Neurociencias. Memoria Aprendizaje Educación “De lo molecular a lo cognitivo y de la neurona al aula” Emoción Atención Inteligencia. Dr. Edgardo Romero Galván Prof. Lab. Claudia Labus. romlab@hotmail.com

Somos diferentes aprendiendo “El desafío educativo es saber que cada ser humano tiene una combinación única de inteligencia” Genes y medio socio cultural.

Teorías de aprendizaje. ?Conocemos éstas personas¿

“Teorías” del aprendizaje. Racionalismo: origen racional, producto de recuerdo de ideas innatas (Platón). Racionalistas contemporáneos: CHOMSKY 1980 y FODOR 1983 aprendizaje como proceso psicológico, la mente como conjunto de MÓDULOS. Empirismo: origen del conocimiento en la experiencia sensorial formando ideas, asociando imágenes proporcionada por los sentidos. Conductistas: WATSON, SKINNER aprendizaje como proceso de estímulo y respuesta, sin “ideas previas”, un cambio de Conducta. Contructivistas: PIAGET, VIGOTSKY, AUSUBEL aprendizaje interacción entre la nueva información y la ya existente, construyendo modelos, reestructuración de conocimientos previos. Vigotsky: aprendizaje condicionado por cultura y sociedad y debe ser guiado. Piaget: estructuras cognitivas, asimilación, acomodación, ampliar, modificar E.C. Ausubel: teoría del aprendizaje significativo y organizadores anticipados en secuencia lógica de conceptos, conecta nuevos conocimientos con “las ideas previas” “Ideas previas o inclusoras” como obstáculos para el nuevo aprendizaje. (Bachelard) Novak: “mapa conceptual” como instrumento didáctico

Aprendizaje Teoría del cambio conceptual: modelo de POSNER /82 , VOSNIADOU 2006 y Mario CARRETERO: transformación del conocimiento, pasaje de ideas previas a conocimientos académicos y científicos. Conflicto cognitivo genera cambio conceptual. Ej: célula, herencia. Modelo contextualista: LINDER 1987 no se pone énfasis en cambiar las ideas previas sino en potenciar las capacidades y saber aplicarlas en diferentes contextos. Mario Carretero

Cerebro: Peso: 1350 grs. con 100 mil millones de neuronas y cada una con 1000 a 10 mil sinapsis. Impulsos eléctricos (potencial de acción) 140 mts/seg. (432 km/hr). De 30.000 genes, 13.000 modulan el cerebro. Consume 20% de la energía y 50 ml. de sangre por cada 100 grs. Cuerpo calloso: intercambia datos a 4 billones de mensajes/seg. usando 200 a 300 millones de fibras nerviosas (axones) CONECTÓMICA: cartografiar conexiones interneuronales, es un diagrama de una zona del cerebro con una función determinada (Tom Mrsic- Flogel, UK Abr./2011), a 102 años de las áreas de BRODMAN. Se forman: 250.000 neuronas por minuto en etapa fetal.

Autopsia cerebral.

Areas de Brodman: 1868-1918. 40 áreas (1878), actualmente 52 de 21 cm2 de corteza .

Corteza neuronal: 2 mm. Corteza: 6 capas neuronales, cada mm2… 148.000 neuronas Conjunto de módulos: área de Brodman de 21 cm2. Módulos: conjunto de columnas combinadas entre sí. Macrocolumnas: 100 minicolumnas. Minicolumna: formada por 100 neuronas (grosor hilo de tela de araña) ordenadas verticalmente en cilindros de la capa 2-3. Aprender: es un cambio en la configuración de un módulo. (Como opinaba CHOMSKY: Módulos)

Santiago Ramón y Cajal 1852-1934 “El cerebro se atrofia por el sedentarismo intelectual” Dr.Romero Galván. “ Todo hombre puede ser, si se lo propone, escultor de su propio cerebro”, estaría ya insinuando la neuroplasticidad “Las conexiones sinápticas se modifican con el aprendizaje” Camilo Golgi: 1844- 1926

Neuronas dibujadas por Cajal. Describe: contigüidad y no continuidad entre penachos axónico- dendríticos, lo denomina “Doctrina de la neurona”.

Sistema Límbico Cerebro emocional o de mamífero Hipocampo Amígdala Circunvolución del cíngulo Hipocampo Amígdala

Hipocampo: circuitos Brenda Milner 1953 HM Pavlov Eric Kandel Habituación, Sensibilización, Condicionamiento clásico. Brenda Milner 1953 HM Senda de fibras perforantes. Senda de fibras de Mossy. 3) Senda colateral de Schaffer. Aplysia: n. de 1 mm (2000) Como se traducen protocolos conductistas de Pavlov en protocolos biológicos?

Circuito intrahipocámpico y de Papez. Circuito de Jakob. James Papez Christofredo Jakob: 1866-1956 Describe el “cerebro visceral” en 1908 implicado en el control de las emociones.

Desde PA a sinapsis: NT. Del potencial de acción a la degranulación de NT desde las vesículas presinápticas

Sinapsis y vesículas Exocitosis De 10 a 100 mil moléculas de NT Diámetro de 20 a 150 nm Descubierta por Scherrington, vesículas presinápticas volcando su NT a la hendidura. De 10 a 100 mil moléculas de NT 1857-1952 Nóbel 1932. 300 a 500 vesículas Espacio sináptico de 20 a 30 nm Exocitosis

200 proteínas en membrana Que interactúan con proteínas de membrana celular presináptica para la exocitosis. Cell, 127, 831-846. 2006.

Cada neurona puede hacer entre 10 y 200 mil sinapsis. Dendrogénesis Podas neuronales Mielogénesis: conexión a distancia. Neurogénesis. 1 millón de sinapsis por segundo o 3600 millones por hora, formando nuevas redes neuronales: SINAPTOGENESIS. NEUROPLASTICIDAD 1000 billones de sinapsis.

Cambios neuronales Modificaciones en función, según la información a procesar sea nueva o ya memorizada. Refuncionalización de terminaciones sinápticas no funcionantes (conocimiento previo) Aprendizaje significativo de Ausubel? Aumento de liberación de NT (Ac). Aumento del número de receptores colinérgicos que lleva a modificación de la excitabilidad de membrana post sináptica. Aumento en relaciones interneuronales incrementando el número de arborizaciones dendríticas (dendrogénesis): redes hebbianas

Neuroplasticidad Factor neurotrófico derivado del cerebro Dendrogénesis Sinaptogénesis Mielogénesis Neurogénesis (FNC) Poda neuronal Apoptosis Filopodios 3 a 40 micras Espinas de 2 micras Los filopodios inician la sinaptogénesis y modelan el patrón de ramificación del árbol dendrítico. Transformación de un filamento en una espina dendrítica. (Max Planck Institute of Neurobiology) Factor neurotrófico derivado del cerebro Rita Levi Montalcini 1909 Nobel 1986 103 años.

Potenciación a largo plazo (PLP) Mg es expulsado para entrar Ca Glutamato: NT excitatorio NO (FRDE) 1980 Furchgott y Zawadzki R. NMDA: entrada de Ca. responde a varios (+) R. AMPA: entrada de Na. responde a un Pot. de acción MCP. Al activarse los 2 R: MLP La entrada de Ca por R (+) KINASAS (Prot. de señalización) Arginina En circuito de Schaffer del hipocampo.

Neurotransmisores (NT). Neuropéptidos: Leucina encefalina Endorfinas Sustancia P y K Vasopresina Oxitocina Péptido VIP Bombesina Neurotensina Secretinas. NT de molécula pequeña Inhibitorio Excitatorio Y más de 100 neuropéptidos de 3 a 30 aminoácidos.

Estructura receptor de Ac. Receptor ionotrópico En d se observa la cadena de aminoácidos de dos subunidades y en e el sitio de unión de la Ac con el R. Estructura de receptor de Ac. formado por 5 subunidades (2 alfa,beta, gama y sigma) (a), delimitando el canal iónico y a su vez cada subunidad está estructurada en cuatro segmentos proteicos M1, M2, M3 y M4 (b). Jean Pierre Changeux Acetilcolina: 1936 por Loewi y Dale (Premio Nóbel).

Diferencia en el transporte de NT. Transporte axónico lento (5 mm/día) para los NT de molécula pequeña Transporte axónico rápido, 400 mm/día por microtúbulos para neuropéptidos.

Redes Hebbianas: Positiva: crea y amplía redes hebbianas 10% genético Redes Hebbianas: 90% experiencias de vida y conocimientos adquiridos Una nueva red neuronal se ubica en el surco y si es usada con frecuencia asciende hasta circunvolución, si no se usa desciende perdiendo conexiones. Positiva: crea y amplía redes hebbianas Negativas: desarma redes hebbianas poco activas o inactivas Remodelación de viejas redes hebbianas

Evolución del cerebro. C. cognitivo-ejecutivo: humano. LPF: conduce actividad cognitivo ejecutivas e inteligencia emocional. Paul Mac Lean 1990: cerebro triuno C. emocional: sistema límbico o de mamífero. 3 M/años 500 cc. 2 M/años 750 cc 1 M/año 1000 cc actual 1500 cc C. Instintivo o reptiliano. Reproducción Alimentación

Sistema activador reticular ascendente (SARA).

Del SARA al Tálamo. ¿Han aromatizado la clase? Tres filtros: SAD AMÍGDALA DOPAMINA. ¿Han aromatizado la clase?

Olfato: directo al cerebro emocional. Porque no aromatizar la clase? Al ser circuito neuronal directo, se fija en memoria.

Del Tálamo a corteza (LPF).

Corteza visual: lóbulo occipital. Movimiento De corteza visual al lóbulo temporal: hipocampo y de éste LPF– MLP.

Neuronas de retina: 5 tipos Célula amácrina sintetiza Ac., 30 tipos morfológicos diferentes, descriptas por Cajal en 1892. Célula horizontal.

Conos y bastones: fotoreceptores. 3 millones de conos , intervienen en la visión a plena luz y 100 millones de bastones visión con escasa luz. Radopsina: pigmento del bastón que absorbe fotón de luz

Núcleos amigdalinos. “Las emociones conducen a la memoria”. EMOCIÓN y MEMORIA SV del individuo: huída, ataque ofensivo y defensivo, emociones negativas Funciones: Aprendizaje emocional, Modulador de memoria, memoria afectiva y emocional. “Las emociones conducen a la memoria”.

Estimular al SARA. Al comenzar la clase llamar la atención al SARA que es el primer filtro Novedades y sorpresas

Areas del lenguaje Producción del lenguaje, impide hablar (afasia) 44-45 de Brodmann 1861. Comprensión de la palabra hablada , en leer y escribir, no comprende. 22 de Brodmann 1879 Fascículo arqueado: relaciona Broca- Wernicke. Hemisferio izquierdo.

Atención. Nuevo paradigma: “programas de entrenamiento de la atención” Atención: facultad que nos permite detectar cambios en el medio ambiente por aparición de un estímulo u objeto nuevo, Unidades de atención: capacidad que posee la mente para procesar algún tipo específico de información, 7 +/- 2 es el máximo que podemos procesar consciente : Memoria de trabajo LPF. (inconsciente 200 trillones de datos) “Capacitación para mejorar la atención en todos los niveles educativos” programas de Dr. Torkel Klingberg (Karolinska): N-Back. Erosión de la atención (Dra. Maggie Jackson): por sobrecarga, velocidad, hiperfragmentación, multitareas, sociedad cibercéntrica, cultura de la interrupción: pool de Adrenalina. Capacidad de captar y centrar atención: paso previo al aprendizaje y memorización.

Circuitos Dopaminérgicos Motivación: aumenta Dopamina Atención: girus angulado Memoria Emoción: fija memoria y base de la creatividad, aumenta Dopamina y Oxitocina, puerta de entrada de “dimensión cognitiva” Emoción positiva + + + + + Circuito de recompensa: núcleo accumbens, conductas gratificantes : deseo-acción-satisfacción (DAS): Dopamina-Adrenalina-Serotonina(DAS)

Tipos de atención. Atención: proceso modulador, mediado por DOPAMINA (+) R en Hipocampo “Mi experiencia es aquello a lo que concedo atención”. W. James 1890

Hospital La Salpétrière de Paris

Nace la Neurología en Europa

Jean Marie Charcot

Se fabrican TDA Falta de sueño: acostarse tarde por video juegos. Sobre estimulación tecnológica: menos concentración. Comida chatarra: aumenta AG saturados Síndrome Metabólico y por falta de ejercicios físicos Consumo de alcohol. Estrés crónico Familias disfuncionales. Trastorno digital de déficit atencional (TDDA)

Aprendizaje: proceso de transferencia de conocimientos de un cerebro más informado a otro menos informado en un determinado tema. “Es cualquier variación en las conexiones sinápticas que produzcan cambios en el pensamiento y comportamiento que se generan a través de la información teórica, práctica o de las experiencias de vida”.

Memoria: tipos Ecoica Sensorial auditiva Icónica Inmediata o sensorial: registros sensoriales, breve duración A corto plazo, de trabajo o primaria: dura minutos, desaparece por interrupción Ej: 096 75 41 44 Intermedia: Ej: estudiar para un examen. A largo plazo o secundaria: - Declarativa o explícita Iconografía. Episódica Semántica - Implícita o procedimental Dura meses, produce cambios estructurales, contiene información evocada. Episódica: registra, recuerda hechos y datos personales, estado mental del momento en que ocurrieron éstos hechos. Semántica es un archivo de conocimientos conceptuales. Implícita o procedimental que es una memoria de aprendizaje, de habilidades motoras o de acción, guarda esquemas implicados en procedimientos que se realizan automáticamente sin intervenir la conciencia: andar en bici. (aprendizaje reflejo de Pavlov y Skinner). NEUROPLASTICIDAD y modelado de redes hebbianas.

Tipos de memoria.

MCP y MLP: cognición molecular MLP: hay síntesis de proteínas codificadas por genes del núcleo (+) por kinasas que se desplazan a su interior. MCP: no interviene el núcleo, no hay síntesis de proteínas, solo aumento de NT: GLU. Dendrogénesis

Kinasas activan genes Genes reguladores y efectores Activan una proteína CREB Desarrolla nuevas conexiones neuronales Dendrogénesis: es Memoria a Largo Plazo.

Factores limitantes del aprendizaje. Biología de cada cerebro individual. Experiencias de vida personal y de otras personas Tiempo histórico que nos toca vivir. Contexto seleccionado: enriquecido o empobrecido. Tiempo para aprender: heterogeneidad en la clase. Genes: lo que nos gusta está genéticamente determinado. Estado emocional negativo. Estrés agudo y crónico: no es compatible con aprendizaje.

Factores facilitadores Estado emocional positivo, emoción = cognición. Medio ambiente enriquecido, fraterno Encontrar sentido a lo que se aprende. Armonía emocional: clima áulico. Docente: amigo instruido, el altruismo aumenta dopamina. Cuánto más sepan cómo el cerebro aprende, más exitosos serán”. Ya no es “mano de obra” es “cerebro de obra”. Aprendizaje compatible con el cerebro. Diseñadores de aprendizaje.

Cono de aprendizaje: Edgar Dale

Lóbulo prefrontal (LPF) Serotonina : calma, serenidad, sensibilidad a lo bello y la búsqueda de la armonía como lo vemos en los niños conciliadores, nos da relajación y sentirnos en paz. Adrenalina otorga tensión, excitación, desafío, establece los niveles de energía, estrés circunstancial o agudo que es diferente al crónico. Dopamina nos otorga equilibrio y armonía emocional, curiosidad por el saber y aprender, promueve creatividad, estimula sistema de recompensa a través del deseo, motivación, atención y memoria, refuerza aprendizaje. Oxitocina es un ansiolítico natural, efecto analgésico, aumenta con la búsqueda de vínculos permanente.

Módulos del LPF. Diferentes inteligencias? 125 miliseg. 325 miliseg. Capacidades ejecutivas, conductas con éxito, generar hipótesis, tomar decisiones, planes futuros, hacer predicciones, memoria de trabajo (MCP: base de la inteligencia), manejar datos. Mantiene foco de atención, se (+) frente a dolor emocional. Atención ejecutiva (Posner). Inhibe acciones inapropiadas al vetar impulso emocional, frena agresión inmediata para evaluar circunstancias. Lugar en que emociones se transforman en sentimientos, reúne todas las percepciones; aprendizaje cultural y ético

G-G: Gardner y Goleman. Salovey Mayer

Identifiquemos los talentos: Cada uno nace con un perfil de talento (habilidad no expresada). Habilidad: talento expresado que depende del ambiente, de oportunidades y expresión génica. Aulas homogeinizadoras: no tiene en cuenta los talentos. No se apunta a seleccionar cerebros para injertarlos tempranamente en la sociedad y obtener así el resultado final de su formación. Solo se tiene en cuenta la inteligencia cognitiva en aulas heterogéneas. Y las inteligencias múltiples de Gardner y demás autores?: 5 en HD: plástico visuoconstructivo, musical, kinético, naturalístico e interpersonal; 3 en HI: lengüístico, lógico simbólico y reflexivo y 1 metatalento (talento de introspección). Los 9 talentos humanos Gardner 2001.

Inteligencias múltiples. La cantidad y calidad de información determinarán el alcance de la expresión de la inteligencia, aplicadas para conocer, comprender, controlar y modelar el mundo exterior e interior: se evidencia en calidad de la mente H. D. H. D. Thorndike Inteligencia social 1920 Bifactorial (Spearman): Capacidad cognitiva gral. (FG) + Fluidez en lenguaje, visualización espacial y calculo numérico. metatalento Cristalizada y fluída (Castell y Horn) Triárquica (Stenberg) Hemisferio derecho

Las demás inteligencias: Factor de capacidad cognitiva general Factores: V verbal, M mecánico espacial y N numérico Castell y Horn Resolución a tareas novedosas Solución a problemas familiares y cotidianos Aprendizaje Memoria, razonamiento Stenberg 1980 Analítica: la más requerida en escolaridad

Otras inteligencias: Inteligencia reflexiva y autorreguladora. Inteligencia trina (Dr. Carlos Logatt) Académica (intelectual), Procedimantal (instrumental y artística) y emocional. Inteligencia exitosa de Stenberg. Inteligencia cultural: tener éxito en diversas culturas (Early)

Inteligencia reflexiva Cultural y social Sería nivel superior de I. lógica LPF Capacidad de prestar atención a lo que hacemos y aplicar autorregulación

Inteligencia trina. Artística, deportiva.

Neurosicoeducación Con elementos conocidos y ausencia de peligro Lograr un clima de equilibrio emocional Con elementos conocidos y ausencia de peligro Aumenta oxitocina y serotonina

Despertar al SARA Despierta interés y curiosidad inicial Variar en estímulos sensoriales, capta la atención focalizada. Despierta interés y curiosidad inicial Activan SARA, sumar propuestas motivadoras para activar corteza cingular ant. y LPF logrando atención selectiva y sostenida , activando la memoria de trabajo. Sorpresas Se libera más Dopamina

Practicar lo aprendido. Propuestas de actividades: se libera Nad. aumenta niveles de energía y capacidad de memorizar Sorpresas y novedades estimulan SARA “La disposición emocional del alumno determina su habilidad para aprender” lo dijo Platón, hace más de 2200 años.

Individualicemos al educando: El docente debe ayudar a descubrir el sentido de lo que aprenden. Genética, tiempos propios de maduración, experiencias de vida, memoria, talentos, cada UCCM es única. Asociar la nueva información a conocimientos anteriores y relacionarlo con la vida personal. Ausubel Se convierte más fácilmente en MLP Educación que respete y comprenda las individualidades ,que permitan llegar a su máxima expresión.

Clase de 40 minutos: ciclos de atención. Conocer y nivelar los estados emocionales del grupo, nos dará niveles óptimos de aprendizaje. Ciclos de mayor y menor atención que se manejan de manera automática y fuera de la voluntad, desarrollar estrategias de dar tiempo de descanso y actividades motivadoras, según los ciclos. Actividad física: aumenta O2, (+) endorfinas (placer), neurotrofinas: neuronas activas y efectivas: aumenta aprendizaje (Antoinette Yancey).

Somos gregarios. Vivir en grupo garantiza SV. Vinculo grupal: más oxitocina. Cognición social (Michael Tomasello). Neuronas en espejo (Giacomo Rizzolatti- 1996), aprendizaje por imitación. Cómo cambiar? Modelar el cambio “celebrar aprendizaje” - “Emoción” (fijador de memoria) cómo estamos al comenzar y finalizar la clase?, docentes y alumnos. - ”encuentra el sentimiento”, - “boletín de mi vida” - “ traer buenas noticias del diario matinal” - Proyecto: “colegio libre de quejas”.

Docentes para nuevos cerebros. Si los docentes conocen como aprendemos, podrán diseñar mejores currículos, concebir mejores estrategias instructivas, aumentar la inteligencia emocional, mejorar la capacidad de retener información y del aprovechamiento académico. Estimular la síntesis de NT.

Cerebro digital. Redefinir las fases evolutivas de Piaget. Nativos digitales, bárbaros digitales (Piscitelli, A. 2009) Por cada hr. de PC se pierde 30 min. de relacionamiento social: debilitamiento de redes neuronales. Redes neuronales de nativos es diferente a la de los “inmigrantes digitales” Brecha cerebral. Tienen sus propias redes sociales digitales. Nuevo léxico, nuevos verbos: googlear, bloggear: constante estimulación visual digital. Buscar en Google: RNMf corteza prefrontal dorso lateral. Atención parcial continua… estrés mental, agotamiento tecnocerebral: reconfigura estructura neuronal (Dra. Mednick). “Trastorno digital de déficit atencional”

Nuestro nuevo cerebro. Multitareas: retrasa desarrollo de corteza frontal (Dr. Akio Mori) Mayor grado de estrés, “Cultura de la interrupción”: disminuye ATENCIÓN. Tecnozombis, ciberexcéntricos: niños más agresivos y los desensibiliza ante la violencia. Sts envndo sms mntrs lss sto? Llevará a una DLP del LPF o áreas Broca y Wernicke. Adicción: aumento de Dopamina, euforia por videojuegos produciendo depresión, apatía, ansiedad, irritabilidad, confusión mental: Síndrome del videojuego (adicción + desconexión de lóbulos frontales).

El cerebro digital: ATROFIA? Posee talentos que son desconocidos para el cerebro analógico del pasado y están en constante expansión. Procesan información visual, dinámico y veloz de manera más eficiente que el visual estático (leer libros) Consecuencias: desarrollan menos vocabulario gral., disminuyen vocabulario activo y afecta comprensión de lectura y menos interés por ésta: Áreas del lenguaje? Ingresan más tarde a metacognición ATROFIA?

Núcleo accumbens en adicción Adicción a videojuegos: conducta compulsiva digital Placer y recompensa Ciclo neural de gratificación ADICCIÓN Dopamina Vía dopaminérgica.

Brecha cerebral: nativos e inmigrantes. LO LF Con videojuegos no se utilizan circuitos del LF, se usa área de la visión en LO Área en LF jugando ajedrez y área videojuego.

Riesgo CV y DM2 por hr. pantalla

NEURO CHIPS Dr. Peter Fromherz Instituto Max Planck de Munich. Circuitos de Silicio interconectándose con dendritas neuronales, chip con más de 16.000 transistores y condensadores en sólo 1 mm2.  Cada transistor capta 2000 señales/seg. CHIPS: circuito integrado/microprocesador. (electrolito-óxido- semiconductor)

Ser docente: “El docente es un artista que puede esculpir en un cerebro una de las obras más grandes e importantes de la humanidad, un gran ser humano” Nse. Marita Castro.

Metacognición: construyen conocimientos con capacidad para dar sentido y coherencia a sus aprendizajes, aplican estrategias de administración intelectual de manera automática. Podré alcanzarla en conocimientos?

El banco fijo y la mesa colectiva 1977 Gracias por su atención y estimular la dendrogénesis.