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.

La era del cerebro

Redes-Estimula tu cerebro para vivir más y mejor.

La conducta humana está directamente relacionada con el cerebro que es el órgano que facilita el aprendizaje, la memorización, el razonamiento (en suma, la conducta denominada inteligente) y las emociones. Los humanos nos caracterizamos diferencialmente al resto de especies no en rasgos físicos más o menos adaptados a las características del entorno, sino en la sucesiva especialización del cerebro.

El cerebro es un órgano que ha evolucionado y se ha ido modificando para dar respuesta y soporte estructural a las competencias que han permitido la humanización y desarrollo de la cultura y la civilización humanas. Es el responsable de esa progresiva humanización y del funcionamiento y logros cognitivos del hombre actual. 

Para llegar a donde ha llegado, el cerebro ha sufrido cambios importantes conforme a las competencias y funciones que debía sostener para el progreso de la especie y estos cambios se reflejan, especialmente, en las zonas más novedosas de su estructura actual: la corteza cerebral y, en ella, especialmente, el lóbulo frontal, sede de lo que denominamos "funciones cognitivas superiores".

En los últimos años el avance de la comprensión sobre cómo se desarrolla el cerebro ha sido asombroso gracias a los avances en las técnicas de neuroimagen y estudios genéticos que, desde la neurociencia del desarrollo, permiten comprender los mecanismos que subyacen a la diferenciación y formación celular, migración celular, crecimiento dendrítico, conexiones sinápticas, etc. La neurociencia está aportando a la psicología del desarrollo (rama de la psicología que estudia los cambios conductuales y psicológicos de las personas, durante el periodo que se extiende desde su concepción hasta su muerte) conocimientos sobre la conectividad neuronal de los estímulos y la representación conceptual del mundo a través de una arquitectura cognitiva.

Las arquitecturas cognitivas se definen como el conjunto de componentes esenciales de un sistema que permite el análisis de sus cogniciones y sus conductas. Estas proporcionan el soporte físico (hardware) y las herramientas simbólicas (software) necesarios para describir y predecir la conducta de un sistema neurocognitivo en una situación determinada. Aplicadas a la cognición humana, las arquitecturas cognitivas ofrecen un excelente marco experimental que permite modelar y poner a prueba una determinada hipótesis sobre su funcionamiento.

Con todos estos avances científicos es preciso un enfoque en el estudio integrado de las bases neurales de las representaciones mentales involucradas en distintos procesos cognitivos, emocionales, motivacionales y psicológicos que pueda contribuir al bienestar humano por medio de mejoras en la calidad de vida y que potencie de la manera más óptima la educación de las personas.

Estamos inmersos en una época denominada “La era del cerebro” que avanza en las explicaciones sobre las características humanas basadas en la estructura y funcionamiento neurológicos que nos permite conocer mejor la conducta humana mediante la observación de correlatos estructurales relacionando estudios sobre la filogénesis (evolución de la especie) y la ontogénesis (desarrollo del organismo) de la persona a lo largo de su ciclo vital. Por esta razón, tiene que haber un trabajo conjunto entre las distintas ciencias que permita conocer mejor ese órgano que nos hizo ser lo que somos, humanos.

La neurociencia y la psicología han de colaborar de manera conjunta para aportar conocimientos sobre diferentes niveles de análisis que nos permita comprender el papel del código genético en la configuración del cerebro y de la mente humana. Conocer la arquitectura funcional del cerebro, su conectividad y patrones de actividad neuronal fundamentales de la mente humana nos permitirá conocer mejor cómo trabaja el cerebro humano en su labor diaria de tareas de la vida cotidiana y permitirá avanzar en estudios sobre patologías generadas en el cerebro.

En la actualidad hay bastantes estudios acerca de la estructura y funcionamiento de los procesos cognitivos de forma individual pero queda avanzar en el conocimiento sobre qué mecanismo produce la integración de todos ellos dentro del cerebro. Los procesos cognitivos están íntimamente interrelacionados y parece razonable pensar que comparten determinadas redes neuronales, pero hasta el momento no se ha prestado excesiva atención a explicar cómo se produce esa interacción. Las arquitecturas cognitivas ofrecen la posibilidad de modelar cómo se relacionan los diferentes procesos cognitivos y esto permite pasar de un planteamiento meramente teórico a una implementación virtual de un determinado modelo cognitivo. Por otro lado, las arquitecturas cognitivas pueden desempeñar un importante papel como predictores de la conducta humana, tanto normal como patológica. 

Además, desde la psicología del desarrollo puede conocerse la temprana emergencia de las capacidades representativas ya que, por ejemplo, se ha observado aspectos como la preferencia del neonato hacia la cara humana respecto a otros estímulos visuales, o la imitación del neonato de movimientos de la cara o manos de otra persona. En suma, todo ello aporta un conocimiento de la mente que permite conocer el cerebro subyacente a ella. Esta vía de conocimiento reclama la investigación desde la neurociencia cognitiva y del desarrollo que queda representada en el neuroconstructivismo. Esta aproximación científica interdisciplinar estudia y explica el inicio de las representaciones mentales, especificando cómo se enriquecen y hacen complejas a lo largo del tiempo, y los mecanismos de aprendizaje y madurativos implicados en ello.

Consecuentemente, si la inteligencia como producto de la actividad mental del cerebro puede estar determinada en parte por la función cortical y la interconexión de todas las áreas cerebrales, para conocerla e intervenir en ella es imprescindible acercarse al cerebro como órgano que permite su expresión y funcionamiento diferencial, porque es conocido que todos los cerebros son similares, pero no todos funcionan y aprenden de la misma manera.

El nuevo paradigma multidisciplinar en el estudio del cerebro aportará en el futuro el conocimiento necesario para hacer una educación de calidad basada en la personalización, necesaria para potenciar el aprendizaje en y para la sociedad. Conocer las potencialidades individuales, diversidad funcional, para desarrollar un proceso de adaptación hacia la empatía social.

Fuentes bibliográficas:

(1) Johnson MH, Morton J. Biology and cognitive development: The case of face recognition. Oxford, UK: Blackwell, 1991.

(2) Ruiz Sánchez de León, J.M., Fernandez Blázquez, M.A., (2011). Arquitecturascognitivas y cerebro: hacia una teoría unificada de la cognición. International Journal of Psychological Research, 4 (2), 38-47. [http://www.academia.edu/1453199/Arquitecturas_cognitivas_y_cerebro_hacia_una_teor%C3%ADa_unificada_de_la_cognici%C3%B3n]

El efecto sorpresa en el aprendizaje.

"Crecer no es fácil, es un proceso que supone ganar madurez y aprendizajes pero con el que vamos perdiendo y apagando poco a poco ciertos comportamientos y actitudes de la infancia como son: la espontaneidad, la curiosidad y la capacidad de sorprendernos ante las cosas que de adultos nos parecen normales."

Este artículo está centrado en la reflexión sobre el factor sorpresa, un elemento muy presente en el aprendizaje durante la infancia y que a partir de la adolescencia parece "adormilado". Es de gran interés para el aprendizaje de los adolescentes aportar métodos didácticos que sorprendan y que despierten su atención para un aprendizaje de éxito.

Hay numerosas teorías y modelos que tratan de dar explicación a la forma en la que los humanos y demás animales aprendemos. El aprendizaje, también denominado "etiquetado conductual" dentro del paradigma conductual, es reforzado –y se mantiene en el largo plazo- cuando en el cerebro se da un proceso de síntesis proteica. Se genera este proceso cuando el cerebro recibe estímulos inesperados y hace que todo lo aprendido durante ese período se recuerde por más tiempo. A partir de esta tesis se podría afirmar que el aprendizaje se da gracias al efecto sorpresa de acontecimientos inesperados y no con los acontecimientos que se prevén. 

Una de las teorías sobre la importancia del concepto de sorpresividad en lo que al proceso de aprendizaje se refiere es el modelo de Robert Rescorla y Allan Wagner (Rescorla y Wagner, 1972; Wagner y Rescorla, 1972). Es un modelo asociativo para el aprendizaje que, a día de hoy, sigue siendo un modelo de referencia. La principal característica del modelo es que asume que en un ensayo de condicionamiento el aprendizaje sólo tiene lugar si el estímulo incondicionado (EI) es sorprendente. Rescorla y Wagner sugieren en su teoría que la fuerza asociativa entre un EC (aquel que provoca un reflejo por asociación con un estímulo incondicionado) y un EI  (aquel que provoca un reflejo sin necesidad de aprendizaje) aumenta en cada ensayo de aprendizaje hasta que el EC predice completamente el EI y éste deja de ser sorprendente, punto en el cual dicha fuerza alcanza su máximo posible.Si el EI no se espera (es decir, si es sorprendente), el animal aprenderá algo sobre los ECs que lo precedieron (necesita aprender para poder predecir mejor en un futuro). Wagner (1981) sugirió que un estímulo sorprendente tiene un mejor procesamiento en nuestra memoria a corto plazo y por lo tanto mayor probabilidad de mantenerse en nuestra memoria a largo plazo.

En el 2001, un grupo de investigadores británicos y australianos detectó mediante imágenes de resonancia magnética la zona del cerebro que se activa durante el aprendizaje basado en hechos impredecibles. Esta región va perdiendo actividad a medida que el individuo se familiariza con las tareas, pero la vuelve a recuperar en el momento que se produce un hecho imprevisto. El estudio fue publicado en la revista "Nature Neuroscience" y en él se reveló que la región cerebral implicada en el aprendizaje está involucrada también en la toma de decisiones basada en las emociones. 

En Argentina en el 2013, un grupo de expertos del Laboratorio de Memoria del Instituto de Biología Celular y Neurociencia (IBCN) dirigido por la investigadora Haydée Viola realizó un estudio con 1.600 alumnos entre siete y nueve años cuyo resultado fue que "los niños que realizaron una actividad sorpresa de solo 15 minutos antes o después de la clase retuvieron más del 60 por ciento de lo aprendido". Haydée Viola explicó que el cerebro recibe estímulos inesperados y hace que todo lo aprendido se recuerde por más tiempo. “Con esta investigación realizada por primera vez en humanos, continuaremos buscando nuevos datos para entender este fenómeno” dijo. El método didáctico ideado por Fabricio Ballarini fue aplicado en ocho colegios de Educación Primaria de Buenos Aires y consistió en una breve y divertida clase de ciencia, que dictó de manera sorpresiva a algunos alumnos de segundo a quinto grado. Antes o después de esta clase, se les leyó a todos los niños un cuento con la intención de que lo aprendieran. Al día siguiente se les evaluó a todos y los que habían recibido la clase sorpresa de ciencia recordaron un 60% más del cuento que quienes no habían participado de esa actividad novedosa. Cuando se midieron los resultados de las preguntas más difíciles la diferencia fue aún más abrumadora. Fabricio Ballarini comentó:  “Es notable que docentes y directivos creen que el problema son los chicos, su falta de atención y de estímulos, que el colegio no los divierte, que aprenden por otros medios, que las computadoras... Eso existe, sin duda, pero se pueden elaborar estrategias para modificarlo”. En conclusión determinaron que los niños mejoraban su aprendizaje cuando se les enseñaba algo novedoso, en un lugar distinto al habitual y cuando la clase la impartía alguien que no conocían. 

Para concluir destaco las palabras de Polo Vallejo, musicólogo, pedagogo y compositor en un ciclo de conferencias sobre la felicidad en tiempos difíciles en 2013: “Sorprender es sinónimo de asombrar, de despertar sensaciones capaces de potenciar la sensibilidad individual o colectiva. La música es un excelente transmisor de afectos, recurre en ocasiones al elemento sorpresa para activar nuestra escucha. Gracias al ingenio de compositores y a la sabiduría implícita en las músicas tradicionales, descubrimos que lo inesperado es siempre un recurso infalible para atrapar la atención y, por tanto, para avivar la emoción”.

Es impracticable sorprender a los alumnos todos los días del año pero podemos elaborar estrategias de aprendizaje que despierten en nuestros adolescentes la curiosidad por aprender basándonos en el efecto sorpresa y por qué no en la música, muy apreciada en estas edades.

Aránzazu Ibáñez

Fuentes de información:

- Modelo de Rescorla-Wagner, página 127. Teorías del aprendizaje. Psicología del aprendizaje, UNED.

- Suplemento El Mundo, 22 de Septiembre de 2001, número 447. El efecto sorpresa facilita el aprendizaje.

-  "Una sorpresa refuerza tu memoria", revista QUO, 27 de agosto de 2013, estudio publicado en PLOS ONE.

- Educar al cerebro: nuevas técnicas para mejorar el nivel de los alumnos. Perfil.com, 20 julio de 2014.

- El factor sorpresa y su efecto en las emociones, con el compositor y pedagogo Polo Vallejo. El musicólogo, pedagogo y compositor Polo Vallejo cierra el jueves, 21 de noviembre, el ciclo sobre la felicidad en tiempos difíciles. Fundación Botín, www.fundacionbotin.org

Adolescentes del siglo XXI, NO!!!vatadas

• "Las novatadas están presentes en una gran variedad de contextos e instituciones como colegios, centros de enseñanza media, internados, colegios mayores, universidades, equipos deportivos, instituciones militares o clubes y organizaciones privadas. A pesar de tratarse de una problemática sólidamente arraigada en nuestra sociedad, cuyas consecuencias atentan la dignidad y la salud de las personas, apenas existen investigaciones y publicaciones que analicen este fenómeno de manera que puedan visibilizarse sus raíces, sus efectos, así como sus diferencias con otros tipos de abuso entre iguales. 
  
  
  
  
  Con este estudio pretendemos aportar claves que permitan comprender lúcidamente este fenómeno con el fin de contribuir a su erradicación." Ana Aizpún Marcitllach y Ana García-Mina Freire
  Universidad Pontificia Comillas 
  Año de publicación: 2013
  Colecciones: Coediciones
  País: España
  Idioma: español
  ISBN: 978-84-8468-483-1

En palabras de las autoras del libro: "Las consecuencias de una broma en un novato/a son impredecibles puesto que no se tiene en cuenta la historia de vida de quien recibe un trato humillante. Toda experiencia de vejación, humillación y maltrato deja una huella en las personas que lo sufren y también en quienes la perpetran. Repercute en la imagen que tienen de sí mismos, en su valoración personal y en su manera de relacionarse con los otros. A menudo quienes viven esta experiencia presentan un cuadro de ansiedad que puede ir acompañado de otros síntomas físicos dependiendo del tipo de novatada y de su estructura de personalidad. Suelen experimentar dificultades para dormir o concentrarse, cefaleas, cansancio, problemas digestivos, alteración del sistema inmunológico y neurohormonal que puede favorecer la aparición de enfermedades autoinmunes, infecciosas, cardiovasculares..., así como el empeoramiento de otras como asma, diabetes, hipertensión... Con frecuencia, suele disminuir su rendimiento en el estudio y tienen alteraciones en el apetito y en el carácter, pudiéndose mostrar más irritables, tristes o huidizos."

La principal teoría psicosocial que explica por qué se valora más un grupo por el que se ha sufrido es la disonancia cognitiva. Esta teoría de Leon Festiger publicada en 1957 viene a decir algo así como que "actuamos distinto de lo que pensamos", una contradicción que produce una verdadera molestia a la persona, y que "debe existir después de que una persona haya tomado una decisión entre dos posibilidades cuando ambas [le] son atractivas". Según este psicólogo se busca que esta disonancia sea reducida mediante un cambio en la acción o en el pensamiento, y a falta del primero se da éste, lo cual es muy común: cambiar la opinión para que concuerde con el actuar, en lo cual se busca la tan ansiada justificación que dé alguna coherencia a sus actos.

Este proceso, la disonancia cognitiva, afecta por igual al agresor y a la víctima, puesto que ambos se enfrentan a un cierto grado de tensión para poder explicarse y comprender su comportamiento. Las víctimas mitigan su incomodidad: minimizando los aspectos negativos ("No fue humillante, fue divertido"), sobrevalorando al grupo ("Pertenecer a este grupo y ser aceptado socialmente por sus miembros, merece cualquier tipo de sufrimiento"), o con ambas reacciones. Existe una alta correlación entre haber sido objeto de novatadas y cometerlas al llegar a veterano/a, lo que convierte estas acciones en una espiral de violencia, por la que quienes fueron víctimas tienen tendencia mayor a convertirse en abusadores.

Los calificativos que dedica el libro a este tipo de prácticas son de ser injustas, vejatorias y potencialmente problemáticas. Esta obra es fruto de la primera investigación académica sobre el fenómeno de las novatadas realizada en España, gracias al impulso y financiación del Consejo Nacional de Colegios Mayores Universitarios de España y la Universidad Pontificia Comillas ICAI-ICADE. Sus autoras son las psicólogas Ana Aizpún Marcitllach, tutora colaboradora del Practicum del grado en Psicología, y Ana García-Mina Freire, Vicerrectora de Servicios a la Comunidad Universitaria y de Estudiantes, de Comillas. Ambas investigadoras definen como novatada “cualquier acción realizada por un individuo recién llegado a un grupo (novato/a) e inducida por los veteranos/as de ese grupo, que no se llevaría a cabo en circunstancias normales, y que el principiante no efectuaría por iniciativa propia. Se trata de un fenómeno de carácter grupal, que cumple la función de un rito de iniciación a una agrupación, y se caracteriza por una dinámica de ‘poder-sumisión’ en la que el consentimiento de las víctimas a participar es irrelevante. Constituyen una forma de violencia interpersonal que puede presen­tarse en forma de violencia física, psicológica o sexual”.

Aunque parecía que estas prácticas se estaban extinguiendo, hemos visto en estos últimos días en los medios de comunicación cómo los veteranos de los colegios mayores daban a los recién llegados una humillante bienvenida. Según mi humilde opinión, no concibo como personas que van a compartir conocimientos universitarios y que serán futuros profesionales, en los distintos campos de la ciencia, puedan cometer tales agravios.

Fuente de información:

• Universidad Pontificia de Comillas, Madrid. De "injustas, vejatorias y potencialmente problemáticas" califica las novatadas una investigación de Comillas http://www.upcomillas.es/noticias/noticia.aspx?ID=1238