Los misterios del cerebro: cómo se aprende y mejora la capacidad de retener datos

La capacidad de aprender en forma racional es una de las características esenciales del ser humano y la que con más claridad nos separa de otras especies con las que convivimos en el planeta Tierra.

Comprender cómo funciona este proceso e identificar las parte del cerebro que intervienen en él, puede ayudarnos a potenciar las capacidades de aprendizaje.

La unidad funcional de la recepción y la respuesta a los estímulos del entorno en el cerebro es la neurona, células que tienen la capacidad de transportar información en forma de impulso nervioso. Gracias a las conexiones entre neuronas, llamadas sinapsis, esta información puede viajar de un lugar a otro del organismo.

El cerebro tiene 86 mil millones de neuronas y 350 trillones de conexiones o sinapsis neuronales que produce unos 6.000 pensamientos por día, según una investigación hecha por la Universidad de Queen en Canadá.

Los avances tecnológicos en imágenes cerebrales han permitido a los investigadores descubrir los contenidos del pensamiento directamente de señales neuronales. Así, por primera vez, establecieron el concepto de “gusanos del pensamiento”, para detectar indirectamente cuándo se inicia uno y comienza otro.

El aprendizaje es un cambio más o menos permanente en el comportamiento y en la forma de pensar o sentir, resultado de la experiencia y de las consecuencias de nuestras acciones.

Además, el ser humano se caracteriza por su inmensa capacidad de aprender de la experiencia, de aplicar y extender lo vivido a situaciones y campos nuevos.

Las diferentes formas de aprender van asociadas a distintas maneras de la actividad cerebral. Las más elementales son las prácticas motoras o las simples experiencias sensoriales: ver, escuchar, oler, tocar, hablar o caminar.

La doctora Diana Cortes, licenciada en Ciencias para la familia, de la Universidad Popular Autónoma del Estado de Puebla, en México, explicó en apuntes de la Universidad CESUMA que el proceso de aprendizaje es “una maravilla de la biología” que involucra al cerebro humano de manera fundamental.

Comprender cómo aprende el cerebro y qué necesita para aprender es esencial no solo para la educación, sino también para mejorar la calidad de vida y el rendimiento cognitivo.

“La neurociencia que es la disciplina que estudia el sistema nervioso, ha proporcionado una visión fascinante de cómo aprende el cerebro”, indicó Cortes y señaló tres claves para entender cómo trabaja el órgano que nos distingue como humanos:

• Las neuronas, que son las células esenciales del cerebro y el sistema nervioso, interactúan mediante las sinapsis, permitiendo el aprendizaje y fortaleciendo la memoria y habilidades a través de conexiones robustecidas.
• La neuroplasticidad concebida como la capacidad que tiene el cerebro de modificar su estructura basada en el aprendizaje, reorganizándose y potenciando las conexiones neuronales según las experiencias vividas.
• El papel de las áreas cerebrales vinculadas a recompensas y motivación es fundamental en el aprendizaje, donde el sistema de dopamina incentiva, a través de distintos estímulos, la formación de nuevas conexiones neuronales.

Cuando nuestro cerebro aprende se genera un mecanismo compuesto por 3 grandes elementos: codificar, almacenar y evocar. Cuando se desarrolla ese proceso logramos aprendizaje profundo, duradero y transferible. Esto ocurre cuando conectamos y unimos los diferentes conocimientos y los consolidamos en nuestro cerebro.

Este “aprendizaje cerebral” comienza en la infancia a través del juego. Los niños aprenden descubriendo, explorando y jugando; es decir, se divierten mientras aprenden. Gracias a ello, consiguen retener toda esa información, ya que con la implicación emocional, el contacto con otros y la diversión nuestro cerebro retiene mejor toda esa información.

En el ámbito de la educación, tanto en casa como en el colegio, es importante fomentar la creatividad, el desarrollo social y emocional y el disfrute con las cosas que se hacen para tratar que el cerebro de los más pequeños trabaje en el proceso de aprendizaje, y pueda extender ese mecanismo a través de los años.

Cabe destacar que para funcionar correctamente, el cerebro necesita un medio adecuado para desarrollarse y conseguir un rendimiento óptimo que se verá favorecido por niveles elevados de salud, nutrición y educación en un ambiente físico y social estimulante y variado.

De esta manera, una dieta adecuada -con abundantes frutas y verduras, y bajos niveles de grasas, sodio y azúcar- además de un estilo de vida saludable y el ejercicio físico, especialmente el aeróbico intenso y adaptado a la persona, son importantes para alcanzar un mayor potencial de aprendizaje.

Está comprobado científicamente que la actividad física hace que aumente el volumen de algunas zonas del hipocampo y regiones anexas, lo que tiene efectos positivos en el aprendizaje y la memoria. Experiencia y aprendizaje alteran la función y a menudo también la estructura del cerebro, porque la mejor, por lo que la mejor manera de potenciar el aprendizaje es reforzar las actividades de aprendizaje natural y existentes.

Por eso son claves tener un sueño adecuado, descanso y técnicas de estudio, sin olvidar el entrenamiento específico de algunas formas de memoria. Para que pueda darse el aprendizaje se requiere memoria. Son dos caras de la misma moneda. Cuando se habla de memoria, tanto a corto plazo como a largo plazo, se trata del almacenamiento de la información en el cerebro.

El buen descanso y sueño tienen un protagonismo muy activo en la potenciación del aprendizaje. El doctor Daniel Pérez Chada (MN 47.085), presidente de la Fundación Argentina del Sueño, consultor del servicio de Neumonología y director de la Clínica del Sueño del Hospital Universitario Austral explicó en Infobae, las múltiples consecuencias para la salud de no tener un buen descanso: “El déficit de sueño crónico lleva a múltiples efectos negativos en la salud, que abarcan desde problemas cardiovasculares, deterioro cognitivo, debilitamiento del sistema inmunológico, y un incremento en el riesgo de obesidad y diabetes tipo 2″.

Buena muestra de ello son los trabajos realizados por el equipo de la investigadora alemana Susanne Diekelmann, de la Universidad de Tubinga, que descubrió cómo se puede reforzar durante el sueño, el recuerdo de una tarea aprendida el día anterior, presentando en la etapa no REM del sueño, una señal (por ejemplo, un olor determinado) asociada previamente con el aprendizaje de la tarea durante la vigilia.

En sus estudios, comprobó cómo el cerebro dormido percibe el olor, lo que opera como una práctica o refuerzo de lo aprendido durante el estado de vigilia precedente. El individuo al despertar comprueba que el recuerdo es mejor y menos sensible a interferencias que en las personas que no han sido expuestas al olor durante el sueño.

También operan otras señales asociadas al material de aprendizaje, como sonidos, melodías o palabras. Por ejemplo, la memorización de palabras de otro idioma se refuerza si durante el sueño no REM se escuchan las palabras aprendidas el día anterior. Durante el sueño, estas palabras provocan cambios en la actividad eléctrica cerebral en forma de mayor actividad de ondas lentas en las regiones frontales del cerebro.

Es importante saber también que durante el sueño se refuerza el aprendizaje anterior, pero no se adquieren nuevos comportamientos. No se trata de aprender idiomas o una asignatura para un examen. El sueño es un buen momento para consolidar con más intensidad lo aprendido durante el día y actuar sobre él. Mejora el aprendizaje y sirve para cimentar lo aprendido.

El doctor José Ramón Alonso Catedrático de Biología celular en la Universidad de Salamanca e investigador principal del Instituto de Neurociencias de Castilla y León, explicó en apuntes de la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología, que la neurociencia ha avanzado considerablemente en numerosos aspectos.

“Hemos aprendido mucho sobre la estructura cerebral, incluidas las escasísimas diferencias en los cerebros de hombres y de mujeres; la función cerebral, incluyendo los procesos básicos del aprendizaje, la memoria, la inteligencia, la atención, la empatía y la voluntad; el dominio de los principios esenciales de la lectoescritura, las matemáticas, la música, la sociabilidad”, consideró Alonso.

“Las neurociencias nos ayudan a entender cómo el cerebro aprende. En primer lugar, nos han enseñado a conocer y aprovechar los mecanismos básicos del aprendizaje, fundamentados en la plasticidad neuronal y en la maduración personal. Entre otros temas nos han ayudado a entender los mecanismos neuronales de la lectura, la cognición numérica, el circuito de recompensa, el lenguaje, la atención, la memoria y la inteligencia, entendida esta última como resolución de problemas”, explicó.

Y agregó: “En segundo lugar, también nos han aportado información sobre otros aspectos importantes que influyen en la vida escolar como la formación de hábitos, el trabajo en equipo (cooperación, establecimiento de turnos, reparto de tareas, asunción de responsabilidades), el desarrollo de las funciones ejecutivas (memoria de trabajo, control de impulsos, planificación) y el neurodesarrollo de la moralidad (juego limpio, trato justo, igualdad y respeto a la diferencia)”.

Otro ámbito que destacó Alonso en el que las neurociencias están aportando información útil ha sido el manejo de las emociones, entendiendo las emociones básicas y enseñando a establecer una gestión positiva de las interacciones emocionales en función de la situación y la edad del niño.

“En cuarto lugar, las neurociencias ayudan a detectar y eliminar mitos relacionados con la educación, que afectan negativamente al trabajo en el aula y generan una pérdida de esfuerzos, tiempo y dinero. Debemos tener el compromiso de establecer un diálogo directo entre investigadores y educadores, evitando lo que se ha llamado los «intermediarios de la industria del aprendizaje basada en el cerebro» que en demasiadas ocasiones únicamente priorizan el beneficio comercial, tergiversan los resultados que ofrece la neurociencia y promueven métodos sin evidencia científica detrás”, concluyó el experto.

Los estímulos son señales sensitivas, motoras y cognitivas que se envían hacia una parte en específico del organismo, con el fin de esperar una respuesta por parte del cerebro o del órgano de destino. El cerebro es sensible también a estímulos de naturaleza química, eléctrica, magnética, óptica y sonora.

Sus efectos se extienden a amplias regiones, afectando el estado y el funcionamiento de redes neuronales, por lo que suele hablar de una acción preferentemente neuromoduladora. Algunas técnicas de estimulación cerebral han demostrado su eficacia para mejorar el aprendizaje y la memoria

Los fármacos potenciadores del rendimiento, también conocidos como nootrópicos, como potenciadores cognitivos o como drogas inteligentes, son fármacos que supuestamente incrementan ciertas funciones mentales humanas como la memoria, la capacidad de concentración, el aprendizaje, la creatividad y la motivación.

En muchos casos mejoran el funcionamiento cerebral normal y palian el deterioro cognitivo, aportando más energía al funcionamiento cerebral. Deben ser indicados por un médico en el marco de un tratamiento.

En general, las sustancias estimulantes más utilizadas son las que incrementan la actividad motora y cognitiva, disminuyen el apetito, la fatiga y la necesidad de dormir y aumentan el nivel de vigilia o activación. Pero sus principales efectos adversos son la adicción, el exceso de actividad motora, la falta de apetito, la ansiedad y el insomnio.

En cuanto a estimulantes que se consumen a diario, se destaca la cafeína, que provoca una activación menos intensa y resulta poco tóxica cuando se consume con moderación. Esta sustancia bloquea los receptores de adenosina, una sustancia que disminuye la producción de neurotransmisores excitadores.

También actúa sobre el sistema de la recompensa cerebral, a lo que se debe su ligero efecto euforizante. Otro estimulante muy utilizado es la nicotina. Hay que sumar los efectos cancerígenos del consumo de tabaco a ello. Tiene poder adictivo y tóxico.

La estimulación cerebral eléctrica y magnética es una de las herramientas más extendida a nivel experimental y terapéutico. Ambas modalidades alteran directamente la excitabilidad de las neuronas que se encuentran debajo del lugar de aplicación en el cuero cabelludo.

Este tipo de intervención es de baja precisión espacial y de acción superficial y no alcanza a regiones cerebrales profundas, en la mayoría de los casos. Todavía se está investigando su utilidad para mejorar el aprendizaje y la memoria en la población general, pero los resultados son prometedores y los avances muy rápidos.

En la estimulación eléctrica cerebral y magnética se emplean dispositivos portátiles que pueden ser accionados por el propio individuo u otra persona. O por la propia actividad neuronal para potenciar la actividad cognitiva. Para ayudar a la rehabilitación y el reaprendizaje de la actividad motora o para aumentar el nivel de activación o despertar.

La medicina utiliza en mayor parte la estimulación transcraneal por corriente continua, que se aplica a través de electrodos. Esta terapia afecta a regiones corticales relativamente amplias del orden de varios centímetros. Y su trabajo es activar e inhibir las células de la corteza cerebral que se encuentran debajo y al mismo tiempo ejerce un efecto sobre el comportamiento que depende de ellas.

Esto produce una excitación neuronal, que es el aumento del flujo sanguíneo y del aporte de oxígeno a la región cerebral afectada. Con el correr de los minutos en su aplicación, aparecen cambios en la plasticidad sináptica del tipo de potenciación y depresión a largo plazo que pueden extenderse a otras regiones. La estimulación eléctrica cerebral aplicada aisladamente o en combinación con otras técnicas será cada vez más importante en la rehabilitación motora. Su principal uso clínico.

Tanto la estimulación eléctrica, como la magnética se emplea principalmente para activar regiones del cerebro y redes implicadas en el aprendizaje, pero sus efectos son de momento limitados y a veces nulos. Un ejemplo de su uso son los tratamientos habituales y bien tolerados por los pacientes con la enfermedad de Parkinson, que buscan combatir el temblor esencial y otros trastornos del movimiento.

Pero está aún por demostrar su utilidad en la mejora del aprendizaje y la memoria, ya que la investigación arroja datos contradictorios. La estimulación cerebral profunda del hipocampo y las regiones relacionadas del lóbulo temporal medial no mejoran necesariamente la memoria debido a que puede estar afectando a un gran número de neuronas y alterar el funcionamiento de las redes neuronales y del estado del cerebro.

Lo que sí está avanzando a pasos agigantados y con resultados por demás exitosos son los chip cerebrales que controlan dispositivos con el pensamiento. En ese sentido, el reciente ejemplo de la startup Neuralink, propiedad del innovador empresario Elo Musk, fue noticia en el mundo hace pocos días.

El innovador aparato fue probado con resultados exitosos en una persona tetrapléjica, después de los ensayos con monos efectuados tres años atrás. Noland Arbaugh, un hombre de 29 años que está paralizado de los hombros hacia abajo debido a un accidente de buceo hace ocho años y hoy gracias a un implante cerebral puede operar su computadora con la mente. Un nuevo capítulo en la medicina cognitiva que promete más avances.