Los lóbulos frontales y la atención

La región prefrontal es la que muestra un mayor número de conexiones con otras áreas del cerebro (Goldman-Rackic, 1998)

• Recibe fibras aferentes del troncoencéfalo, del hipotálamo, del sistema límbico (amígdala e hipocampo), del tálamo (núcleos anterior y medio-dorsal) y otras zonas. 
• Las conexiones de la corteza prefrontal con el tronco, el hipotálamo y el sistema límbico le aportan información sobre el estado interno del organismo.
• Los inputs del hipocampo a la corteza prefrontal son esenciales para la formación de las memorias motoras. 
• Los inputs de las regiones posteriores de la corteza están implicadas en integración sensoriomotora de alto nivel. 

• Las conexiones de la corteza prefrontal con estas áreas son bidireccionales (Fuster, 1999), por el que resulta necesario conocer qué papel tiene en el procesamiento atencional. Hay un gran consenso en cuanto a que la atención ejerce su influencia “amplificadora” durante las fases tempranas del procesamiento de la información, a nivel de las diferentes áreas sensoriales. No obstante, los efectos moduladores de la atención no terminan en el nivel de las áreas corticales sensoriales, sino que las áreas asociativas resultan especialmente implicadas cuando los sujetos deben atender para actuar correctamente o cuando el nivel de procesamiento de la información es más profundo. Las evidencias indican que la corteza prefrontal podría ser responsable de la modulación (activación/inhibición) de otras regiones distales en virtud de las demandas de la tarea. Existen, al menos, dos importantes redes cerebrales responsables del control voluntario e involuntario de la atención, respectivamente:
• una red frontoparietal dorsal, responsable de la orientación espacial de la atención, 
• otra frontoparietal ventral, responsable de la orientación automática ante estímulos y tareas novedosas. 
• Además, una red predominantemente subcortical, que incluye el tálamo, el estriado y el cíngulo anterior. 
• La parte cortical de esta red incluiría las regiones prefrontales derechas (dorsal y ventral), la corteza parietal inferior y la corteza medial temporal.

• Las redes mencionadas interactúan, de modo que el “reclutamiento” de un tipo de proceso atencional en un momento dado podría influir en la eficiencia de otro mediante el solapamiento de sus respectivos sustratos neuronales. De este modo, la atención sostenida podría modular la atención selectiva por medio de una red neuronal común localizada en áreas parietales y frontales derechas. 

• Determinadas operaciones atencionales se han explicado en términos de desactivación. La desactivación normal de una determinada región suele ser compensada con el aumento de actividad en otras, relacionadas éstas con el procesamiento controlado de la atención. Algunos estudios han referido el tálamo y regiones frontales y parietales como áreas que disminuyen su activación a medida que aumenta el tiempo de ejecución de la tarea, paralelamente al aumento de actividad en la circunvolución frontal inferior derecha y en la circunvolución intraparietal.

• Desde el punto de vista filogenético, la relación del cíngulo anterior con el control atencional de alto nivel puede resultar paradójica, ya que esta estructura es muy antigua. Sin embargo, existe un tipo de célula en la capa V de la corteza cingulada y de la ínsula que según su correlación de volumen de la región y el cociente de encefalización sugiere que dicha estructura participa de forma activa en los procesos cognitivos superiores.

Fuente:
Ríos Lago, M.,Adrover-Roig, D., de Noreña Martínez, D., Rodríguez Sánchez, J.M. Atención. Neurociencia Cognitiva. UNED. Sanz y Torres 2014

Amígdala, aprendizaje emocional y memoria emocional implícita

El procesamiento cerebral de las emociones implica en gran parte procesos implícitos que se producen sin necesidad de que el sujeto sea consciente. Estos procesos están mediados por estructuras subcorticales del sistema límbico, principalmente, la amígdala.

La amígdala es un voluminoso complejo de núcleos situado ventralmente al claustro. El claustro es una delgada y extensa lámina que se extiende en la profundidad del lóbulo de la ínsula. 

La amígdala tiene forma de almendra y se sitúa por delante del hipocampo y del cuerno temporal del ventrículo lateral. En la amígdala se identifican tres grupos de núcleos: central, corticomedial y basolateral. 

Está implicada en una amplia gama de funciones emocionales (conductas sexuales, el miedo y conductas aversivas) y aspectos relacionados con estas funciones del aprendizaje, la motivación y la memoria. Además, participa en diversas funciones cognitivas (atención, percepción, memoria explícita) para lo cual actúa también en el procesamiento del significado emocional de los estímulos sensoriales. Estos papeles guardan relación con las densas conexiones que establece la amígdala a través de la estría terminal y la vía amigdalofuga ventral con el telencéfalo basal y las estructuras olfatorias, el hipotálamo y el tronco del encéfalo, los núcleos de la línea media y dorsomediano y con amplias regiones corticales (corteza frontal, cingular, temporal e insular) y, la formación hipocámpica.

El paradigma experimental utilizado para el estudio de la amígdala es el del miedo condicionado. El aprendizaje del miedo condicionado tiene un alto valor adaptativo porque previene de un peligro y activa los mecanismos de alarma para hacerle frente. Las reacciones al estímulo condicionado de miedo son similares a las de un estímulo peligroso natural: Conductas de defensa (paralización y aumento de reflejos), activación del sistema autónomo (incremento del ritmo cardíaco y la presión sanguínea) y liberación de hormonas del estrés en el eje hipofisiario-adrenal. Esto indica que la amígdala está implicada en la asignación de un significado emocional negativo como el miedo a estímulos inicialmente neutros. Un aspecto importante de este aprendizaje emocional es que no requiere la participación de la neocorteza, ya que depende de una vía subcortical que transmite información sensorial directamente desde el tálamo a la amígdala.

Las investigaciones han demostrado que la amígdala participa en el condicionamiento del miedo en humanos. Pero además, han aportado información importante sobre el tipo de aprendizaje emocional que realiza, poniendo de manifiesto que es de carácter implícito, es decir, en el que no interviene la consciencia. Al participar en el aprendizaje del miedo, la amígdala es una estructura fundamental para la formación de memorias emocionales. Lo relevante en este sentido es que son memorias implícitas, no declarativas, que actúan de una forma automática sin que se tenga consciencia de ello. Estas memorias emocionales implícitas pueden explicar el hecho frecuente en los humanos de sentir miedo en situaciones concretas sin saber porqué está producido.

Mientras que la amígdala está implicada en la memoria emocional implícita, el hipocampo es la estructura clave para la formación de las memorias declarativas o explícitas (recuerdo consciente de acontecimientos). Es un hecho constatado que los recuerdos de situaciones emocionales son mucho más fuertes y resisten más el olvido que los de acontecimientos que no han tenido importancia para el sujeto. Esto es así porque, aunque no participa directamente en la memoria declarativa, la amígdala modula la actividad del hipocampo. En situaciones emocionales, la amígdala incrementa la activación del cerebro y este incremento afecta al hipocampo, facilitando la consolidación de los recuerdos emocionales explícitos. Este papel modulador de la amígdala recibe apoyo de los estudios de neuroimagen funcional en humanos donde se muestra que la actividad de la amígdala durante la presentación de estímulos emocionales correlaciona con el recuerdo explícito posterior de esos estímulos.

Para finalizar, destacar que la amígdala participa no solo en la identificación de expresiones faciales emocionales sino también en expresiones negativas como la rabia y tristeza; y en expresiones positivas como las de alegría (Sergerie y cols, 2008).

Lectura recomendada:

Neurosci Biobehav Rev. 2008;32(4):811-30. doi: 10.1016/j.neubiorev.2007.12.002. Epub 2008 Jan 17.

The role of the amygdala in emotional processing: a quantitative meta-analysis of functional neuroimaging studies.

Sergerie K, Chochol C, Armony JL

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18316124

La importancia de la consciencia de la información emocional

"La consciencia de la información emocional ofrece flexibilidad en las respuestas,  que incluye la capacidad de modular y controlar las respuestas emocionales, adaptándolas a las metas del sujeto y el entorno social."

El problema del estudio de la emoción es debido a la diferencia que existe entre sus dos principales componentes. El aspecto que en sí es el más relevante, la experiencia emocional subjetiva y las reacciones fisiológicas unidas inexorablemente a ellas. La distinción actual entre procesos emocionales implícitos (que no dan lugar a una experiencia emocional consciente) y explícitos (que producen consciencia de los propios estados emocionales) está ayudando a entender la complejidad de los fenómenos emocionales. El hipocampo es imprescindible para el proceso de consolidación y almacenamiento de la información en la corteza cerebral.

La amígdala es una estructura fundamental para el procesamiento implícito (inconsciente) de la información emocional y de la formación de memorias emocionales implícitas, mientras que el hipocampo es imprescindible para que se pueda formar un recuerdo emocional explícito o consciente. Y lo que es más importante, estas dos formas de conocimiento  pueden funcionar de manera independiente.

Pruebas de procesos emocionales inconscientes en humanos

Öhman ha estudiado los procesos emocionales inconscientes durante mucho tiempo utilizando un procedimiento de enmascaramiento hacia atrás para probar  que se puede producir respuestas emocionales a estímulos que inducen miedo sin que exista percepción consciente de los estímulos (Öhman y cols. 2000). En este procedimiento se impide la percepción consciente de un estímulo diana presentando inmediatamente después un estímulo enmascarador cuando el intervalo de tiempo entre el comienzo del estímulo diana y el estímulo enmascarador ( el intervalo SOA o asincronía en el comienzo del estímulo ) es menor de 50 milisegundo. En estas condiciones experimentales, el estímulo enmascarador  bloquea la percepción consciente del estímulo diana. Con este procedimiento, el grupo de investigación de Öhman ha demostrado que se producen respuestas emocionales en personas con miedos fóbicos a algunos animales como serpientes o arañas, sin que perciban conscientemente los estímulos.

Una explicación del procesamiento emocional inconsciente la proporciona la investigación desarrollada por LeDoux (1996), en la que se ha identificado dos vías paralelas que transmiten información a la amígdala, una cortical y otra subcortical. 

- La vía subcortical va directamente del tálamo a la amígdala, por lo que llega la información a la amígdala rápidamente. 

- La vía cortical transmite información a la amígdala indirectamente, de forma lenta y multisináptica. Esta vía va del tálamo a la corteza sensorial, allí la información se procesa en distintas regiones corticales y después se proyecta de nuevo sobre la amígdala. 

A través de la vía subcortical directa, la amígdala procesa de un modo rápido los estímulos, asignándoles un significado emocional a nivel inconsciente y activando las respuestas emocionales automáticas e implícitas. 

La vía cortical realiza un procesamiento más elaborado del estímulo que da lugar a su percepción consciente. Al proyectarse esta información perceptiva de nuevo sobre la amígdala, permite integrarla con su significado emocional y modular las reacciones de la amígdala al estímulo.

Así según el modelo de LeDoux, mientras que el procesamiento emocional inconsciente depende de las estructuras subcorticales, principalmente la amígdala (al menos para los estímulos que suponen una amenaza para el individuo y producen reacciones de miedo), la experiencia emocional consciente requiere la participación de la corteza cerebral. Esta idea está recibiendo el apoyo de los estudios de resonancia magnética funcional en los humanos, que han mostrado que durante la experiencia emocional consciente se incrementa la actividad en regiones como la corteza cingulada anterior, la corteza insular y la corteza prefrontal medial (Lane, 2000). Estas regiones, como la amígdala, están interconectadas con la corteza orbitofrontal, por lo que estos hallazgos son acordes con el papel que se atribuye a la corteza orbitofrontal en la regulación del comportamiento a un nivel más complejo, que incluye la experiencia pasada del sujeto y su adaptación al contexto social.

Damasio ha señalado que: "la ventaja que proporciona la consciencia de las propias emociones es que permite que la información emocional se integre con los procesos cognitivos."

Para ello, la interacción entre las regiones de la corteza prefrontal orbitofrontal y dorsolateral, implica en el control ejecutivo de los procesos cognitivos, es fundamental. 

Bibliografía: 

- Damasio, A. (1996). El error de Descartes. Madrid: Crítica.

- LeDoux, J. (1999). El cerebro emocional. Barcelona: Planeta.

- Arne Ohman, Anders Flykt, and Francisco Esteves. Emotion Drives Attention: Detecting the Snake in the Grass. Journal of Experimental Psychology: General 2001, Vol. 130, No. 3, 466-478

- Enríquez de Valenzuela, P., Neurociencia Cognitiva, Ed. Sanz y Torres, s.l, Uned, 170-172.

Cerebro y emociones.

Inside Out, 2015. Pixar, Disney.

"Las emociones determinan lo que somos, y destacan lo que deseamos y lo que no deseamos ser. Los neurocientíficos han empezado a examinar cómo el cerebro le da forma a las experiencias y recuerdos para generar el amplio y variado repertorio de las emociones humanas."

Una de las áreas cerebrales más importantes que puede ser afectada por 

la emoción y el estrés es el hipocampo. 

Fuente: es.wikipedia.org

Este desempeña un papel primordial en el aprendizaje y en la memoria. El hipocampo tiene una gran concentración de receptores de glucocorticoides, que son las llamadas “hormonas del estrés”; y también tiene receptores de mineralocorticoides que contienen una enzima que metaboliza el cortisol. El hipocampo modula la liberación de glucocorticoides por medio de su efecto inhibitorio sobre el eje talamohipófisis-adrenal. 

Fuente: recursos.cnice.mec.es

Estos hallazgos señalan que "el hipocampo es una pieza clave para integrar la respuesta cognitiva, neurohormonal y neuroquímica a la emoción y al estrés."

El estrés continuo y las experiencias tempranas adversas

 ¿pueden enfermarnos física y mentalmente?

La creencia de que la mente desempeña un papel importante en la enfermedad física se remonta a las épocas más remotas de la medicina. Las sustancias químicas producidas por las células inmunes envían señales al cerebro, el cual a su vez, envía señales para actuar sobre el sistema inmune; es decir que estas sustancias químicas influyen sobre el comportamiento y la conducta de las personas. Cualquier interrupción o anormalidad en esta red de intercomunicación (por los fármacos, las sustancias tóxicas, el estrés, etc.) altera la homeostasis entre estos sistemas y aparecen procesos infecciosos, inflamatorios y autoinmunes, trastornos afectivos, síndrome de fatiga crónica y otros. El sistema inmunológico responde automáticamente a los patógenos y a las moléculas extrañas. Generalmente se considera al cerebro como el centro de mando que recibe y envía señales eléctricas bajo ciertos patrones. En contraste, el sistema inmune está descentralizado, y los diferentes órganos que lo componen (bazo, médula ósea, timo y ganglios linfáticos) están diseminados por todo el organismo. Este sistema inmune interviene vía torrente sanguíneo para proteger al organismo de los patógenos que pueden producir diferentes enfermedades. Sin embargo, el sistema nervioso central y el sistema inmune son más similares que diferentes, sobre todo en su manera de recibir, reconocer e integrar las señales del ambiente exterior. Ambos sistemas tienen elementos sensoriales que reciben información del exterior y de otras partes del organismo, así como elementos motores que producen la respuesta apropiada.

El cerebro tiene capacidad para crear nuevas memorias y adaptarse a ciertos fenómenos adversos, como la enfermedad. 

Esta plasticidad es la que le permite crear nuevas conexiones y perder otras. El equilibrio bioquímico del cerebro nos predispone a reaccionar en formas variables a los diversos acontecimientos externos, de acuerdo con la estructura biológica disponible. El cerebro y el sistema inmune tienen una intercomunicación vital que también incluye al sistema neuroendocrino, aunque el sistema inmune continúa siendo un misterio. La comunicación entre estas tres vías es a nivel de moléculas químicas. Intervienen también los neurotransmisores producidos por el cerebro, las hormonas producidas por el sistema endocrino y unas sustancias químicas llamadas citocinas, producidas por el sistema inmune. 

Fuente fotografía: CIRCUITO ALEPH

Las citocinas son un grupo de proteínas, 

también llamadas hormonas del sistema inmune.

Son secretadas por varias células que actúan como señales entre unas y otras células para regular la respuesta inmune a una lesión o a una infección. Su interacción fisiológica mantiene la homeostasis para conservar la salud física y, probablemente, la mental, pues su interacción patológica puede desencadenar una variedad de enfermedades: alergias, infecciones y, tal vez, trastornos mentales.

Las citocinas se han relacionado con varias actividades cerebrales incluyendo las actividades inmunológicas, neuroquímicas, neuroendocrinas y conductuales. Sus efectos neuroquímicos son, entre otros, el incremento de los metabolitos de la serotonina y norepinefrina. Sus efectos conductuales son específicamente adaptativos y pueden interpretarse como un mecanismo para mantener la homeostasis: aumentar el sueño, la somnolencia, la fatiga, disminuir el apetito y el deseo sexual. Actualmente los científicos suponen que cuando este sistema molecular sufre cierto desequilibrio, puede llegar a inducir una enfermedad inflamatoria, como la artritis reumatoide, o un trastorno mental, como la depresión.

El cortisol también es un potente anti-inflamatorio e inmunoregulador.

De es.slideshare.net

El cortisol evita que el sistema inmunológico reaccione excesivamente ante algún evento adverso y dañe células y tejidos sanos. Una vez puesto en la circulación, el cortisol inhibe la secreción la hormona liberadora de la corticotrofina (HCL) por el hipotálamo mediante el mecanismo de retroalimentación. La sobreproducción o la subproducción de cortisol puede traer consecuencias desastrosas, es decir, puede causar la hiperactividad o la hipoactividad del sistema inmune, respectivamente. Las neuronas hipotalámicas que producen HLC también llegan a otras estructuras cerebrales, como el locus coeruleus y la amígdala, que controlan las conductas relacionadas con el miedo. De esta forma, la HLC y el cortisol vinculan la respuesta inmune del organismo y la regulación cerebral de la respuesta al estrés.

"Cada ser humano tiene su propio nivel de respuesta al estrés, que está, probablemente, predeterminado genéticamente. La combinación de los genes con las experiencias tempranas puede regular la respuesta individual al estrés." 

Fuente de información:

Heinze, Gerardo, Mente-cerebro: sus señales y su repercusión en el sistema inmunológico Salud Mental, vol. 24, núm. 1, febrero, 2001, pp. 3-9 Instituto Nacional de Psiquiatría Ramón de la Fuente Muñiz Distrito Federal, México.

Available in: http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=58212402 

ISSN: 0185-3325 

Internet et les smartphones modifient le cerveau de nos ados.

Le cerveau de nos adolescents se transforme, avec l'usage de l'internet -
© Archive MAURICIO LIMA - AFP

" La génération 'Google' a tellement intégré cette nouvelle forme d’apprentissage que son cerveau s'est transformé. 

Valérie Cornil, neuropsychiatre aux Cliniques de l’Europe à Bruxelles, observe que l’hippocampe, siège de consolidation de l’information, est moins développé chez nos ados. Tandis que les lobes frontaux, sièges du traitement de l’information multiple, la synthèse, ont tendance à se renforcer."  Plus sur l'article

Conocer los fundamentos básicos de las emociones y del cerebro para formar alumnos emocionalmente inteligentes

A pesar de contar con más de una función, el sistema límbico es el sustrato neurobiológico de las emociones. Las emociones están intrínsecamente ligadas al aprendizaje debido a su relación con la motivación, que proporciona el potencial energético necesario para la puesta en marcha de los comportamientos. En el ser humano, las emociones son el aspecto subjetivo de reacciones instintivas relacionadas con necesidades biológicas fundamentales (supervivencia).

La motivación no se limita a necesidades biológicas fundamentales, sino que también estimula comportamientos más elaborados, como la cognición o la toma de decisiones.

Por lo tanto, se puede concluir que las emociones positivas ayudan a la motivación mientras que las emociones negativas obstaculizan cualquier intento por aprender. A su vez, el uso de las emociones positivas para el desarrollo cognoscitivo es de especial importancia en la autoestima del alumno, ya que aprende a no asociar el fallo al fracaso o a emociones negativas.

Según Bruno de La Chiesa, las emociones positivas que derivan del aprendizaje pueden resultar tan placenteras y motivadoras que animen al individuo a seguir aprendiendo.

Los estados de estrés o miedo perjudican al aprendizaje. Un moderado nivel de estrés resulta positivo para el mantenimiento del estado de alerta y de la atención.

La atención es la base del conocimiento y de la acción, es una orientación-concentración mental hacia una tarea y la inhibición de otras tareas que compiten por la atención. En esta reacción intervienen la amígdala, el hipocampo y el lóbulo frontal; este estado de alerta permite al cerebro estar en las condiciones óptimas para tratar la información. Sin embargo, más allá de eso puede resultar nefasto ya que se segrega cortisol, una sustancia química que produce efectos negativos en el aprendizaje y en la memoria.

Varios estudios apuntan a que un buen método para evitar las situaciones de excesivo estrés o miedo en las aulas consiste en aumentar el tiempo dedicado a actividades de educación física.

Se ha comprobado que el estrés crónico y postraumático es capaz de lesionar el desarrollo cerebral del niño, sobre todo observable en el hipocampo.

Aprender a retrasar la gratificación y a cooperar con el grupo constituye un buen ejercicio para el desarrollo de la inteligencia emocional. Muy unido a esto se encuentra la importancia de controlar las emociones.

La inteligencia emocional se refiere a la habilidad de autorregularse, es decir, de controlar los impulsos e instintos inmediatos, pero también se refiere a la cooperación, esto es, truncar una satisfacción personal para ayudar o satisfacer al prójimo. Aprender a retrasar la gratificación y a cooperar con el grupo es un buen método para formar alumnos emocionalmente inteligentes.

Fuente de información:

Nieves Maya Elcarte y Santiago Rivero Rodrigo

Prólogo y Dirección Científica de Francisco José Rubia Vila

Conocer el cerebro para la excelencia en la educación

Editado por Innobasque – 2010

Agencia Vasca de la Innovación

Parque Tecnológico de Bizkaia