó la vida porque vive en Estados Unidos y obtuvo ayuda de la Sociedad del Cáncer.

En este país las tasas de la dolencia han caído y lo mismo ha pasado en Europa, según el informe anual sobre el tema de la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC), una organización vinculada a las Naciones Unidas.

En la rueda de prensa, retrasmitida en directo a través de Internet, el director de la agencia, Peter Boyle, ha achacado la bajada a unas campañas muy enérgicas contra la adicción a la nicotina, que aún causa un tercio de todas las muertes por cáncer en los países ricos.

"El control del consumo de tabaco es lo más importante que podemos hacer para combatir esta enfermedad", ha remarcado por su parte en el acto Lance Armstrong, el ganador de siete tours de Francia, que fue diagnosticado de cáncer de testículos en 1996.

La mayoría de los países desarrollados ha restringido fumar en lugares públicos, incluidos los puestos de trabajo y restaurantes, lo que contribuirá a una reducción aún mayor de los casos de cáncer en los próximos años, ha augurado Boyle.

Ante el éxito de las campañas, las empresas tabaqueras han concentrado su atención en las naciones en desarrollo, donde son capaces de invertir en "un nivel de publicidad sin precedentes", denunció Boyle.

Actualmente más de un 40% de los fumadores del mundo viven en China e India, según John Seffrin, presidente de la Sociedad del Cáncer de Estados Unidos, quien ha pronosticado que en este siglo, 1.000 millones de personas morirán por causa de la nicotina si se mantienen las tendencias actuales.

México, por ejemplo, ha aprobado este año una ley que prohíbe fumar en las escuelas, lugares de trabajo y de ocio, pero el desafío es hacerla cumplir y contrarrestar "los grandes recursos" de que disponen las empresas tabaqueras, dijo en la rueda de prensa Alejandro Mohar, director del Instituto Nacional de Cancerología de ese país.

Además del cigarrillo, la adopción de otros malos hábitos del Primer Mundo, como las dietas altas en grasas y la poca actividad física, harán que la lacra del cáncer se haga mucho más presente en las naciones en desarrollo en las próximas décadas, según el informe.

En 2007, se registraron 12 millones de casos nuevos de la enfermedad, la mayoría de ellos aún en los países desarrollados, donde ocurrieron 2,9 millones de muertes.

En las naciones de menor renta hubo 5,6 millones de nuevos afectados el año pasado y 4,7 millones de muertes.

Estas cifras experimentarán un aumento sustancial en vista de las deficiencias de los sistemas de salud de los países en desarrollo para responder a la "pandemia", como la calificó Seffrin.

En 2030, 27 millones de personas en todo el mundo oirán las palabras que aterraron a Gregory: 'usted tiene cáncer'. Ese año las muertes ascenderán a 17 millones, de acuerdo con el informe.

Esta perspectiva ominosa puede ser evitada con una extensión de las vacunas contra el virus del papiloma y de la hepatitis B, y de los exámenes rutinarios de cánceres cervical, de mama y de colon, según los expertos. Lo más urgente, sin embargo, es apagar el cigarrillo para siempre.

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El Mundo - Salud

Sobre Darwin y la Evolución

Sobre Darwin y la Evolución

Ya el blog Conocer Ciencia trató sobre Darwin y la Evolución. Haga click en archivos para acceder. Se trató de un programa de televisión, el programa nº 14 para ser más exactos, les dejo la presentación en Power Point para refrescar la memoria.

Serie Ciencias Naturales 15 Darwin

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Caricatura de Darwin publicada por una revista británica en 1974. (Foto: Mary Evans Picture Library)

4 de diciembre de 2008.- 150 años después, la selección natural continua siendo la espina dorsal de la Teoría de la Evolución y goza de buena salud. Sorprendentemente ahora en nuestro país cada vez se habla más de evolución: en publicidad, en discusiones formales e informales En contextos muy diversos la evolución es un concepto que está en boga y ha pasado a ser un elemento de la realidad social y cultural de nuestra especie. Como muchos otros vocablos que son socializados, nos sirven para entender cómo somos y nos ayudan a pensar y actuar de forma diferente.

Pero, ¿qué es la selección natural? De manera resumida, es la base del cambio evolutivo de los organismos vivos. A través de ella, los especímenes más adaptados sustituyen a los menos eficientes de manera que la acumulación lenta de cambios genéticos beneficiosos a lo largo de generaciones produce el éxito de una especie.

El racionalismo en Europa ha conseguido que evolución sea sinónimo de conciencia social, de conocimiento científico, de pensamiento consistente, etc. La formulación de la selección natural como mecanismo de adaptación y adquisición de caracteres que llevan a la diversidad biológica al planeta ha sido, y al paso que vamos, será la llave maestra del conocimiento sobre la evolución.

La influencia de Darwin en la evolución de la humanidad desde la publicación del 'Origen de las especies', en 1859, ha sido creciente tanto en los ámbitos científicos como en los sociales. Ha habido importantes nuevas formulaciones sobre la Teoría de la Evolución, sobre todo de la mano de Gould con su teoría del equilibrio puntuado, al admitir que la evolución tiene momentos de estasis o de pocos cambios y que en otros momentos los cambios se aceleran y producen transformaciones en cortos períodos de tiempo.

Una aplicación social de las teorías biológicas de la evolución nos llevo al darwinismo social, interpretación que ha servido durante mucho tiempo para justificar formaciones sociales como de la que formamos parte. Es obvio que Darwin no construyó la teoría para ser aplicada de forma poco elocuente a las diferencias sociales ni para justificarlas; hacerlo es una manipulación burda y de bajo perfil científico.

El evolucionismo, según mi punto de vista, tiene que jugar un rol muy importante en la concepción del futuro de la especie. La conciencia crítica y la inteligencia operativa son fruto de la selección natural, pero ahora, la conciencia, que también es un producto de la evolución, debe de servir para desplazar el azar evolutivo y sustituirlo por la lógica del conocimiento y del pensamiento humano.

El 150 aniversario de la Teoría de la Evolución nos puede servir para socializar aún más ese concepto que explica cómo hemos llegado hasta aquí. Leer directamente a Darwin es un lujo y lo aconsejo a los que no lo habéis hecho todavía. Cuántos más descubrimientos hacemos desde las ciencias de la vida y de la tierra, más sólida es esa teoría.

Tuve la suerte de estar en las Galápagos, uno de los lugares que visitó el genial naturalista en el siglo XIX con el Beagle. Desde allí tuve el honor de escuchar al matrimonio Grant, que lleva más de 25 años estudiando la variabilidad de los pinzones, con lo cual habían comprobado de nuevo lo robusta que es la Teoría de la Evolución.

Por consiguiente, hagamos un esfuerzo para conocer más y evolucionemos como humanos a través del conocimiento de la Teoría de la Evolución.

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Eudald Carbonell es codirector de Atapuerca y director del Instituto Catalán de Paleoecología Humana y Evolución Social (IPHES).

Fuente:

El País - Blog Sapiens

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Darwin y la Evolución (diciembre de 2007)