La adaptación y la estructura sináptica del cerebro

Un principio neurológico simple es que la estructura cerebral puede ser modificada por factores ambientales, como lo sería el entrenamiento[1]. Los cambios a los que nos referimos son los producidos por la plasticidad cerebral, no a los cambios en la estructura cerebral que se encuentran genéticamente programados, los cuales si sufrieran modificaciones podrían ser identificados como deformidad. La comunicación entre neuronas ocurre por medio de lo que conocemos como uniones sinápticas. En el caso de las uniones sinápticas dependientes de actividad su comunicación ocurre por estímulos específicos. Las neuronas tienen la capacidad de unirse entre sí o de separarse, dependiendo del estímulo recibido, a esto se le conoce como plasticidad.

Sinapsis
Sinapsis

La neuroplasticidad es, pues, el rearreglo permanente que sufre el cerebro para mantener condiciones estables y constantes en su actividad[2]. La homeostasis de la red neuronal mantiene la integración de la actividad neuronal, la liberación de neurotransmisores, la morfogénesis neuronal (y probablemente la glía) y los cambios en la formación de la red neuronal incluyendo la eliminación o formación de estructuras sinápticas. Las experiencias nuevas y el aprendizaje de habilidades actúan como moduladoras de las funciones cerebrales y subyace la circuitería neuroanatómica. Durante toda la vida la plasticidad cerebral se mantiene activa capacitando al individuo a responder los cambios provocado por estímulos ambientales.

Plasticidad neuronal
Plasticidad neuronal

Los estudios longitudinales en cambios morfométricos del cerebro relacionados al aprendizaje y a la memoria se han extendido al aprendizaje procedimental. Este tipo de aprendizaje se obtiene mediante la repetición sistemática de una actividad compleja hasta que se adquiere la capacidad de ejecutar la tarea de forma automática. Al aprendizaje procedimental se le identifica con “saber hacer o cómo hacer”. Y a la memoria que participa en el recuerdo de las habilidades motoras y ejecutivas necesarias para realizar una tarea se le conoce como memoria procedimental y suele funcionar a nivel inconsciente.

Los estudios morfométricos llevados a cabo por Arne May[3] demuestran como la experiencia va moldeando la estructura sináptica del cerebro. Por ejemplo, la experiencia en la navegación ha sido correlacionada con el tamaño de la región hipocampal posterior; la competencia musical se asocia con el agrandamiento del volumen de las áreas motoras y auditivas, y de sus conexiones anatómicas. En jugadores de basquetbol se ha visto el agrandamiento de los lóbulos VI-VII del vermis cerebeloso, en bailarinas de ballet se identifican cambios en el sistema motor; en jugadores de golf se presentan cambios en la materia gris y blanca de la red neuronal fronto-parietral; los cambios morfométricos en matemáticos pueden observarse en un aumento en la materia gris de los lóbulos frontal inferior izquierdo y en el parietal inferior bilateral. En el caso de jugadores bien entrenados en un período de largo plazo en el juego de Baduk, juego de mesa estratégico para dos jugadores, también se le conoce como igo (japonés), weiqi (chino) o baduk (coreano), ocurren cambios en la materia blanca del cerebro. Este es un juego que al igual que el ajedrez requiere una gran capacidad cognitiva de aprendizaje, imaginación espacial y razonamiento abstracto.

Ajedrez y cerebro
Ajedrez y cerebro

En el proceso ejecutivo o memoria de trabajo la actividad sináptica actúa formando la memoria de largo plazo. Las bases neuronales de la memoria de trabajo y la de largo plazo son las mismas. La memoria de trabajo utiliza el mismo sistema de memoria consciente a corto plazo que el cerebro emplea en primera instancia para formar memorias consolidadas, es decir, memorias a largo plazo. La memoria de trabajo o cognición ejecutiva consiste en la representación consciente y manipulación temporal de la información para realizar operaciones cognitivas complejas, como lo es el aprendizaje, la comprensión del lenguaje o el razonamiento. Esta función cognitiva debe entenderse como un sistema necesario para realizar actividades complejas. Generalmente consiste en retener información sobre cosas que acaban de pasar o pensamientos que acabamos de tener para utilizarlos inmediatamente en el propio razonamiento o en la resolución de problemas o actividades en curso. Lo que actualmente se llama memoria de trabajo, más que una simple memoria, parece consistir en un sistema general de control cognitivo y procesamiento ejecutivo que guía el comportamiento y que implica interacciones entre los diversos procesos mentales como lo son la atención, la percepción, la motivación, las emociones y la memoria.

Según análisis recientes, la cognición ejecutiva contribuye entre un tercio o un 50 por ciento al factor general del coeficiente de inteligencia de Spearman[4]. Un ejemplo interesante de cómo la cognición ejecutiva interactúa con la memoria a largo plazo se puede observar en las personas que identificamos como expertos. En 1999, la neuróloga Eleanor Maguire escaneó los cerebros de los taxistas y los comparó con otros. Encontró que los taxistas con experiencia tenían más desarrollado el hipocampo, aquella parte del cerebro que tiene la función de recordar las representaciones espaciales. Y lo más llamativo es que el tamaño de sus hipocampos estaba directamente relacionado con la experiencia en la actividad física de cada uno de ellos. Esto demostró que las tareas que exigían una percepción del espacio modificaban su cerebro. Este resultado es consistente con estudios en violinistas, lectores de Braile, practicantes de meditación y víctimas de infartos que se habían recuperado. Nuestro cerebro se adapta de acuerdo a lo que le exigimos. 

Uso de los principios de plasticidad neuronal
Uso de los principios de plasticidad neuronal

Independientemente del tipo de memoria o de su contenido, éstas se reconocen por su duración y se puede hablar de tipos de memoria: la memoria a corto plazo y la memoria a largo plazo. La distinción entre una y otra es muy sencilla; la primera puede durar unos cuantos minutos u horas y la segunda puede extenderse hasta semanas o años. A esta clasificación se le ha añadido el término “consolidación”. De acuerdo con esta idea, la información recientemente adquirida es frágil y susceptible de borrarse, la información que se consolida  se convierte en una memoria estable de largo plazo. Actualmente se reconoce que el almacenamiento de la información ocurre a través de cambios en la eficacia de la comunicación entre neuronas. La práctica, el ensayo y la repetición incrementan la fuerza de la comunicación neuronal.

El viejo concepto de “la práctica hace al maestro” tiene sus bases neuronales. El atleta competitivo mejora sus destrezas a través de la práctica y la repetición. El mundo feliz, que acompaña los juegos de la infancia, requiere de una enseñanza más directa y trabajosa cuando se trata de desarrollar nuevas habilidades y de la consolidación del aprendizaje. En el desarrollo de la memoria procedimental la práctica y la repetición son necesarias y, en el desarrollo de la comprensión conceptual, los ejercicios educativos deben incluir prácticas donde los procedimientos sean necesarios para la solución de problemas.

Práctica y memoria
Práctica y memoria

 

[1] Draganski B, Gaser C, Busch V, Schuierer G, Bogdahn U, May A (2004) Neuroplasticity: changes in grey matter induced by training. Nature 427:311–312

[2] Arne May, (2011), Experience-dependent structural plasticity in the adult human brain, Trends in Cognitive Sciences, Vol. 15, No. 10

[3] Ibid. May

[4] REV NEURONAL. 2005; 40 (5): 289-297

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