1 Neuroeducación y su impacto en el aulaDe la investigación a la práctica docente Dr. Hernán J. Aldana Marcos Facultad de Cs. Exactas y Naturales Facultad de Cs. de la Salud

2 Falta de motivación Uso de celulares Apatía Distracción Ausencias

3 Ya no sabemos qué hacer para llamar la atención de nuestros alumnos

4 Males de la modernidad Inmediatez de plazos Densidad de contenidos

5 Avances de la modernidadInventos tecnológicos revolucionarios Escuelas al revés

6 La educación cambiará en forma radical Cada alumno tendrá por fin su propio ritmo Si faltan no habrá huecos de conocimiento

7 El 65% de los niños que empiezan la escuela este año terminarán trabajando en empleos que aún no han sido inventados 2000

8 ¿Los contenidos son tan sagrados e inamovibles?

9 OBJETIVOS DEL SEMINARIO¿Qué es la Neuroeducación y qué se espera de ella? Conocer cómo se estudia el cerebro Comprender las funciones del cerebro relacionadas con el aprendizaje y la memoria 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?

10 Conductas y procesos mentalesNEUROEDUCACIÓN Uniendo las neurociencia y la educación en la búsqueda del desarrollo humano NEUROCIENCIAS Estructura y función del cerebro PEDAGOGÍA Aprendizaje PSICOLOGÍA Conductas y procesos mentales NEUROEDUCACIÓN

11 Capacitar a los educadores1 Objetivos 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 5 Capacitar a los educadores Conocer, detectar y reparar en forma temprana los trastornos del aprendizaje

12 ¿Cómo se estudia la función cognitiva cerebral?A lo largo del tiempo psicólogos, filósofos, neurocientíficos, han intentado formular teorías del aprendizaje

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

14 ¿Cómo se estudia la función cognitiva cerebral?Autopsia

15 ¿Cómo se estudia la función cognitiva cerebral?Estudio Macro y microscópico de autopsias

16 ¿Cómo se estudia la función cognitiva cerebral?Neuroanatomía comparada

17 ¿Cómo se estudia la función cognitiva cerebral?Electroencefalografía Potenciales evocados 1929

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

19 ¿Cómo se estudia la función cerebral?1970 Tomografía axial computarizada

20 ¿Cómo se estudia la función cerebral?La resonancia magnética nuclear (RMN)- 1980

21 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. Topografía óptica 1995

22 Estimulación magnética transcraneal (EMT) - 1987Cuanto 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.

23 La neurociencia está de moda..neuroeconomía neuromarketing neuroética neuroteología neurohistoria neuroeducación

24 Bases y biológicas Neurológicas del aprendizaje

25 El cerebro del rey. Acarín Tusell N. 2006Historia 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

26

27 Somos primates, más en concreto simios y como tales mamíferos básicamente visuales, inteligentes, diurnos, tropicales, forestales y arborícolas

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…

29 Para comprender los mecanismos cerebrales que subyacen en el aprendizaje y la memoria debemos preguntarnos

30 ¿Cuáles son las funciones básicas del cerebro?

31 El sistema nervioso esta preparado para funcionar en tres modosAferente sensitivo Procesamiento Análisis Retención Descarte 3 Eferente Motor Respuesta APE

32 APE

33 Estas ondas compiten con el mundo externoSe 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

34 La actividad neuronal intrínseca predomina sobre la excitación externaEl 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

35 Modificado de Dehaene y Changeux (1998)Somos lo que somos no solo porque pensamos (“cogit o ergo Sistema de evaluación VALOR Memoria de Largo plazo PASADO El sistema aloja procesadores locales cada uno se especializa para ocuparse en un tipo de operación Sistema atencional FOCALIZACION Somos lo que somos no solo porque pensamos (“cogit o ergo sum”) sino también porque podemos recordar aquello sobre lo que pensamos. Espacio de trabajo global 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 Sistema Sensitivo Aferente PRESENTE Sistema Motor Eferente FUTURO Modificado de Dehaene y Changeux (1998) sum”) sino también porque podemos recordar aquello sobre lo que pensamos.

36 Hipótesis del espacio de trabajo neuronal globalSe 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. 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

37 Introspección intromisiónAl 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. Introspección intromisión Los estados endógenos de la consciencia interfieren con nuestra habilidad para volvernos conscientes de los eventos externos

38 ¿Cuáles son las funciones básicas del cerebro?

39 sobrevivir

40 mecanismo de supervivencia y la razón es solamente una de susLa mente humana es un mecanismo de supervivencia y la razón es solamente una de sus diversas técnicas 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 Qué pasa si tenemos hambre Si nos duele algo

41 ¿Cómo el cerebro intenta sobrevivir?

42 El cerebro es, básicamente, una máquina predictiva encaminada a reducir la incertidumbre del entornoTendemos a recordar perfectamente todo lo relacionado con la supervivencia en ese entorno

43 Sin embargo, hay mucho más para aprender que no nos queda tan fácilmente

44 Acción y efecto de aprenderAPrENDIZAJE Acción y efecto de aprender 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.

45 Para aprender el cerebro necesita saber para qué y para cuándoMetas actuales ¿Maestra, eso lo va a tomar?

46 CONDICIONES CAMBIANTESAPRENDIZAJE El aprendizaje es el proceso por el cual los organismos modifican su conducta para adaptarse a las condiciones cambiantes del medio que los rodea Acción y efecto de aprender Conocimientos Habilidades Actitudes Valores CONDICIONES CAMBIANTES Implica construir y reconstruir

47 Si uno aprende, significa que la información se guardó en su memoria y que puede ser evocada en el momento oportuno

48 ¿Por qué será que no podemos almacenar todo lo que queremos?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. ¿Por qué será que no podemos almacenar todo lo que queremos? El saber ocupa lugar

49 SNC SNP La estimulaciónde 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 SNC SNP

50

51

52 SINAPSIS

53 Los contactos funcionales entre las neuronas y entre las neuronas u otras células efectoras se llaman: sinapsis

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”

55 Recuerdo: potencia la conexión entre las 31 Información entrante 2 Aprendizaje conecta nuevas neuronas 3 Recuerdo: potencia la conexión entre las 3

56 PLASTICIDAD Engramas Trazas mnémicas Ojo Neuronas muerennuevas 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. Engramas Ojo Neuronas mueren Neuronas nacen nuevas neuronas interrumpen enlaces en los que se plasma un recuerdo PLASTICIDAD Trazas mnémicas 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

57 Tipos de aprendizaje DECLARATIVOSMemorístico repetitivo Memorístico significativo

58 MEMORÍSTICO repetitivoNo tienen enlaces con conceptos preexistentes Se dice que aprender de memoria ahoga la creatividad y reduce la individualidad Es útil para asimilar términos técnicos

59 SIGNIFICATIVO memorización comprensivaDNDYQVECYTCDNDYQVECYTC Comprensión interna. El cerebro se emociona cuando reconoce un significado

60 ESPINAS DENDRITICAS

61 Medusa Fluorecente Aequorea victoria

62 Joshua T. Trachtenberg y col. Nature 2009

63 PLASTICIDAD 2 dendritas filmadas en vivo durante 8 díasEstos 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

64 Tras 2 horas de aprendizaje cambia el cerebroEl cerebro adulto conserva características dinámicas y puede ser modificado por experiencias de aprendizaje a corto plazo Tras 2 horas de aprendizaje cambia el cerebro

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

66 ¿Por qué será que no podemos almacenar todo lo que queremos?El saber ocupa lugar

67 Volumen de la sustancia gris del hipocampo posteriorAños de experiencia en manejo de taxi Volumen de la sustancia gris del hipocampo posterior Años de experiencia en manejo de taxi Volumen de la sustancia gris del hipocampo anterior Eleanor A. Maguire y col. 2006

68 Bilingüismo Español como primer lenguaje Inglés como segundo lenguajeAprender un idioma después de los 7 años