1 De la investigación a la práctica docente Neuroeducación y su impacto en el aula Dr. Hernán J. Aldana Marcos [email protected] Facultad de Cs. Exactas y Naturales Facultad de Cs. de la Salud 1
2 Apatía Ausencias Falta de motivación Uso de celulares Distracción 2
3 Ya no sabemos qué hacer para llamar la atención de nuestros alumnos 3
4 Males de la modernidad Inmediatez de plazos Densidad de contenidos 4
5 Avances de la modernidad Inventos tecnológicos revolucionarios Escuelas al revés 5
6 La educación cambiará en forma radical Cada alumno tendrá por fin su propio ritmo Si faltan no habrá huecos de conocimiento 6
7 El 65% de los niños que empiezan la escuela este año terminarán trabajando en empleos que aún no han sido inventados 2000 7
8 ¿Los contenidos son tan sagrados e inamovibles? 8
9 OBJETIVOS DEL SEMINARIO Conocer algunas claves para enseñar y aprender en el aula teniendo en cuenta el potencial del cerebro ¿Cuál sería la justificación neurocientífica de estas claves? ¿Qué es la Neuroeducación y qué se espera de ella? Comprender las funciones del cerebro relacionadas con el aprendizaje y la memoria Conocer cómo se estudia el cerebro 9
10 PEDAGOGÍA Aprendizaje NEUROEDUCACIÓN NEUROCIENCIAS Estructura y función del cerebro PSICOLOGÍA Conductas y procesos mentales NEUROEDUCACIÓN Uniendo las neurociencia y la educación en la búsqueda del desarrollo humano 10
11 Objetivos 1 Comprender los mecanismos cerebrales que subyacen en el aprendizaje y la memoria 2 Conocer los efectos del sexo, la genética, el medio ambiente, la emoción, y la edad en el aprendizaje 3 Transformar las estrategias educativas para permitirnos diseñar programas que optimicen el aprendizaje 4 Capacitar a los educadores 5 Conocer, detectar y reparar en forma temprana los trastornos del aprendizaje 11
12 A lo largo del tiempo psicólogos, filósofos, neurocientíficos, han intentado formular teorías del aprendizaje ¿Cómo se estudia la función cognitiva cerebral? 12
13 ¿Cómo se estudia la función cognitiva cerebral? Tradicionalmente el estudio de los procesos cognitivos básicos se ha llevado a cabo a través de medidas conductuales, esencialmente con test y evaluaciones neuropsicológicas 13
14 ¿Cómo se estudia la función cognitiva cerebral? Autopsia 14
15 Estudio Macro y microscópico de autopsias ¿Cómo se estudia la función cognitiva cerebral? 15
16 Neuroanatomía comparada ¿Cómo se estudia la función cognitiva cerebral? 16
17 Electroencefalografía Potenciales evocados 1929 ¿Cómo se estudia la función cognitiva cerebral? 17
18 A lo largo del tiempo psicólogos, filósofos, neurocientíficos, han intentado formular teorías del aprendizaje Pero sólo en los últimos años, gracias a la tecnología y a las neuroimágenes, se ha avanzado mucho 18
19 1970 Tomografía axial computarizada ¿Cómo se estudia la función cerebral? 19
20 La resonancia magnética nuclear (RMN)- 1980 ¿Cómo se estudia la función cerebral? 20
21 Topografía óptica 1995 NIRS, Optical Topography (topografía óptica) utiliza los principios del espectro de la luz infraroja para analizar los cambios en el neuro- metabolismo durante la actividad cerebral. Esta técnica se lleva a cabo mediante la utilización de un aparato diseñado por Hitachi Medical Corporation que utiliza la tecnología más avanzada aplicada al diagnóstico de este tipo de enfermedades. Este dispositivo, denominado ETG-4000, es capaz tanto de diagnosticar como de realizar la monitorización de diferentes tratamientos farmacológicos en pacientes con patología del sistema nervioso central. El ETG- 4000 mide las variaciones de los niveles de hemoglobina en el cerebro ante determinados estímulos y detecta cualquier alteración patológica en su funcionamiento. El sistema ETG- 4000 funciona mediante un nuevo procedimiento óptico digitalizado y se realiza mediante una prueba que tiene una duración de menos de media hora y que no comporta ningún tipo de riesgo para el paciente, evitando especialmente cualquier tipo de radiactividad. Este revolucionario sistema de topografía óptica puede recibir información de hasta 52 sensores, colocados en diferentes áreas de la cabeza del paciente, lo que ofrece una visión compacta y global del funcionamiento de su cerebro. El ETG- 4000 evalúa la función cerebral mientras el paciente recibe estímulos de tipo auditivo o visual. 21
22 Estimulación magnética transcraneal (EMT) - 1987 Cuanto mejor entiendan los científicos cómo funciona nuestro pensamiento creativo, más imaginativos serán los intentos para hallar recursos que lo aumenten. Hoy en día goza de gran popularidad la estimulación magnética transcraneal (EMT), técnica que inhibe, con rapidez y mediante potentes campos magnéticos, la actividad de determinadas áreas cerebrales (la corteza prefrontal, entre ellas). De hecho, la EMT ha propiciado inesperados impulsos creativos en algunas personas: así, en el laboratorio, unos sujetos se convirtieron en geniales artistas o escritores al poco tiempo de aplicarles dicha técnica. 22
23 La neurociencia está de moda.. neuroeconomía neuromarketing neuroética neuroteología neurohistoria neuroeducación 23
24 Bases del biológicas y Neurológicas aprendizaje 24
25 Historia desde el origen de la vida hasta la aparición de los humanos modernos con el cerebro actual El cerebro del rey. Acarín Tusell N. 2006 25
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27 Somos primates, más en concreto simios y como tales mamíferos básicamente visuales, inteligentes, diurnos, tropicales, forestales y arborícolas 27
28 La aptitud de nuestros ancestros de aprender de los demás, de transmitir y desarrollar el conocimiento, la tecnología y las habilidades resultó una característica poderosa y eficiente para hacer más humanas nuevas tierras y recursos La cultura se convirtió, pues, en una suerte de estrategia de supervivencia… 28
29 Para comprender los mecanismos cerebrales que subyacen en el aprendizaje y la memoria debemos preguntarnos 29
30 ¿Cuáles son las funciones básicas del cerebro? 30
31 Procesamiento Eferente Motor Respuesta El sistema nervioso esta preparado para funcionar en tres modos Análisis Retención Descarte Aferente sensitivo 3 APE 31
32 APE 32
33 Se observa en el cerebro una actividad caótica autoorganizada en patrones reconocibles. La actividad espontánea tendía a comenzar en los niveles más altos de las áreas de espacio de trabajo y a propagarse hacia abajo a las regiones sensoriales: lo inverso de lo que ocurría durante la percepción. Se ve activad que corre por las vías que se usan en la consciencia, tanto en personas dormidas, inconscientes o bajo anestesia. La red de modo por defecto se activa siempre que pensamos acerca de nuestra situación personal recuperamos recuerdos autobiográficos, o comparamos lo que pensamos con otros pensamientos Estas ondas compiten con el mundo externo, Los estados endógenos de la consciencia interfieren con nuestra habilidad para volvernos conscientes de los eventos externos. El cerebro no es solo un dispositivo input-output, la autonomía es la propiedad principal del sistema nervioso. La actividad neuronal intrínseca predomina sobre la excitación externa. Por ende nuestro cerebro nunca se somete pasivamente al entorno, lo que permite adaptar su conducta a las alteraciones más pequeñas del ambiente. Estas ondas compiten con el mundo externo 33
34 El cerebro no es solo un dispositivo input- output, la autonomía es la propiedad principal del sistema nervioso La actividad neuronal intrínseca predomina sobre la excitación externa Por ende nuestro cerebro nunca se somete pasivamente al entorno, lo que permite adaptar su conducta a las alteraciones más pequeñas del ambiente 34
35 El sistema aloja procesadores locales cada uno se especializa para ocuparse en un tipo de operación Espacio de trabajo global Modificado de Dehaene y Changeux (1998) Sistema Motor Eferente FUTURO Memoria de Largo plazo PASADO Sistema Sensitivo Aferente PRESENTE Sistema atencional FOCALIZACION Sistema de evaluación VALOR Somos lo que somos no solo porque pensamos ( “ cogit o ergo sum ” ) sino tambi é n porque podemos recordar aquello sobre lo que pensamos. Somos lo que somos no solo porque pensamos (“cogit o ergo sum”) sino también porque podemos recordar aquello sobre lo que pensamos. Cada sonido, luz color, comienza de manera inconsciente como un hilo espaciotemporal de descargas de millones de neuronas donde cada una percibe una parte minúscula de la escena completa, luego zonas superiores extraen rasgos más abstractos de nuestras sensaciones. Pueden ser amplificadas por interés. Antes del aprendizaje, un mensaje neuronal ya estaba presente en nuestras áreas sensoriales, pero sólo de manera implícita, como un patrón de disparo diluido inaccesible a nuestra consciencia 35
36 Hipótesis del espacio de trabajo neuronal global Una vez que la información es consciente, puede conducírsela con flexibilidad hacia otras áreas de acuerdo con nuestras metas actuales Podemos nombrarla Evaluarla Memorizarla Usarla para planificar el futuro Se baza en redes eficientes de larga distancia (en especial en la corteza prefrontal) para seleccionar información compartida por todo el cerebro. La conciencia es la información compartida por todo el cerebro. Cuando decimos que somos conscientes, lo que queremos decir es simplemente esto: la información llegó al interior de un área de almacenamiento específica que la pone a disposición del resto del cerebro. De las millones de representaciones mentales que surcan constantemente nuestros cerebros de manera inconsciente, se selecciona una a causa de su relevancia para nuestras metas actuales. 36
37 Los estados endógenos de la consciencia interfieren con nuestra habilidad para volvernos conscientes de los eventos externos Introspección intromisión Al generar de manera espontánea patrones fluctuantes de actividad, incluso en ausencia de estimulación externa, en el espacio de trabajo global, nos permite crear libremente nuevos planes, probarlos y modificarlos cuando queremos si no satisfacen nuestras expectativas. La actividad espontánea actúa como un generador de diversidad que es continuamente evaluado según los beneficios que podrían lograrse en el futuro. Las salidas aleatorias son necesarias para buscar soluciones óptimas de problemas complejos. 37
38 ¿Cuáles son las funciones básicas del cerebro? 38
39 sobrevivir 39
40 La mente humana es un mecanismo de supervivencia y la razón es solamente una de sus diversas técnicas Qué pasa si tenemos hambre Si nos duele algo La mayor parte de las exigencias de la vida son relativamente triviales y han cambiado poco a lo largo de milenios. Y la mente humana ha evolucionado para manejar sin esfuerzo estos bits previsibles de información. Los cambios tremebundos, como el brote de una epidemia o una guerra, introducen retos inesperados e influencian de modo desproporcionado nuestra supervivencia. En este ambiente tan fluctuante, los individuos capaces de resolver con habilidad los obstáculos que ponen en peligro la vida juegan con ventaja 40
41 ¿Cómo el cerebro intenta sobrevivir? 41
42 El cerebro es, básicamente, una máquina predictiva encaminada a reducir la incertidumbre del entorno Tendemos a recordar perfectamente todo lo relacionado con la supervivencia en ese entorno 42
43 Sin embargo, hay mucho más para aprender que no nos queda tan fácilmente 43
44 APrENDIZAJE Aprender: adquirir conocimiento de alguna cosa por medio de la observación consciente o inconsciente, el estudio, del juego, etc. Aprender es adquirir nueva información y nuevas respuestas, o modificar respuestas anteriores o antiguas. Proceso por el cual el sistema nervioso adquiere nueva información que se observa mediante el cambio de comportamientos. Acción y efecto de aprender 44
45 Para aprender el cerebro necesita saber para qué y para cuándo Metas actuales ¿Maestra, eso lo va a tomar? 45
46 Acción y efecto de aprender Conocimientos Habilidades Actitudes Valores CONDICIONES CAMBIANTES Implica construir y reconstruir APRENDIZAJE El aprendizaje es el proceso por el cual los organismos modifican su conducta para adaptarse a las condiciones cambiantes del medio que los rodea 46
47 Si uno aprende, significa que la información se guardó en su memoria y que puede ser evocada en el momento oportuno 47
48 ¿Por qué será que no podemos almacenar todo lo que queremos? El saber ocupa lugar Las competencias psicológicas innatas nos distancian del resto de las especies. Los humanos poseemos una autoconsciencia connatural y posiblemente única. Esta habilidad se encuentra fuertemente ligada a la destreza de viajar con la mente en el tiempo (nos podemos proyectar en el pasado o en el futuro). En este contexto, la autoconsciencia se sustenta en una red de recuerdos a largo plazo y el conocimiento sobre uno mismo (autoesquema). Asimismo elaboramos esquemas sobre las demás personas. Ciertas relaciones sociales, como la materno-paterno-filial o la amistad, son universales. Estos lazos se apoyan en capacidades innatas que nos permiten leer los signos de comunicación no verbales, descifrar las expresiones faciales, compartir un lenguaje y disponer de una teoría de la mente (capacidad de desarrollar inferencias acerca de las intenciones, creencias, estados emocionales y probables comportamientos futuros de los demás). En base a otros estudios, en 2005 propuse que los humanos son, tal vez, únicos en la capacidad de generar modelos mentales de las circunstancias, capacidad que permite anticipar cambios futuros e inventar estrategias de afrontamiento. 48
49 SNC SNP La estimulación de la amígdala genera efectos moduladores sobre la memoria. Su influencia sobre las hormonas del estrés la convierte en una estructura crucial en el control de los niveles emocionales que elicitan los estímulos del entorno. De este modo, dicha estructura influye sobre los mecanismos de almacenamiento de la información declarativa. Es preciso recordar que las experiencias que presentan una alta carga emocional se recuerdan mejor que aquellas neutras. Es decir, el aumento de actividad en el complejo amigdalino facilita la evocación de recuerdos del suceso. Ellos están de acuerdo con las cuentas anteriores que la amígdala funciona como un detector de relevancia para mejorar el aprendizaje de los acontecimientos de importancia biológica o de conducta pertinentes 49
50 50
51 51
52 SINAPSIS 52
53 Los contactos funcionales entre las neuronas y entre las neuronas u otras células efectoras se llaman: sinapsis 53
54 APRENDIZAJE Teoría de Hebb (1950) Según Hebb, aprendemos si formamos nuevas conexiones sinápticas entre neuronas “El Aprendizaje es una nueva relación que se crea entre neuronas y recordar es mantener esa relación socialmente activa” 54
55 Información entrante 1 Aprendizaje conecta nuevas neuronas 2 Recuerdo: potencia la conexión entre las 3 3 55
56 Engramas Trazas mnémicas Ojo Neuronas mueren Neuronas nacen PLASTICIDAD nuevas neuronas interrumpen enlaces en los que se plasma un recuerdo. En niños de hasta unos tres años, la rápida multiplicación de neuronas, fenómeno que les permite aprender acerca del mundo, impide la fijación de remembranzas sobre incidentes aislados. Los bebés y los niños sí forman tales recuerdos (es posible que su bebé de año y medio se acuerde del perro que vio hace pocos días), pero, a menos que este recuerdo sea reforzado, desaparecerá conforme se desarrollan nuevas neuronas. A partir de los tres años, el crecimiento neuronal se enlentece, por lo que es posible que el recuerdo (la imagen del perro) perdure toda la vida. Las sinapsis corticales, que alcanzan el número de cientos de billones en el cerebro humano, alojan recuerdos latentes de toda nuestra vida, billones de sinapsis se forman y destruyen todos los días en especial en los primeros años de vida, cuando nuestro cerebro se adapta más a su entorno. En cualquier rincón del cerebro, este tipo de fuerzas de conexión es la base de nuestras intuiciones inconscientes aprendidas nuevas neuronas interrumpen enlaces en los que se plasma un recuerdo 56
57 Tipos de aprendizaje DECLARATIVOS Memorístico repetitivo Memorístico significativo 57
58 No tienen enlaces con conceptos preexistentes Se dice que aprender de memoria ahoga la creatividad y reduce la individualidad Es útil para asimilar términos técnicos MEMORÍSTICO repetitivo 58
59 Comprensión interna. El cerebro se emociona cuando reconoce un significado Memorización DNDYQVECY TCDNDYQVE CYTC SIGNIFICATIVO memorización comprensiva 59
60 ESPINAS DENDRITICAS 60
61 Medusa Fluorecente Aequorea victoria 61
62 Joshua T. Trachtenberg y col. Nature 2009 62
63 2 dendritas filmadas en vivo durante 8 días Estos resultados, que proporcionan la primera indicación de corto plazo plasticidad de la materia blanca en el cerebro humano, sugieren que la sustancia blanca del cerebro adulto conserva características dinámicas y puede ser modificado por experiencias de aprendizaje a corto plazo PLASTICIDAD 63
64 El cerebro adulto conserva características dinámicas y puede ser modificado por experiencias de aprendizaje a corto plazo Tras 2 horas de aprendizaje cambia el cerebro 64
65 El aprendizaje induce un cambio detectable en la densidad de la sustancia gris, debido a cambios en la densidad sináptica, el número de espinas, el tamaño de los somas y dendritas. También cambia la estructura de la sustancia blanca y la cantidad de células gliales 65
66 ¿Por qué será que no podemos almacenar todo lo que queremos? El saber ocupa lugar 66
67 Eleanor A. Maguire y col. 2006 Volumen de la sustancia gris del hipocampo posterior Volumen de la sustancia gris del hipocampo anterior Años de experiencia en manejo de taxi Años de experiencia en manejo de taxi 67
68 Bilingüismo Aprender un idioma después de los 7 años Español como primer lenguaje Inglés como segundo lenguaje 68