viernes, 16 de marzo de 2018

Las neuronas, formas delicadas y elegante



"[Las neuronas son] células de formas delicadas y elegantes, las misteriosas mariposas del alma, cuyo batir de alas quién sabe si esclarecerá algún día el secreto de la vida mental." Ramón y Cajal










Las neuronas o células nerviosas son las unidades funcionales fundamentales del sistema nervioso. 

Nuestra conducta, nuestra cognición, depende en última instancia de su funcionamiento y de cómo son capaces de relacionarse entre ellas y con otros tejidos de nuestro organismo.

Cada neurona es capaz de recoger información que proviene de otra u otras neuronas, así como de su entorno; procesar información y enviarla a otras neuronas nerviosas o tejidos efectores con los que conecta.

Toda neurona posee la misma información genética que cualquiera otra célula del organismo e integra los mismos elementos estructurales funcionales y realiza las mismas funciones básicas. Sin embargo, para ejercer su acción funcional especializada (recepción, procesamiento y transmisión de la información) posee algunas características estructurales y funcionales que la diferencian de otras células del cuerpo.


La característica de la membrana de la neurona

La membrana de la neurona muestra unas propiedades únicas para que las células nerviosas puedan responder a los estímulos que proviene de su entorno o de otras neuronas, así como para que el impulso o información generados en ella puedan viajar hasta otras células o tejidos con los que conecta.

El soma

Es el lugar en el que se llevan a cabo las funciones metabólicas fundamentales de la neurona, orientadas a mantener la vida de la célula y las funciones que ésta realiza.

Las dendritas

Son ramificaciones o procesos que surgen del soma neuronal y que dan una apariencia arbórea. Constituyen el área principal por el cual la neurona recibe la información que proviene de otras que directamente conectan con ella, así como de su entorno a través de receptores especializados situados en distintos lugares de su membrana plasmática.

La ramificación y extensión del árbol dendrítico, así como el número de espinas dendríticas, determina la cantidad de información que recibe una neurona, habiéndose demostrado que determinados factores, tanto del ambiente externo como interno del organismo pueden modificar el número de estas espinas y la extensión del árbol dendrítico.

El axón

El axón surge del soma en un segmento inicial algo más grueso, el cono axónico. Su función es integrar la información que le llega de la neurona, para, posteriormente, transmitirla a lo largo del axón hasta ser liberada hacia otra célula.

Estudios recientes indican que también se da la síntesis proteica en axones en desarrollo y tras lesiones. 

Las fibras nerviosas se pueden clasificar atendiendo a si poseen o no una vaina o envoltura conocida como mielina (envoltura lipídica). Las fibras mielínicas o mielinizadas son axones que representan una velocidad de conducción elevada o media. Por otra parte, los axones amielínicos presentan velocidad lenta. 

Las fibras nerviosas tienden a agruparse en haces, tractos o fascículos (en el Sistema Nervioso Central) y en nervios (en el Sistema Nervioso Periférico).
Entre cada porción de la vaina de mielina existe un espacio en el cual el axón entra en contacto directo con el fluido extracelular (nodos de Ranvier). Gracias a la presencia de estos espacios, el impulso se propaga a más velocidad a lo largo de las fibras mielínicas que a lo largo de las amielínicas y la propagación se lleva a cabo por conducción electrotónica.

La proteína cinesina ayuda al transporte de vesículas que contienen macromoléculas como los neurotransmisores y mitocondrias. La proteína dineína, participa en la conducción de factores que son captados cerca del terminal axónico y forman parte de un sistema de reciclado y eliminación de productos de desecho del terminal axónico.











jueves, 8 de marzo de 2018

Los tres vértices de la Neurociencia Cognitiva




El concepto de Neurociencia Cognitiva como una nueva subdisciplina surgió en los años 80 de la confluencia de tres tradiciones científicas claramente diferenciadas:
·         La neurociencia
·         La psicología cognitiva
·         Las ciencias de la computación (la inteligencia artificial)

Michael Gazzaniaga y George A. Miller acuñaron el nombre de Neurociencia Cognitiva y se creó el primer Instituto de Neurociencia Cognitiva en la Universidad de Harvard, dirigido por Stephen Kosslyn. La convergencia de estas tres tradiciones científicas hasta entonces aisladas ha resultado tan fructífera que la Neurociencia Cognitiva ha despertado el entusiasmo de las nuevas generaciones de neurocientíficos, psicólogos cognitivos y expertos en inteligencia artificial. Conocer el modo en que se implementan en el cerebro las funciones ejecutivas y emocionales es el objetivo de estudio en las últimas décadas.

La Neurociencia Cognitiva como campo interdisciplinar se abastece de una interacción dinámica entre neurociencia, psicología experimental e inteligencia artificial, lo que implica un diálogo continuo entre tres tipos distintos de análisis y conceptos científicos.


Aportaciones de la Neurociencia

Desde esta perspectiva es importante destacar el hecho de que aunque una determinada lesión en el cerebro altere una función concreta no implica que la región implicada sea la sede de dicha función, ya que la lesión puede afectar a otras regiones y habrá alterado las conexiones de distintas estructuras, por lo que el déficit funcional puede deberse a estos factores secundarios que conlleva toda lesión cerebral más que a su localización estricta.

El avance tecnológico desarrollado a lo largo del siglo XX ha permitido la incorporación  de nuevas estrategias de investigación del cerebro, produciendo grandes avances en el conocimiento de su organización anatomofisiológica. Paralelamente, estos avances han impulsado la búsqueda de las relaciones cerebro-conducta y cerebro-cognición. En lo que se refiere propiamente a la investigación cerebral, el desarrollo de las modernas técnicas de registro neurofisiológico ha permitido con el avance de los mapas sensoriales y motores de la corteza cerebral, la organización funcional de las distintas cortezas sensoriales, así como de su estructura organizativa a nivel celular a partir de los pioneros trabajos de Mountcastle en la corteza somestésica, y de Hubel y Wiesel en la visual. Paralelamente los neurocientíficos se han ido interesando cada vez más por la incorporación de las tareas experimentales de los psicólogos con objeto de conocer los mecanismos neurofisiológicos implicados en distintas funciones psicológicas. Una gran aportación en esta línea es la del científico español Joaquín Fuster sobre la actividad de neuronas individuales de la corteza prefrontal en la memoria a corto plazo llevada a cabo en la UCLA (Universidad de California-Los Ángeles).
Entre los avances técnicos destacan las técnicas de neuroimagen funcional para el desarrollo de la neurociencia cognitiva, ya que ha permitido registrar en vivo los patrones de actividad cerebral que se producen durante la realización de tareas experimentales concretas.


Aportaciones de la psicología

Herbert Simon, perteneciente al campo de la computación artificial, es considerado por muchos como el fundador de la ciencia cognitiva. La psicología cognitiva se inspira en la metáfora del ordenador, centrando su objeto de estudio en la especificación del modo en que los seres humanos procesan información. Miller desarrolló tres presupuestos para poder establecer relaciones entre cerebro humano y la conducta: 1) Que las funciones complejas se pueden descomponer en procesos más simples; 2) Que esos componentes se pueden localizar anatómicamente y se pueden estudiar de un modo relativamente aislado; y 3) Que los procesos cerebrales más simples se pueden correlacionar de un modo directo con los procesos conductuales más simples. Por otro lado, Saul Sternberg manifestó que algunas tareas psicológicas se realizan mediante una serie de estadios discretos de procesamiento que se pueden analizar individualmente y, desarrolló el método de los factores aditivos para caracterizarlos. En la misma línea, Posner diseñó tareas para evaluar aspectos elementales del procesamiento de la información y poder así estudiar una función compleja como la atención analizando sus componentes individuales, haciendo una aportación fundamental a la confluencia entre psicología y neurociencia al proponer métodos para estudiar los componentes individuales del procesamiento de la información.
Un último factor determinante de la confluencia entre psicología cognitiva y neurociencia la proporcionó el desarrollo de modelos conexionistas de procesamiento de la información a partir de la publicación en 1986 del libro de Rumelhart y McClelland. Estos investigadores proponen desarrollar modelos inspirados en el funcionamiento real del cerebro. Una de las características fundamentales del cerebro es que está compuesto de millones de neuronas masivamente interconectadas que trabajan simultáneamente en paralelo.


Aportaciones de la inteligencia artificial

Turing estableció las bases de la inteligencia artificial. Este investigador diferenció netamente la estructura física del ordenador (hardware) de los programas (software). La inteligencia artificial ha aportado un nuevo modo de entender el funcionamiento cerebral a partir del lenguaje computacional. Con este avance el cerebro empezó a concebirse como un órgano especializado en el procesamiento de la información y el término de computación comenzó a aplicarse en las operaciones realizadas por el cerebro y sus elementos funcionales, las neuronas. De hecho el cerebro es considerado como un complejo sistema de procesamiento de la información y cada neurona como elemento funcional diferenciado.

Entre los principales impulsores de la convergencia entre neurociencia, psicología cognitiva y computación artificial se encuentra David Marr. La confluencia entre psicología cognitiva y neurociencia y las aportaciones de la Neurociencia Cognitiva sobre el conocimiento de los mecanismos cerebrales implicados en las funciones psicológicas complejas que caracterizan a los humanos son los retos de investigación en torno al estudio sobre el cerebro, dónde todavía nos queda largo camino por recorrer.


Bibliografía: Enríquez de Valenzuela, Paloma Neurociencia Cognitiva, Ed. Sanz y Torres, UNED 2014.















sábado, 29 de julio de 2017

El cerebro humano ha evolucionado para educar y ser educado



Los programas de investigación desde la perspectiva filogenética se han de completar con las investigaciones sociogenéticas y ontogenéticas para alcanzar mejoras en los procesos de enseñanza y aprendizaje. 



La estructura y funcionamiento de la mente humana es resultado de un largo proceso evolutivo de millones de años. Además, el conjunto de capacidades intelectuales se constituye de modo personal e irrepetible en el desarrollo ontogenético, en el ciclo vital de cada persona en interacción con las demás y con los productos culturales. 


De este largo y complejo proceso evolutivo han surgido todos los aprendizajes, desde los más básicos que compartimos con otros animales, hasta las capacidades mentales superiores cognitivas y lingüísticas, específicamente humanas. El desarrollo de las capacidades cognitivas, lingüísticas y sociales ha permitido crear y transmitir la cultura, desde las primitivas herramientas de piedra hasta llegar a las ciencias, tecnologías, humanidades y artes. El cerebro humano dispone de unas capacidades mentales que permiten interpretar y predecir la conducta de los otros. Gracias a estas capacidades nos comunicamos e interaccionamos, producimos y transmitimos la cultura y, su vez, los avances culturales, artefactos, símbolos y tradiciones, constituyen el entorno natural para el desarrollo de las capacidades mentales diferenciadas.


El proceso filogenético evolutivo de millones de años

A raíz de este proceso surgió una capacidad cognitiva exclusiva de la especie humana: la capacidad del individuo para identificarse con los otros miembros de su especie, que le permite comprender a los demás como agentes intencionales y mentales. Esta capacidad de ver y comprender a otras personas cambió radicalmente el proceso de evolución cognitiva y la naturaleza de las interacciones sociales, dando lugar a una forma singular de evolución cultural a través del tiempo histórico (Sociogénesis).



El proceso de sociogénesis, la capacidad cognitiva-social

La capacidad cognitiva-social posibilitó la generación y transmisión de la cultura, herramientas, símbolos y tradiciones a las nuevas generaciones, en un continuado proceso de innovaciones y mejoras, de progreso humano. Gracias a los procesos educativos de transmisión de los aprendizajes culturales se ha modificado sustancialmente la naturaleza del proceso ontogenético, en el que se desarrollan las nuevas generaciones.


La experiencia de la filogenia ha producido las prefijaciones de la ontogenia

Los procesos o funciones mentales diferenciadas, como propiedades de sistemas neuronales que se han conformado progresivamente en la Filogénesis, han surgido como respuestas adaptativas para resolver los distintos tipos de problemas hasta dar con nuestro cerebro-mente. 

Los aprendizajes y enseñanzas, la transmisión cultural y la educación son naturales en el ser humano. El cerebro es una estructura viva compleja que pone límites a los aprendizajes. Por ello, es preciso explicar y comprender los procesos cerebrales que están en la base del aprendizaje para transformarlos en estrategias pedagógicas y programas adecuados a las características de las personas y en sus necesidades específicas.



Fuente de información:

Emilio García García. Desarrollo de la mente: Filogénesis, Sociogénesis y Ontogénesis. Departamento de Psicología Básica. Procesos Cognitivos.
Universidad Complutense. Madrid. Maceiras, M. y Méndez, L. (Coordinadores). Ciencia e investigación en la sociedad actual. Salamanca: Editorial San Esteban, 2010.