Cómo aprende tu cerebro: Plasticidad y Memoria

El aprendizaje y la memoria están intrínsecamente ligados. No se puede aprender algo sin almacenarlo de alguna forma en la memoria para su uso futuro, ya sea como conocimiento nuevo o como mejora de habilidades. Desde la neurociencia, sabemos que los recuerdos se codifican mediante cambios físicos en el cerebro. En otras palabras, tu cerebro cambia físicamente cada vez que aprendes algo, y continúa siendo moldeado por la experiencia y el aprendizaje a lo largo de toda tu vida.

Existe un mito común o percepción popular de que el cerebro se desarrolla completamente en la primera infancia, lo que implica que nada más cambia después, y que los cambios posteriores en el cerebro durante la niñez y la adolescencia están de alguna manera determinados biológicamente, llevando a un estado completamente desarrollado en la edad adulta. En realidad, la forma en que tu cerebro se desarrolla está determinada tanto por tu genética como por tu aprendizaje y experiencias. Biológico no significa predeterminado. Tu cerebro es moldeado por tus experiencias y nunca está fijo, sino que continúa cambiando junto con el aprendizaje a lo largo de toda la vida.

La Neuroplasticidad: El Cerebro en Constante Cambio

El cerebro humano tiene una capacidad increíble para reorganizarse a sí mismo mediante la reconfiguración, alteración y fortalecimiento de las conexiones y vías que se utilizan con frecuencia. Esta capacidad se conoce como neuroplasticidad. Durante mucho tiempo, incluso grandes figuras como el biólogo Ramón y Cajal, creyeron erróneamente que las vías nerviosas en los adultos eran algo fijo, terminado e inmutable. Si bien es cierto que las neuronas dañadas no se regeneran en la mayoría de las áreas, la idea de un cerebro estático en la edad adulta es un mito.

La neuroplasticidad es fundamental para todo aprendizaje. Gran parte de la investigación en neurociencia sobre neuroplasticidad se relaciona con cómo el cerebro se recupera de lesiones o daños, pero los mismos principios se aplican a cómo el cerebro cambia con el aprendizaje a lo largo de toda la vida. El cerebro nunca está "fijo, terminado e inmutable", sino que continúa cambiando con el aprendizaje a lo largo de toda la vida, principalmente modificando el cableado o las interconexiones entre neuronas.

Las Conexiones Neuronales: La Base del Aprendizaje

El cerebro está compuesto por células conocidas como neuronas, que están densamente interconectadas a través de enlaces conocidos como sinapsis. La vasta red de interconexiones entre las neuronas del cerebro, a través de estas sinapsis, es lo que le otorga al cerebro su inmenso poder computacional. Mientras que el cerebro contiene un número enorme de neuronas, alrededor de 86 mil millones, cada una de esas neuronas puede estar conectada a miles de otras neuronas, lo que da un estimado de alrededor de 150 billones de conexiones o sinapsis en el cerebro.

La gran mayoría de nuestras neuronas se encuentran en la capa superficial de materia gris de nuestro cerebro. El número de neuronas que tenemos no cambia con el aprendizaje o la experiencia vital. Sin embargo, las conexiones entre neuronas, a través de las sinapsis, cambian constantemente a lo largo de toda nuestra vida y son predominantemente responsables del aprendizaje y la memoria en el cerebro. Estos cambios en las conexiones implican la formación de nuevas conexiones, conocido como sinaptogénesis, o el fortalecimiento de conexiones existentes, conocido como potenciación a largo plazo (LTP).

Gran parte de lo que sabemos sobre la sinaptogénesis proviene de estudios con animales criados en entornos altamente estimulantes en comparación con aquellos criados en entornos deprivados. Neurocientíficos tempranos mostraron cómo las ratas criadas en entornos más ricos y estimulantes tenían interconexiones más extensas entre sus neuronas y un mayor número de sinapsis. Asumimos que los mismos procesos son importantes en el cerebro humano, aunque la evidencia directa es limitada. Los estudios con niños de orfanatos rumanos en la década de 1980 mostraron retrasos persistentes en el desarrollo cognitivo, del lenguaje y social debido a la privación severa, lo que sugiere que un entorno poco estimulante es perjudicial.

Donald Hebb describió un proceso importante para el aprendizaje en el cerebro, conocido como aprendizaje hebbiano, resumido por la frase: "las neuronas que se activan juntas se conectan juntas". Simplificando, cuando dos o más neuronas responden o se activan al mismo tiempo (por ejemplo, debido a un pensamiento, acción o evento en el entorno), la conexión o sinapsis entre ellas se fortalece, llevando a una asociación más fuerte. Esto significa que si alguna situación (o pensamiento o acción) se encuentra en el futuro, causando que una de esas neuronas responda, ahora será más probable que desencadene una respuesta en las otras neuronas conectadas, recordando y reforzando aún más esa asociación.

De esta manera, gran parte del aprendizaje en el cerebro implica cambiar las conexiones entre neuronas, particularmente reforzando aquellas vías o circuitos de neuronas interconectadas que se utilizan con frecuencia y se activan juntas.

El Proceso de Aprendizaje: Fases Cognitivas

Desde una perspectiva neuropsicológica, el proceso de aprendizaje se produce a partir de tres fases interconectadas:

1. Codificación: El aprendizaje comienza con la codificación de la información, que se recibe a través de los estímulos captados por los órganos sensoriales. Estos estímulos llegan al córtex cerebral en forma de señales eléctricas, donde se reconocen y se procesan inicialmente. La codificación es esencial y su eficacia está fuertemente influenciada por factores como la atención, la concentración y el estado emocional. La atención actúa como un filtro, permitiendo enfocarse en los estímulos más relevantes, mientras que la concentración mantiene este enfoque. Un estado emocional positivo, como la curiosidad o la motivación, favorece la codificación, mientras que emociones negativas, como la ansiedad o el estrés, la dificultan.
2. Almacenamiento o Consolidación: La información codificada se almacena para su futura recuperación. Inicialmente, pasa por una memoria a corto plazo o de trabajo, con capacidad y duración limitadas. Aquella información que se considera relevante, que se repasa o utiliza con frecuencia, tiene la posibilidad de consolidarse y pasar a formar parte de la memoria a largo plazo, volviéndose conocimiento accesible y duradero. Es importante destacar que el aprendizaje también implica el olvido selectivo de información innecesaria, lo cual es crucial para la eficiencia cognitiva. Si un conocimiento no se utiliza, es probable que se debilite y se olvide, optimizando así el espacio y la velocidad de procesamiento cerebral.
3. Recuperación: Esta es la fase mediante la cual se accede a la información almacenada en la memoria, permitiendo que los aprendizajes adquiridos puedan ser utilizados o recordados. La recuperación puede ser intencional (por ejemplo, recordar la respuesta para un examen) o espontánea (por ejemplo, un olor que evoca un recuerdo). La efectividad de la recuperación depende de la organización de la información al ser almacenada y de las "pistas" o el contexto disponible en el momento de intentar recordar. Esta fase es vital para aplicar los aprendizajes en diferentes situaciones y contextos.

El Papel del Hipocampo y la Amígdala

Los estudios científicos destacan el papel crucial del hipocampo y la amígdala en la memoria y el aprendizaje. El hipocampo es una estructura clave en la adquisición y consolidación de nuevos conocimientos, especialmente aquellos de tipo declarativo (hechos y eventos). Su función es vital para "grabar" nuevas experiencias en la memoria a largo plazo. Las personas con daño en el hipocampo sufren amnesia severa y no pueden formar nuevos recuerdos.

La amígdala, por su parte, influye en los aspectos emocionales y motivacionales del aprendizaje. Actúa junto al hipocampo para modular la consolidación de la memoria, intensificando los recuerdos con una carga emocional significativa. Esta interacción explica por qué las experiencias emocionales intensas, ya sean positivas o negativas, son a menudo más fáciles de recordar que los eventos neutros. La dopamina, un neurotransmisor, también juega un papel relevante en el sistema de recompensa del cerebro, reforzando las conexiones neuronales asociadas a experiencias placenteras y, por ende, facilitando su aprendizaje y recuerdo.

Neurogénesis: ¿Nuevas Neuronas en el Adulto?

Aunque la gran mayoría de nuestro cerebro contiene solo neuronas que han estado presentes desde nuestro nacimiento, una pequeña pero muy importante área de nuestro cerebro continúa generando nuevas neuronas a lo largo de toda nuestra vida a través de un proceso conocido como neurogénesis. Esta área es el hipocampo, conocido por su papel crucial en la memoria y el aprendizaje.

Solo en la última década los investigadores han demostrado de manera concluyente que nacen nuevas neuronas en el hipocampo humano durante toda la vida. Utilizando técnicas avanzadas, se ha estimado que se añaden alrededor de 700 nuevas neuronas a cada hipocampo cada día, de modo que para cuando llegamos a los 60 años, aproximadamente un tercio de las neuronas en nuestro hipocampo son nuevas, formadas por neurogénesis después del nacimiento.

Este descubrimiento ha generado gran entusiasmo y está en la vanguardia de la investigación en neurociencia, pero todavía hay mucho que no sabemos. Por ejemplo, la investigación solo indica el papel potencial de estas nuevas neuronas en el aprendizaje o la memoria. Sabemos que el hipocampo en general es crucial para consolidar nuevos recuerdos y para la navegación espacial, pero aún no está claro exactamente cómo contribuyen las neuronas recién nacidas a estas funciones. También sabemos que factores como el ejercicio, la dieta, la reducción del estrés y el propio aprendizaje pueden impulsar la neurogénesis. Aunque existen muchas afirmaciones sobre cómo "potenciar el cerebro" mediante la neurogénesis, la evidencia científica actual aún no es suficiente para respaldar la idea de que dirigirse específicamente a la neurogénesis sea necesario o incluso beneficioso para la cognición, la memoria o el aprendizaje.

La Neuroplasticidad en Acción: Ejemplos Asombrosos

La capacidad del cerebro para adaptarse y cambiar mediante la alteración y el fortalecimiento de las conexiones a través del uso y la experiencia es notable. El uso de vías cerebrales particulares fortalece esas vías. Se cree que esta es la principal forma en que el cerebro aprende, adaptando y cambiando las conexiones con la experiencia.

Un estudio interesante mostró que las personas que tocan instrumentos de cuerda tienen una región más grande del área sensorial de su cerebro dedicada a la sensación táctil de su mano izquierda en comparación con su mano derecha o con personas que no tocan instrumentos de cuerda. Parece que su práctica intensiva con los movimientos de los dedos en las cuerdas con la mano izquierda moldea su cerebro, creando y fortaleciendo conexiones, de modo que una mayor parte del área sensorial de su cerebro está conectada a su mano izquierda.

En otro estudio, cuando a un grupo de adultos jóvenes se les enseñó a hacer malabares y practicaron durante tres meses, una parte particular de la materia gris de su cerebro aumentó de tamaño, en un área importante para la percepción de objetos en movimiento. Cuando dejaron de hacer malabares y fueron examinados después de otros tres meses, esa área había vuelto a su tamaño original. Sabemos que no crecen nuevas neuronas en esa parte del cerebro, por lo que el aumento de tamaño no se debe al crecimiento de nuevas neuronas. Un estudio posterior sugirió que las conexiones en la materia gris del cerebro cambiaron a medida que las personas aprendían a hacer malabares, lo que indica que la práctica y el uso de la habilidad mejoran las conexiones cerebrales.

Un estudio peculiar con taxistas de Londres ha demostrado que los humanos tienen una notable capacidad para adquirir y utilizar conocimiento para navegar por su compleja ciudad sin un mapa. Este "cableado" se refleja en su hipocampo, que es particularmente grande en comparación con el de otras personas. Esto subraya cómo el uso intensivo de ciertas habilidades espaciales puede llevar a cambios estructurales observables en áreas cerebrales específicas.

El Cerebro de Einstein: Un Caso de Estudio

Cuando Albert Einstein falleció en 1955, su cerebro fue extraído y preservado. Un estudio muy reciente analizó fotografías originales de su cerebro para examinar la densidad de las conexiones neuronales entre los hemisferios izquierdo y derecho, a través de una estructura llamada cuerpo calloso. Los investigadores compararon el cuerpo calloso de Einstein con resonancias magnéticas de personas de su misma edad al morir (76 años) y de personas de la edad de Einstein durante su "año milagroso" en 1905 (26 años), cuando publicó varios de sus trabajos científicos revolucionarios.

En general, los investigadores encontraron que el cuerpo calloso de Einstein era más grueso en la mayoría de las partes que en ambos grupos de comparación (ancianos y jóvenes). Esto sugiere que Einstein tenía conexiones neuronales más extensas entre los hemisferios izquierdo y derecho de su cerebro. Los investigadores concluyeron que las excepcionales capacidades intelectuales de Einstein pudieron haber implicado una comunicación más coordinada y eficiente entre sus dos hemisferios.

Implicaciones para la Educación

Estos son los principios básicos de la neurociencia sobre el cambio en el cerebro con el aprendizaje. Todavía existe una enorme brecha para explicar cómo estos principios se aplican a la situación mucho más compleja de las escuelas y la educación, y al proceso de adquisición de conocimientos y habilidades como la lectura y las matemáticas. No obstante, estos principios básicos de neuronas y sinapsis, cambiando y fortaleciendo conexiones, están en la raíz de todo aprendizaje en el cerebro.

Algunas implicaciones inmediatas que se derivan de estos principios básicos son:

• El cerebro siempre tiene la capacidad de aprender y no está predeterminado únicamente por la biología. El cerebro continúa cambiando constantemente con el aprendizaje y la experiencia a lo largo de toda la vida y nunca se vuelve fijo e inmutable. Por lo tanto, la "inteligencia" de una persona se relaciona tanto con la conectividad cerebral derivada del aprendizaje como con su biología innata.
• El aprendizaje es esencialmente algo que el cerebro simplemente hace automáticamente. A medida que experimentamos diferentes situaciones en nuestra vida cotidiana, realizamos nuestras tareas diarias, encontramos problemas y hallamos soluciones, aquellas vías utilizadas en nuestro cerebro con mayor frecuencia fortalecen sus conexiones, formando hábitos, reforzando recuerdos y mejorando habilidades. Por supuesto, el aprendizaje también puede ser deliberado, cuando practicamos o entrenamos, pero los mismos principios de cambio y fortalecimiento de las conexiones se aplican siempre que se utilizan esas vías.
• Se recomienda que el aprendizaje deliberado implique establecer y fortalecer conexiones entre conceptos asociados, en lugar del aprendizaje memorístico de hechos desconectados. Comprender las relaciones y la estructura de la información facilita su codificación, consolidación y recuperación.

Preguntas Frecuentes sobre el Aprendizaje Cerebral

¿El cerebro deja de cambiar a una cierta edad?
No, el cerebro es plástico a lo largo de toda la vida. Aunque la plasticidad puede ser más pronunciada en la infancia, el cerebro adulto continúa formando y fortaleciendo conexiones neuronales en respuesta a nuevas experiencias y aprendizajes.

¿Cómo influyen las emociones en el aprendizaje?
Las emociones, mediadas por estructuras como la amígdala, tienen un impacto significativo en la consolidación de la memoria. Las experiencias con una fuerte carga emocional tienden a ser recordadas con mayor facilidad y vividez.

¿Puedo aumentar mi capacidad cerebral o mis conexiones neuronales?
El aprendizaje y las experiencias enriquecedoras fortalecen y crean nuevas conexiones sinápticas. Participar activamente en nuevas actividades, aprender nuevas habilidades y mantener la mente estimulada son formas de promover la plasticidad cerebral.

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