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¿Qué es la Neurofisiología del Aprendizaje?

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¿Qué es la Neurofisiología del Aprendizaje?

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La neurofisiología del aprendizaje es el estudio de cómo el cerebro procesa, almacena y recupera información, permitiendo que los seres humanos aprendan y se adapten a su entorno. Este campo abarca los mecanismos biológicos y fisiológicos que facilitan el aprendizaje y la formación de recuerdos, integrando aspectos de biología, psicología y medicina. Las neuronas, las células nerviosas fundamentales del sistema nervioso, juegan un papel crucial en este proceso, conectándose entre sí a través de sinapsis para transmitir y procesar información.

Entender cómo funciona el cerebro en el aprendizaje no solo amplía nuestro conocimiento científico, sino que también tiene aplicaciones prácticas importantes. Esto puede mejorar las estrategias educativas y desarrollar tratamientos para trastornos cognitivos, subrayando la importancia del cerebro en la capacidad humana para aprender y adaptarse continuamente.

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Neuronas

Las neuronas son las células fundamentales del sistema nervioso. Están especializadas en transmitir información a lo largo del cuerpo mediante señales eléctricas y químicas.

Sinapsis

La sinapsis es el punto de comunicación entre dos neuronas. Consiste en un pequeño espacio entre el terminal del axón de una neurona y las dendritas de otra.

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Gráfico Cuadro Sinóptico Tareas Ilustrado Multicolor (1)

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La plasticidad sináptica es la capacidad del cerebro para cambiar y adaptarse como resultado de la experiencia. Este proceso es fundamental para el aprendizaje y la memoria. Se manifiesta principalmente a través de dos mecanismos: la potenciación a largo plazo (LTP) y la depresión a largo plazo (LTD).

La LTP fortalece las conexiones entre las neuronas, facilitando la transmisión de señales y consolidando la información aprendida. Por otro lado, la LTD debilita estas conexiones, permitiendo la eliminación de información no necesaria y manteniendo la flexibilidad del sistema nervioso.

Estos cambios en la sinapsis son esenciales para que el cerebro pueda almacenar nuevos recuerdos, adaptarse a nuevas situaciones y recuperar información de manera eficiente. La plasticidad sináptica refleja la increíble capacidad del cerebro para reorganizarse y es una base neurofisiológica crucial para el aprendizaje efectivo.

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▷El Hipocampo Y El Enigma De Tus Recuerdos. ¿Cómo Funciona La Memoria? (microbacterium.es)

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Artículos originales

Introducción.

El hipocampo deriva del telencéfalo. Embriológicamente está formado por las cortezas más arcaicas. Diferentes procesos de telenfalización filogenética y ontogenética lo llevarán a una posición mesial y basal.

Esta estructura tiene tres componentes:

a) Hipocampo retrocomisural, o hipocampo propiamente dicho (HR).

b) Hipocampo supracomisural (HS).

c) Hipocampo precomisural (HP).

El HR se halla en la parte más medial del 5° giro temporal (5 GT). La cara externa/superior del HR se encuentra en el receso temporal del ventrículo lateral. Se le llama pes hippocampi o albeus. Hacia adentro está limitado por la fisura coroide, hacia afuera y hacia abajo por el parénquima del 5° GT, hacia adelante por la amígdala del cuerpo estriado y hacia atrás por el istmo. El fórnix es la continuación de las eferencias de CA3, CA1 y el subículo. Por medio de un giro circular, asciende sobre el tálamo y, al descender enfrente de los orificios de Monro y atravesar el hipotálamo, llegará a los cuerpos mamilares. Consta de fimbrias, pilares posteriores y un cuerpo y pilares anteriores. Estos últimos pasan por detrás de la comisura blanca anterior (CBA) y conforman la porción anterior de los orificios de Monro.
Engramas. La memoria y la plasticidad sináptica.
Los engramas son medios hipotéticos por medio de los cuales las huellas (trazas) de memoria se almacenan como cambios físicos o bioquímicos en el cerebro en respuesta a estímulos externos. La existencia de los engramas ha sido propuesta por diversas teorías científicas que intentan explicar el porqué de la persistencia de la memoria y cómo algunas memorias se almacenan en el cerebro.

El hecho de que la memoria sea persistente subraya la importancia de comprender los factores que mantienen la fuerza sináptica y previenen cambios sinápticos no deseados. Como se verá en el texto, hay evidencia de que las conexiones recurrentes inhibitorias en la región CA1 del Asta de Amón del hipocampo podrían contribuir en este sentido al modular la capacidad relativa de inducción de potenciación a largo plazo (LTP, o long-term potentiation) o de depresión a largo plazo (LTD, o long-term depression) de la actividad sináptica, dadas por un séquito de estimulaciones a alta o baja frecuencia, respectivamente.

El hipocampo parece ser capaz de seleccionar los aspectos más relevantes de los menos relevantes de una experiencia definida con el objeto de transformarlos en memoria de largo plazo. De acuerdo con el concepto de etiquetado emocional, por ejemplo se etiquetará a la experiencia como importante por medio de la activación de la amígdala en eventos emocionalmente sugerentes y se promoverá la plasticidad sináptica en otras regiones cerebrales, como el hipocampo. Se ha podido mostrar recientemente que la activación de la amígdala podrá transformar la plasticidad transitoria en plasticidad de larga duración. Esto se relacionará de modo directo con la hipótesis arriba mencionada del e tiquetado emocional, ya que la activación de este órgano podrá disparar a los sistemas neuromodulatorios lo que, a su vez, reducirá el umbral de activación del mecanismo de etiquetado sináptico y facilitará la transformación de memoria temprana en memoria tardía a nivel del hipocampo por acción directa amigdalina sobre este órgano.
Acido γ-aminobutírico.
El ácido γ-aminobutírico (GABA), con sus distintas subunidades receptoras, funciona como neurotransmisor inhibidor en el hipocampo en las actividades de memoria.
GABA y memoria.
La LTP ha sido un mecanismo de plasticidad sináptica muy estudiado y, como hemos mencionado, se relaciona íntimamente con diversos procesos de memoria y aprendizaje en los mamíferos. Se ha observado, en las células piramidales del área CA1 del hipocampo de ratones jóvenes de la cepa C57BL/6, que se requiere del apareamiento de la estimulación presináptica con tan sólo un potencial de acción postsináptico para que se induzca en ellas la LTP, mientras que en el animal adulto se necesita aparear dicha estimulación con varios potenciales de acción para lograr dicha inducción. Este cambio podría ser el resultado de una modificación durante la maduración de la inhibición GABAérgica.

Un baño de muscimol, agonista del GABA A, a cortes hipocámpicos en el área CA1 aumentará la gama de frecuencias inductoras de la LTD, mientras que en presencia de picrotoxina, antagonista del GABA A, la LTD se inducirá sólo a muy bajas frecuencias de estimulación. La inhibición recurrente que se presenta parece provenir de un ingreso GABAérgico a las neuronas piramidales de CA1. De este modo, la actividad postsináptica podría aumentar, en forma de potenciales de acción, la inhibición GABAérgica por medio de la retroalimentación y favorecer así la LTD.

Palabras clave: Hipocampo; memoria; ácido γ-aminobutírico

Introduction.

The entire hippocampus is derived from the telencephalon. Embryologically, it is made up of the most archaic cortices. Through special phylogenetic and ontogenetic telencephalization processes, it will arrive at its particular mesial basal position.

This structure has three components:

a) Retrocommisural hippocampus, or hippocampus proper (RH).

b) Supracommisural hippocampus (SH).

c) Precommisural hippocampus (PH).

The RH is situated in the most medial part of the 5th temporal gyrus (5 TG). The outer/upper face of the RH is to be found in the temporal recess of the lateral ventricle. It is called pes hippocampi or albeus. Inwards, it is limited by the choroid fissure, outwards and downwards by the parenchyma of the 5th TG, forwards, by the amygdala of the striatal body and, backwards, by the isthmus. The fornix is a continuation of efferent pathways from CA3, CA1 and the subiculum. By means of a circular course, it ascends over the thalamus and, descending in front of Monro's foramina and traversing the hypothalamus, reaches the mammillary bodies. It consists of fimbria, posterior pillars and a body and anterior pillars. The latter pass behind the anterior white commisure (AWC), and make up the anterior portion of Monro's foramina.

The SH originates in the RH. At the level of the splenium of the corpus callosum (CC), the fornix produces two striae, medial and lateral, and the dentate gyrus turns from fasciola cineria into induceum griseum. These structures are to be found in both hemispheres and, traveling over the CC, will reach the preoptic and hypothalamic septal areas, as well as the PH.

The PH is a small fiber contingent which stems from the fornix at the level and in front of the AWC.

Memory. General aspects.

There is general agreement that the main role of the hippocampus is that of creating new memories relative to experienced events (episodic or autobiographic memory). Some researchers, however, prefer to think of the hippocampus as part of a major medial temporal lobe memory system responsible for declarative memory. This memory would include, besides episodic memory, memory of events. Another very important hippocampal function would relate to storage of semantic (conceptual) memories.

Engrams. Memory and synaptic plasticity.

Engrams are hypothetical means whereby memory traces are stored as physical or chemical changes in the brain in response to external stimuli. The existence of engrams has been proposed by diverse scientific theories which try to explain the persistence of memory and how some memories are stored in the brain. The term engram was coined by Sermon and explored by Pavlov Lashley tried to locate the engram and failed in finding a sole biological locus for the same which made him think that memories were not localized in any particular part of the brain, but distributed throughout the cerebral cortex.

Afterwards, in 1949, Hebb, a student of Lashley's, published his empiricist theories in The Organization of Behavior. Hebb referred to Lorente de Nó's reverberating circuits to propose a mechanism for maintaining activity in the cerebral cortex after the external stimulus had ceased: the so called central autonomous process. This led him to consider the cellular assembly, a complex reverberating circuit which could be assembled by experience. Changes in synaptic resistance with experience were eventually named Hebb's, or the Hebbian, synapse. Hebbian theory describes a basic mechanism for synaptic plasticity by means of which an increment in synaptic efficacy stems from repetitive and persistent stimulation of the post-synaptic cell. This theory receives the name of Hebb's rule.

The fact that memory is persistent stresses the relevance of understanding those factors which maintain synaptic strength and prevent undesired synaptic changes. There is evidence that recurrent inhibitory connections in region CA1 of Ammon's horn of the hippocampus might contribute in this sense by modulating the ability to induce long-term potentiation (LTP) or long-term depression (LTD) of synaptic activity, given by a sequence of high-or low-frequency stimulations, respectively.

The hippocampus seems to be able to select the most relevant from the least relevant aspects of a definite experience in order to transform them into long-term memory. According to the concept of Emotional Tagging, for example, through the activation of the amygdala by emotionally suggestive events, the experience will be tagged as important and synaptic plasticity promoted in other cerebral regions, such as the hippocampus. Recently, it has been shown that activation of the amygdala transforms transient plasticity into long-term plasticity. This finding directly relates to the afore mentioned hypothesis of e motional tagging, since activation of this organ could trigger neuromodulatory systems, further reduce the activation threshold of the synaptic marker and facilitate transformation of early into late memory at the level of the hippocampus via direct amygdalar action on the latter organ.

γ-aminobutyric acid.

γ-aminobutyric acid (GABA), together with its different receptor subunits, functions as an inhibitor neurotrans-mitter in hippocampus and memory activities.

GABA and memory.

LTP has been a widely studied mechanism of synaptic plasticity and, as we have mentioned, it is intimately related to diverse memory and learning processes in mammals. It has been observed in pyramidal cells of area CA1 of the hippocampus of young C57BL/6 mice that the pairing of pre-synaptic stimulation with just one post-synaptic action potential will be sufficient to induce LTP, whereas in the adult animal this stimulation must be paired with several post-synaptic action potentials to achieve such induction. This change might result from a modification during maturation of GABAergic inhibitory processes.

A bath of muscimol, a GABA A agonist, given to sections of hippocampal area CA1 will increase the range of frequencies inducing LTD, while in the presence of picrotoxin, a GABA A antagonist, LTD will be induced only at very low stimulation frequencies. The resulting recurrent inhibition appears to stem from GABAergic input to pyramidal neurons of CA1. In this way, post-synaptic spike activity could increase GABAergic feedback inhibition, and thus favor LTD.

However, in experiments in which the pairing of stimulating action potentials is set apart in time, LTD, LTP or no plasticity may be observed. An explanation for these results could be that, in the presence of picrotoxin, and therefore GABA inhibition, the first action potential may have a greater tendency to "back propagate", so that only one spike would be enough to cause LTP instead of LTD, and affect memory processes differently.

Key words: Hippocampus; memory; γ-aminobutyric acid

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Neurotransmisores del sistema límbico. Hipocampo, GABA y memoria. Primera parte

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Artículos originales Introducción. El hipocampo deriva del telencéfalo. Embriológicamente está formado por las cortezas más arcaicas. Diferentes procesos de telenfalización filogenética y ontogenética lo llevarán a una posición mesial y basal. Esta estructura tiene tres componentes: a) Hipocampo retrocomisural, o hipocampo propiamente dicho (HR). b) Hipocampo supracomisural (HS). c) Hipocampo precomisural (HP).

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Los puntos clave abordados incluyen:

1. Consolidación de la Memoria: El sueño facilita la transferencia de información de la memoria a corto plazo a la memoria a largo plazo, un proceso conocido como consolidación.

2. Fases del Sueño: Las diferentes fases del sueño, particularmente el sueño REM y el sueño profundo, juegan roles específicos en la consolidación de distintos tipos de memoria. El sueño REM está vinculado a la memoria emocional y procedural, mientras que el sueño profundo es vital para la memoria declarativa.

3. Efectos de la Privación del Sueño: La falta de sueño afecta negativamente la capacidad del cerebro para consolidar la memoria y puede disminuir la capacidad de aprendizaje y retención de información.

4. Técnicas para Mejorar el Sueño: El podcast sugiere estrategias como mantener una rutina de sueño consistente, crear un ambiente propicio para el descanso, y evitar el uso de dispositivos electrónicos antes de dormir para mejorar la calidad del sueño.

Este contenido está directamente relacionado con los temas de neurofisiología del aprendizaje, ya que enfatiza la interdependencia entre el sueño y los procesos cerebrales implicados en el aprendizaje y la memoria. La plasticidad sináptica, mencionada anteriormente, también se ve afectada por la calidad del sueño, subrayando la importancia de hábitos de sueño saludables para el aprendizaje efectivo.

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“El sueño es fundamental para la salud física y mental” | Javier Albares, neurofisiólogo

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Emoción, Atención y Memoria: Según la neuroeducación, tres factores directamente relacionados con el aprendizaje son la emoción, la atención y la memoria. Estos factores son fundamentales para un aprendizaje efectivo y significativo

Atención: La atención es fundamental para el aprendizaje. Los estudiantes deben poder concentrarse en el material para poder procesarlo y retenerlo. Los docentes pueden utilizar estrategias que capturan la atención de los estudiantes, como el uso de imágenes, videos o actividades prácticas.

Memoria: La memoria es esencial para el aprendizaje a largo plazo. Los estudiantes pueden utilizar estrategias de memoria, como la repetición espaciada o la elaboración, para ayudar a retener la información de manera más efectiva. Los docentes pueden enseñar a las estudiantes técnicas de memoria y proporcionar oportunidades para practicar y reforzar la retención de la información

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En los últimos tiempos ha habido un enorme desarrollo de las tecnologías de visualización cerebral que nos están permitiendo mejorar el conocimiento del cerebro para optimizar el aprendizaje.

Y sumar este conocimiento de las neurociencias a los conocimientos pedagógicos, psicológicos, etc. ya existentes para seguir mejorando la educación.

En el aprendizaje desde la neuroeducación destacamos tres factores directamente relacionados que resultan imprescindibles: la emoción, la atención y la memoria.

A continuación presentamos el resumen realizado por C. Patricia Díaz, basado en documentación de Macarena Soto Rueda (Neuroeducadora) y que nosotros lo compartimos con fines educativos .

Le recomendamos descargar todo el Resumen, a continuación presentamos una parte:

1. NEUROPLASTICIDAD CEREBRAL

NEUROPLASTICIDAD CEREBRAL: detrás de todo aprendizaje, adquirido o memorístico hay una RED HEBBIANA, que es la que sustenta a nivel neurobiológico cualquier aprendizaje.

Esto supone que cualquier aprendizaje, por pequeño, que sea, conlleva la formación de nuevas redes hebbianas. Son muchos los estímulos que recibimos a lo largo del día y el cerebro no los puede gestionar todos porque se colapsaría.

Por todo ello nuestro cerebro, posee un primer filtro, situado en el tronco encefálico, denominado SARA (Sistema activador reticular ascendente), que de forma coloquial, filtra toda la información recibida por los sentidos y los criba antes de llegar a otras zonas cerebrales.

El criterio utilizado para decidir gestionar o no el estímulo recibido es la trascendencia para nosotros. Este sistema no está completamente formado de todo hasta después de la pubertad.

Una vez que el estímulo externo o interno ha captado nuestra atención, es el TÁLAMO el encargado de evaluar si dicho estímulo está a favor o en contra de nuestra supervivencia.

1. Si es a favor supervivencia: Tálamo al NUCLEO ACUMBENS

2. Si el Tálamo considera que el estímulo atenta contra mi bienestar, manda información a la AMIGDALA emitiendo una de las siguientes respuestas:

Ataque defensivo.

Ataque ofensivo.

Sumisión: Considero más fuerte a la otra persona así que acato lo que me dice.

Inhibición de la acción: Indefensión asumida, no hago nada.

El estímulo o la interpretación que hacemos del estímulo, provoca unas emociones que desencadenan un proceso químico que lleva a un comportamiento.

En el contexto educativo puede haber: aburrimiento (forma de comunicación, de impartir la materia, contenido al que no se le encuentra sentido práctico...) como la ansiedad (no entender algo, pensar que no es capaz de hacerlo, agobiarse por la cantidad de información proporcionada, miedo al castigo...) son las dos grandes barreras con las que se encuentra el alumnado.

3. Si la AMIGDALA sigue funcionando:

El estímulo no pasa a los lóbulos prefrontales (LPF) y se mantienen los sistemas instintivos o emocionales y no podemos hacer un uso adecuado de las funciones ejecutivas, que son las que nos permiten ir más allá del comportamiento impulsivo y de la mera supervivencia.

Cuando la AMIGDALA actúa volvemos a hablar de 125 milisegundos, seguimos en el camino corto o ultra corto, donde el estímulo se queda en el sistema instintivo o emocional y no llega a lóbulos prefrontales.

Para entender el Lóbulo Prefrontal vamos a analizar la división que hace Paul Mclean del cerebro, es una división para el estudio pero el cerebro funciona como una unidad en sí misma.

Recomendamos a la Comunidad Educativa Digital tener en cuenta que, el enlace y/o la carpeta en donde están alojados los libros, recursos y/o materiales, no es administrado por la Web del Maestro CMF, pueda ser que en cuestión de días (o según el tiempo transcurrido desde su publicación), los enlaces no funcionen y el material ya no se encuentre disponible. Gracias por su comprensión.

ENLACE DE LECTURA:

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ENLACE: ESTRATEGIAS DE NEUROEDUCACIÓN PARA EL AULA DE CLASES

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Estrategias de Neuroeducación para el aula de clases - Descarga de manual

# data[].attributes.attachment_link.description
En los últimos tiempos ha habido un enorme desarrollo de las tecnologías de visualización cerebral que nos están permitiendo mejorar el conocimiento del cerebro para optimizar el aprendizaje. Y sumar este conocimiento de las neurociencias a los conocimientos pedagógicos, psicológicos, etc. ya existentes para seguir mejorando la educación.