Plastilina cerebral o por qué aprendemos cosas
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Plastilina cerebral o por qué aprendemos cosas

Si me preguntaran cuál es la razón por la que me dedico al estudio del cerebro, no me haría falta pensarlo dos veces: por su capacidad para cambiar, por cómo se adapta a las condiciones a las que nos sometemos. Se atribuye a Heráclito de Éfeso la famosa frase: no se puede uno bañar dos veces en el mismo río. Y no le faltaba razón. Si en algo coinciden —o deberían coincidir— psicólogos y neurocientíficos es que nuestras experiencias previas condicionan la forma en la que respondemos a las nuevas situaciones que se nos presentan. De esta forma, cuando nos enfrentamos a una situación por primera vez, influirá en cómo plantamos cara a una situación parecida en el futuro.

Cada vez disponemos de más y más pruebas de que, cuando aprendemos algo nuevo, se producen cambios en nuestro cerebro que reflejan aquello que hemos aprendido. Y esto no es debido a otra cosa que esa capacidad de ajustarse a los cambios. Es lo que llamamos la plasticidad neuronal, una propiedad emergente del sistema nervioso. ¿Y para qué nos sirve la plasticidad? Gracias a ella, somos capaces de las más grandes proezas, desde aprender a manejarnos por las calles de Londres, a tocar el violín o convertirnos en grandes artistas circenses.

Ni Google ni la NSA… tu cerebro sabe exactamente dónde estás

Tanto si alguna vez has viajado a Londres como si has visto alguna película o serie ambientada en la ciudad que vio nacer a Sherlock, habrás notado que uno de sus iconos internacionales son los llamados cabs, los famosos taxis negros de diseño retro. Puede que no te hayan parecido nada del otro mundo, pero te aseguro que los taxistas londinenses son un caso especial.

Para obtener la licencia hay que pasar por un examen lo suficientemente temido como para tener nombre propio: The Knowledge —bueno, puede que los británicos sean de por sí bastante dramáticos, no hay más que ver sus sesiones parlamentarias—. Tal es la complejidad del callejero de la capital británica, con más de 25.000 calles y miles de puntos de referencia, que normalmente se suele tardar entre tres y cuatro años en aprobar el examen. Supone un aprendizaje tan duro que, al acabar, podríamos decir que ya no son los mismos. Al menos no sus cerebros.

cab drivers

Es ya un clásico el experimento en el que Eleanor Maguire, investigadora del centro de neuroimagen del University College de Londres, utilizó escáneres de resonancia magnética para estudiar el cerebro de aquellos capaces de absorber The Knowledge. Encontró que los que aprobaban el examen tenían un hipocampo de mayor tamaño en su parte posterior. Esta estructura, recordemos, nos ayuda a generar un mapa mental gracias al cual podemos orientarnos y ser capaces de llegar del punto A al punto B de la forma más óptima posible. Aquellos aprendices de taxista que se quedaron por el camino, no presentaban cambios en su estructura cerebral.

La música amansa a las fieras… y a los cerebros

Que la música tiene un poderoso efecto en nuestro cerebro es algo de lo que ya hemos hablado por estos lares. Pero una cosa es que nos haga venirnos arriba y otra muy distinta que cambie nuestra estructura cerebral.

Llegar a ser un músico habilidoso requiere, evidentemente, mucha práctica y unas buenas capacidades perceptivas, motoras, organizativas, de memoria, etc. En los últimos tiempos, se ha demostrado que todo este entrenamiento induce cambios en el cerebro. Varias áreas relacionadas con la audición, fundamentalmente en el lóbulo temporal, están más desarrolladas en músicos profesionales respecto a gente que no ha aprendido a tocar un instrumento, llegando incluso a ser hasta 10 veces más grandes. Además, los cambios inducidos por el aprendizaje musical no sólo son estructurales sino funcionales. Es decir, no sólo hay regiones cerebrales más desarrolladas, sino también mejor conectadas entre sí.

Otra cuestión interesante es cómo los músicos profesionales llegan a alcanzar tal dominio de sus instrumentos. Por ejemplo, se ha demostrado que los músicos que tocan instrumentos de cuerda tienen una mayor área cerebral dedicada al control motor de los dedos, lo que nos sugiere que el cerebro se adapta de forma plástica en función del uso que le demos a nuestro cuerpo. No es comparable la fina destreza que logra un violinista con sus manos, al control que alcanza un bailarín de su propio cuerpo.

Neuronas que hacen malabares

Del ballet de Moscú al Circo del Sol, la danza tiene algo magnético que nos hipnotiza y nos hace soñar como niños. Al fin y al cabo, a todos nos parece sobrenatural que una persona pueda ser capaz de llevar su cuerpo al extremo, y aun así superarse. Y claro, raro sería que ningún investigador hubiera visto el espectáculo y hubiera decidido averiguar qué ocurre en las cabezas de estos portentos del trabajo físico.

En el año 2004 unos investigadores de la Universidad de Ratisbona en Alemania se propusieron comprobar qué efectos producía en el cerebro un entrenamiento de malabares de tres meses. Descubrieron que este tipo de práctica provoca un aumento de las regiones cerebrales encargadas de percibir el movimiento. Además, estos cambios se mantienen durante meses, incluso si dejas de practicar. Y no sólo con este tipo de actividad, investigaciones posteriores han evaluado otras como la meditación, encontrando resultados similares. Con un programa de entrenamiento de 11 horas a lo largo de 4 semanas, investigadores de la Universidad de Oxford vieron que se fortalecen las conexiones del cerebro entre las áreas que nos ayudan a controlar la atención. Estos resultados concuerdan con investigaciones previas en las que se está viendo que la meditación tiene efectos positivos para distintas funciones psicológicas, como la memoria, el aprendizaje, la toma de decisiones, etc., como bien explica Sergio García Morilla en su blog.

joggling

¿Y cómo se producen todos estos cambios? Aquí las cosas están menos claras. Existen varias hipótesis, pues se han encontrado datos parciales que apuntan en distintas direcciones. Por ejemplo, recientemente se ha comprobado que las espinas dendríticas, las zonas donde las neuronas conectan entre sí, aumentan tras una hora de aprendizaje motor en ratas. Es decir, en muy poco tiempo las neuronas son capaces de cambiar para ser más efectivas, para conectar con más facilidad las unas con las otras. Sin embargo, este tipo de cambios rápidos no son suficientes para mantener el aprendizaje, también es necesario provocar cambios más lentos pero duraderos. En caso contrario, olvidaríamos las cosas al poco tiempo, pues para retener las cosas en la memoria a largo plazo necesitamos que los cambios sean más resistentes a las interferencias y al olvido. En esta dirección, otros investigadores se han centrado en estudiar, por ejemplo, cómo las células madre se convierten en nuevas neuronas para establecer las conexiones apropiadas para reflejar aquello que aprendemos. Este proceso tarda meses, por lo que podría estar relacionado con esa forma de retener aprendizajes en nuetra memoria de forma más duradera.

Así, entre las adaptaciones rápidas y los cambios duraderos, el cerebro se encuentra constantemente cambiando como resultado del entrenamiento, el aprendizaje y la experiencia. No sólo cuando somos niños, sino durante toda nuestra vida, no paramos de cambiar. Así que todavía hay esperanza: nunca es tarde para aprender a tocar un instrumento o a bailar, pues no sólo es una gratificante experiencia personal, sino que nos cambia por dentro y nos prepara para enfrentarnos a las situaciones futuras con más recursos a nuestro alcance.

Sobre Daniel Alcalá López

Psicólogo, Máster Oficial en Fisiología y Neurociencia y estudiante de doctorado por la Universidad Técnica de Aquisgrán (RWTH Aachen, Alemania). Anteriormente en París (Francia), colaborando con el grupo PARIETAL en el NeuroSpin, un centro de investigación en neuroimagen centrado en el modelado de la estructura, función y conectividad cerebral. Su investigación se centra en el uso de herramientas de aprendizaje automático (machine learning) para explorar la conectividad cerebral asociada al procesamiento de la información social y afectiva.

3 Interacciones

  1. Juan R dice:

    Hola Daniel,
    creo que deberías hacer algunas consideraciones sobre algunas ideas y expresiones que haces en tu post.
    Que la plasticidad neural sea una propiedad emergente es discutible a la luz de la definición de propiedad emergente. Ya que la plasticidad neural se puede dar en una sola neurona y por procesos simples y definidos anatómicamente como aumento o reducción de sinapsis.
    Un ejemplo de propiedad emergente de nuestro sistema nervioso es la consciencia, es decir, algo que surge de la interacción de muchas partes de un sistema y que no se encuentra en cada parte por separado. No es el caso de la plasticidad tal cual aquí se refiere.
    Por otro lado, al contar la anécdota y el trabajo científico de EA Maguire, te quedas en el trabajo del año 2000 (http://www.pnas.org/content/97/8/4398.full) pero también deberías poner la letra pequeña del trabajo de 2006… en el que los mismos autores describen que ese aumento en unas regiones debido a su sobreuso puede relacionarse con el detrimento de otras regiones del hipocampo y otras funciones.http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17024677. El trabajo del año 2000 solo mostraba la primera parte donde se describe el incremento de tamaño de la estructura pero no se profundizó más en función o en comparación con otros cerebros…
    Y teniendo en cuenta algunas de las cosas que se dicen en el trabajo del año 2006, en el sistema nervioso central se hace buena la frase: “más no es siempre mejor”. Piensa en ello… y un ejemplo puede ser lo que se postula actualmente para algunos tipos de autismo, en los que se ha detectado un exceso de sinapsis por falta de poda de sinapsis en las etapas de desarrollo.
    Finalmente comentar si bien en el trabajo de Maguire et al 2000 se hace resonancia magnética estructural, es decir, se puede ver el tamaño de las estructuras como el caso del hipocampo. Pero cuando se hace resonancia magnética funcional, como es el caso de los trabajos que explican que una persona que toca el violín muestra una mayor estructura implicada en ello… puede ser un error. Ya que simplemente una mayor actividad metabólica de las mismas neuronas podría dar una señal de bold mayor intensidad y algo más de espacio… Pero no está comprobado anatómicamente ese dato. Aunque se relacione la resonancia magnética funcional con la activación neuronal, y es hasta cierto punto verdad, pero no es tan cierto que tenga una resolución espacial tan aguda como para definir incremento de regiones dedicadas a una tarea. Un incremento de la señal bold en resonancia funcional puede deberse a actividad de glía por acoplamiento metabólico, a la mayor interconexión entre regiones pero no a la expansión de una región etc.
    Me parece interesante el tema que tratas de la plasticidad neural, pero, incluso manteniendo el tono divulgativo, se podría precisar más en algunos puntos para no perpetuar errores que llegan a ser mitos a los que se recurre de forma constante, como los del hipocampo de los taxistas londinenses que los propios autores corrigieron posteriormente.
    Para finalizar, quizás la pregunta adecuada en el título sería ¿cómo aprendemos cosas? ya que se habla de mecanismos neuronales. Pero el ¿por qué? es otra historia más cercana a la filosofía que a la fisiología. ¿No te parece?.
    Saludos
    Juan R.

    • Daniel Alcalá López dice:

      ¡Muchas gracias por tu comentario Juan! Siento haber tardado en responder, pero justo el día que se publicó esta entrada me mudé de país, con todas las dificultades que esto conlleva.

      Estoy de acuerdo contigo en que algunas ideas pueden explicarse mejor, pero el miedo a perder el tono divulgativo siempre es un factor limitante. Es el caso, por ejemplo, del concepto de propiedad emergente. Resulta muy difícil distinguir en las neuronas qué procesos le son propios como unidad funcional (como el crecimiento del cono axonal implicado en el establecimiento de las sinapsis) y cuáles no son reducibles exclusivamente a la neurona como unidad. En este caso, a la capacidad de cambiar estructura y función de acuerdo a las exigencias del medio, tanto a nivel de célula como de sistema, ¿podemos considerarla una propiedad emergente? Este es el sentido en el que he querido expresarme, pero tienes razón, quizá hubiera sido más correcto matizarlo.

      En cuanto a las publicaciones de Maguire, es cierto que no se limitan a su famoso estudio del año 2000, sino que ha publicado decenas de trabajos centrados en el hipocampo entre finales de los 90 y la primera década del presente siglo. Sin embargo, en el estudio del año 2000 sí que comparó el hipocampo de los taxistas londinenses con el de aquellos que no lograban aprobar, es decir, aquellos que no habían conseguido desarrollar una habilidad espacial suficiente. En el estudio que mencionas de 2006, lo que la investigadora y su equipo plantearon fue una nueva comparación, esta vez con conductores de autobuses, bajo la premisa de que el recorrido habitual de estos últimos es más cerrado y, por tanto, no les es necesario desarrollar tal habilidad para navegar con imágenes mentales de tipo espacial como a los taxistas. Sus resultados apoyaron esta hipótesis, pues los taxistas tenían mayor cantidad de sustancia gris hipocampal que los conductores de autobús.

      Ahora bien, como efectivamente apuntas, estas diferencias son fundamentalmente en la parte posterior del hipocampo, en detrimento de su zona anterior. Pero esto ya es entrar en especialización funcional del hipocampo, y creo que se sale un poco del objetivo de la divulgación general. Además, tampoco existe consenso en la actualidad sobre este tema, aunque algunos autores se han aventurado a proponer que la región anterior podría estaría más especializada en procesar información de tipo contextual, mientras que la parte posterior lo estaría para la información de tipo espacial. En esta línea, te recomiendo un artículo publicado en 2013 que trata específicamente este tema: http://ow.ly/Ocbg7

      Una vez más, muchas gracias por tu comentario y por exponer tu punto de vista. ¡La divulgación es mucho más interesante si genera intercambio de ideas!

  1. 22/07/2015

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