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Sistema Nervioso y Aprendizaje
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Los miles de millones de neuronas situadas en la
capa externa de cada hemisferio forman la corteza
cerebral que se aloja en el cráneo a base de
constituirse en pliegues múltiples (cada pliegue
se llama circunvolución que está delimitada por
hendiduras o surcos). En la corteza es donde el
cerebro procesa toda la información que le llega
a través de los órganos de los sentidos (vista,
oído, olfato, gusto y tacto) desde el mundo
exterior, controla los movimientos voluntarios y
regula el pensamiento consciente y la actividad
mental.
Figura tomada de W. J. Hendelman. Atlas of
functional neuroanatomy. CRC, London 2000, p.37.
Las manos de un médico anatomista toman entre sí
los hemisferios cerebrales. Los dos pulgares
tratan de separar el gran surco interhemisférico
dejando a la vista el cuerpo calloso. Las
circunvoluciones y los surcos de la corteza no se
notan mucho porque no se han retirado las
membranas meníngeas que los recubren.
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Las neuronas necesitan mucho combustible porque
su trabajo consume mucha energía.Se llama
metabolismo al proceso celular de transformación
de las moléculas que reciben de la sangre para
generar energía y formar nuevas estructuras, como
son las proteínas, que fluyen dentro de ellas.
Para que el metabolismo de las neuronas se
realice con normalidad es necesario que reciban
mucha sangre con oxígeno y glucosa. La glucosa
es habitualmente la única fuente de energía que
tiene el cerebro. Si a las neuronas les falta
oxígeno o glucosa suficientes, inevitablemente se
mueren.
Cuando un grupo de neuronas está cumpliendo una
función (hablar mucho, pensar en profundidad,
recordar con intensidad, leer largo tiempo,
caminar mucho rato, etc.), su metabolismo aumenta
notablemente. Dicho de otra manera, las neuronas
estimuladas tienen un mayor metabolismo,
necesitan más oxígeno y más glucosa para
funcionar normalmente. Todo esto puede verse con
técnicas de neuroimagen.
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Una de las técnicas de neuroimagen más
prometedoras se llama tomografía con emisión de
positrones o PET. Permite medir la cantidad de
sangre y el consumo de glucosa por parte de las
neuronas en las distintas partes del cerebro
Cuando una región del cerebro se ha de activar
para realizar una función tan simple como mover
repetidamente el dedo pulgar varias veces, sus
neuronas necesitan más sangre, más oxígeno y más
glucosa. Estas mayores necesidades energéticas se
ven en la PET en color rojo o amarillo. Cuando
aparecen imágenes en color azul o negro son
indicativas de que las neuronas de esa zona están
hipoactivas o inactivas.
Se inyecta en la vena una sustancia química
marcada con un trazador que reluce en el PET.
Estos trazadores pueden desvelar en las imágenes
de PET los neurotransmisores del cerebro. En
esencia, un PET es un auténtico mapa de lo que en
el cerebro está activo, hipoactivo o inactivo.
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De izquierda a derecha, zonas del hemisferio
cerebral izquierdo vistas lateralmente que se
activan tras escuchar palabras, decirlas, verlas
escritas o pensar sobre ellas. Los colores rojos
y amarillos indican las áreas que consumen más
glucosa durante cada una de estas actividades.
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Siempre que una neurona recibe mensajes de las
células vecinas genera una carga eléctrica o
impulso nervioso. Este potencial eléctrico se
propaga a través del axón hasta el final del
mismo. Allí contacta con el cuerpo neuronal de
otra neurona (recuadro de la izquierda). A la
derecha de la figura, se dibuja en detalle lo que
es ese contacto sináptico entre el final de un
axón y el cuerpo de la neurona vecina.
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Al llegar el potencial eléctrico al final del
axón, origina la liberación de los
neurotransmisores o mensajeros químicos que
atraviesan el espacio intersináptico y se acoplan
a los receptores del cuerpo celular o las
dendritas de la neurona vecina (neurona
postsináptica).
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El neurotransmisor activa a los receptores
específicos de la neurona vecina al unirse a
ellos. Esta activación consigue abrir unos poros
o canales en la membrana de esta neurona
receptora de la señal con lo que se ponen en
marcha los mecanismos para que esta neurona
postsináptica cumpla la misión que le corresponde
en la transmisión del impulso nervioso. Y así
sucesivamente en todo el circuito neuronal
implicado en la función concreta de que se trate.
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Una neurona aislada de las otras no puede
sobrevivir. Si pierde la comunicación o la
conexión con las neuronas vecinas, sucumbe
irremediablemente porque deja de recibir los
factores tróficos (alimentaciónGlucosa)
imprescindibles para mantenerse viva.
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Ilustración esquemática de la conectividad entre
las neuronas. En el cuadro superior se
representan neuronas de la corteza cerebral
(puntos y triángulos azules). Una de ellas se
pinta con más detalle mostrando el núcleo y se
dibujan sus prolongaciones dendríticas que van a
hacer sinapsis con otras neuronas de la
corteza.Esta neurona envía su axón (trazo grueso
morado) rodeado de mielina para, una vez
ramificado, contactar con otras dos neuronas de
la corteza.Este axón atraviesa la sustancia
blanca (//) y establece sinapsis con una neurona
de un núcleo gris subcortical (cuadro inferior).
Esta sinapsis se muestra agrandada y coloreada en
el recuadro insertado.
(tomada de T. A. Woolsey, J. Hanaway, M. H. Gado.
The brain atlas. A visual guide to the human
central nervous system. Second edition. Wiley,
New Jersey 2003, pp.248).
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Si tenemos en cuenta la cantidad de neuronas
existentes podemos afirmar que en verdad cada
neurona sólo tiene contacto con un número
reducido de otras neuronas cercanas dentro de
circuitos relativamente locales de las regiones
corticales y de los núcleos, lo que trae como
consecuencia
Lo que hagan las neuronas depende del conjunto
inmediato de neuronas al que pertenecen.
Lo que hagan los sistemas depende de la manera en
que los conjuntos influyen sobre otros conjuntos
interconectados.
La manera en que cada conjunto contribuye a la
función del sistema al que pertenece depende de
su lugar en dicho sistema.
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cuál es la unidad funcional básica del sistema
nervioso? Gerald Edelman considera que el
desarrollo evolutivo, la funcionalidad cerebral y
en general la adaptación del organismo al medio
depende del grupo de neuronas.
Gerald M. Edelman fue premio Nobel de medicina en
1972 y actualmente es el director del Instituto
de Neurociencia y presidente del Neurosciences
Research Foundation. En su obra Bright Air,
Brilliant Fire. On the Matter of the Mind ha
sistematizado su trilogía consistente en Neural
Darwinism, 1987 Topobiology, 1988 y The
Remembered Present, 1989.
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Edelman concibe el cerebro como un sistema
selectivo, en el que la selección opera durante
el tiempo de vida del sistema.
Para sobrevivir, un organismo debe o heredar o
crear criterios que le permitan clasificar el
mundo en categorías perceptuales de acuerdo con
sus necesidades adaptativas. Además el mundo,
incluso para el tiempo de vida de un organismo,
está lleno de novedad, lo que exige que estos
procesos de categorización puedan
reestructurarse, renovarse y reiniciarse
continuamente.
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Durante la producción del sistema nervioso se van
creando neuronas y agrupaciones de células que
permanecerán o no dependiendo del refuerzo que
otorgue la experiencia. La adhesión y migración
son gobernadas por unas series de moléculas
morforeguladoras llamadas CAM's -moléculas de
adhesión de células- y SAM's -moléculas de
adhesión de sustratos-.
Esto lleva a la formación de repertorios
primarios dentro de regiones anatómicas dadas que
contienen un gran número de grupos de neuronas o
circuitos locales.
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Después de que la mayoría de las conexiones
anatómicas de los repertorios primarios se han
establecido, las actividades de los grupos de
neuronas que funcionan particularmente continúan
siendo dinámicamente seleccionadas por mecanismos
de cambios sinápticos subsiguientes dirigidos por
la conducta y la experiencia. Será la
experiencia del organismo la que tenderá a
reforzar algunos de los circuitos que se han
establecido en la fase anterior dentro del grupo
y entre grupos, otros tenderán a desaparecer si
el organismo no los requiere con la frecuencia
que indicará su utilidad. De esta manera la
maraña de conexiones que encontramos en un
individuo de dos años se irá simplificando para
consolidar las conexiones útiles dependiendo del
tipo de experiencia que realice el organismo.
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La selección en la experiencia conlleva
correlaciones de señales entre grupos de neuronas
pre y postsinápticas, mejor que la transmisión de
mensajes codificados de una neurona a otra. Si
estas señales han de ser adaptativas tendrán que
reflejar las señales que surjan en el mundo real.
Esto se realiza señalando reentradas en y entre
mapas neuronales. Una reentrada puede definirse
como una señalización paralela continua entre
grupos de neuronas separadas que ocurre a lo
largo de conexiones anatómicas ordenadas de
manera bidireccional y recursiva.
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La coordinación selectiva de patrones complejos
de interconexiones entre grupos de neuronas por
medio de reentradas es la base de la conducta.
Para la teoría de Edelman, la reentrada es la
base principal para poder trazar el puente entre
la fisiología y la psicología. Este puente
comienza a realizarse cuando múltiples mapas que
están conectados entre sí por doble entrada a la
conducta sensomotor del organismo comienzan a
emparejar sus outputs creando un mapa global que
da lugar a respuestas categoriales perceptivas.
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La discriminación selectiva de un objeto o evento
de otros objetos o eventos con propósitos
adaptativos se produce con lo que Edelman
denomina Pareja de Clasificación.
Pareja de Clasificación Es una unidad mínima que
consiste en dos mapas funcionales diferentes
conectados por doble entrada. Si, durante cierto
periodo de tiempo, reentradas específicas
conectan ciertas combinaciones de grupos de
neuronas de un mapa con otras combinaciones en el
otro, las funciones y actividades en un mapa se
conectan y correlacionan con las del otro mapa.
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Este mapa global asegura la creación de un bucle
dinámico que continuamente coteja los gestos y
posturas del organismo con el muestreo
independiente obtenido de varias clases de
señales sensoriales.
Los procesos que producen estos mapas globales
(con sus patrones asociados de selección del
grupo de neuronas y de cambio sináptico) crean
una representación espaciotemporal continua de
objetos o de eventos. Dentro de estos procesos
globales, los cambios de gran alcance en la
fuerza sináptica tienden a favorecer la actividad
mutua de reentradas de aquellos grupos cuya
actividad ha sido correlacionada a través de
diferentes mapas durante la conducta pasada.
Tales cambios sinápticos proveen la base para la
memoria. Con esto, categorización y memoria,
obtenemos la condición necesaria para el
aprendizaje.
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1. El cerebro en su fase embrionaria produce muchas
   neuronas, más de las que necesitará
   posteriormente.
2. La neuronas que se vean reforzadas por la
   experiencia y conducta del individuo empezarán a
   establecer conexiones entre sí.
3. Un mecanismo de refuerzo opera igualmente entre
   las conexiones establecidas. Así unas se
   consolidarán y otras se debilitarán hasta
   desaparecer. Este refuerzo viene igualmente
   determinado por la experiencia del organismo.
4. Un mecanismo de reentrada se establecerá entre
   los grupos de neuronas conexionados entre sí que
   permitirán la construcción de mapas locales y
   después globales, que constituyen la base para la
   formación de imágenes mentales en el cerebro

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El cerebro es un órgano que se crea en la
ontogénesis del individuo, es decir que crece
conforme crece y se desarrolla el organismo. Su
crecimiento depende de los encuentros del
individuo con el medio que reforzaran unas
conexiones y podarán otras. Esta plasticidad es
lo que nos permite el aprendizaje. Visto así no
hay dos cerebros iguales, sino que cada individuo
dependiendo de su experiencia desarrollará más
unas habilidades que otras. Esto provoca la gran
diversidad de personas respecto a su
inteligencia, personalidad, carácter, etc.