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¿Cómo aprendemos?

Juan García Ruiz
August 15th, 2020 · 5 min read
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¿Quieres aprender a hablar un nuevo idioma? ¿Te gustaría tocar algún instrumento musical? ¿Tienes que estudiarte el código civil o sacarte unas oposiciones? Si te encuentras en un proceso de aprendizaje importante, quizá te interese saber lo que tu cerebro opina al respecto. Seguramente habrás escuchado que el aprendizaje es el arte de la repetición. Pero, ¿tiene base científica esta afirmación?

El aprendizaje y la memoria son funciones cognitivas complejas, y esto hace que desde un punto de vista científico no sea fácil estudiarlas. Existen dos posiciones para abordar un tema en neurociencia: la disyunción (o dualismo) disocia las funciones cognitivas o los estados emocionales de sus sustratos neurobiológicos (por ejemplo, un psicólogo puede tratar una depresión sin necesidad de explicarla o de medir los niveles de serotonina del paciente); por su parte, el reduccionismo (o materialismo) no diferencia el proceso psicológico o la cognición de su sustrato neurobiológico, sino que los identifica como una sola cosa (por ejemplo, al afirmar que una depresión es un déficit de serotonina). Esto supone un gran problema epistemológico, ya que ambos puntos de vista tienen una visión limitada en su manera de entender el conocimiento, pero afortunadamente existen posiciones intermedias.

En el caso del presente artículo, la visión que se va a presentar del aprendizaje y la memoria se acerca más a un posicionamiento reduccionista. Tras su lectura, el lector podrá entender mejor cómo procesa la información y cómo la recuerda, ya que se presentará un mecanismo neurobiológico relacionado con el aprendizaje y la memoria conocido como potenciación a largo plazo. No obstante, es importante tener en cuenta que no es el único mecanismo posible para explicar las funciones cognitivas mencionadas.

¿Cómo procesamos la información?

Según la teoría de la huella de memoria múltiple, cada vez que se nos presenta una información, ésta es codificada como una huella compuesta por sus diferentes cualidades. Tomemos el ejemplo de una taza. Tu cerebro procesa la taza como un conjunto de atributos como los siguientes:

  • Físicos: la taza tiene un asa pequeña, es transparente y está llena de café caliente.
  • Contextuales: es verano, estás en un café que frecuentas y te acompaña otra persona.
  • Modalidades: procesas la taza como una forma particular, como el sabor del café que contiene, como la alta temperatura cuando la tocas.

Según esta teoría, cada estímulo que se nos presenta es registrado de esta forma en nuestro cerebro (huella de memoria). Además, cada vez que nos exponemos a un estímulo nuevo, nuestro cerebro lo compara con las huellas de memoria anteriores y esto nos permite reconocer (estás en casa, abres un armario y reconoces que cierto objeto es una taza) y recordar (observas tu propia taza y recuerdas a aquella persona que te acompañaba en aquel café el verano pasado).

La repetición es una forma de facilitar el aprendizaje (por ejemplo, al aprender un nuevo idioma, las palabras a las que más frecuentemente nos exponemos son recordadas mejor). Este fenómeno puede ser explicado con la teoría de la huella múltiple. Esto es debido a que la exposición repetida añade nueva información y atributos a las huellas anteriormente registradas. Las huellas de memoria con mayor número de atributos son más susceptibles de ser recordadas. Este principio de la repetición es utilizado en numerosos métodos de aprendizaje de idiomas, en los que se promueve la exposición diaria de las palabras que se aprenden, aumentando la frecuencia para aquellas que la persona tiende a recordar menos.

La comunicación neuronal

El epicentro del aprendizaje se encuentra en el cerebro, donde más de ochenta mil millones de neuronas se comunican entre sí enviándose mensajes químicos (neurotransmisores). Los neurotransmisores enviados por una neurona emisora (presináptica) atraviesan la sinapsis, que es el espacio que separa a dos neuronas, y llegan hasta la neurona receptora (postsináptica). Los neurotransmisores estimulan los receptores que se encuentran en la superficie de la neurona postsináptica, gracias a los cuáles el mensaje químico se transforma en mensaje eléctrico.

Cuando el voltaje del mensaje eléctrico alcanza cierto umbral, la neurona receptora desencadena algo conocido como potencial de acción. El potencial de acción viaja entonces a lo largo de la neurona codificando un mensaje que entregará a la siguiente neurona, de nuevo en formato químico, y así sucesivamente.

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Figura 1. Representación de una sinapsis neuronal. Modificada a partir de Colaboradores de Wikipedia (2019). Imagen original de De Sabar: https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2374565

La realidad es bastante más compleja, puesto que una neurona no solo hace sinapsis con una sino con miles de neuronas diferentes. Estas redes están al origen de las funciones cognitivas complejas. Por ejemplo, las nuevas memorias se forman estableciendo nuevas conexiones sinápticas (o actualizando las conexiones sinápticas ya establecidas).

La bioquímica del aprendizaje y la memoria

La comunicación neuronal puede fortalecerse gracias a un mecanismo conocido como la plasticidad sináptica, y esto puede contribuir al aprendizaje y la memoria (Nature, s.f.). En efecto, las sinapsis pueden cambiar a lo largo del tiempo. Se entiende por fortalecimiento de una sinapsis a la capacidad de la neurona postsináptica de responder a un estímulo enviado por una neurona presináptica. Cuanta mayor capacidad de respuesta ante un mismo estímulo, mayor es la fuerza de la sinapsis. La plasticidad sináptica se rige por la siguiente regla: “o lo usas o lo pierdes”. Si una memoria deja de ser necesaria y por tanto deja de ser recordada, las sinapsis subyacentes se van debilitando llegando incluso a desaparecer.

Por otra parte, existe un mecanismo de consolidación de memoria conocido como potenciación a largo plazo (LTP, del inglés Long Term Potentiation). Según este mecanismo, la exposición repetida de un estímulo fortalece las sinapsis. ¿Cómo funciona?

El hipocampo es una estructura cerebral consagrada a la memoria, y en él pueden encontrarse neuronas glutamatérgicas (productoras de glutamato, un neurotransmisor o mensajero químico). El glutamato puede fijarse sobre diferentes receptores presentes en la neurona postsináptica: los receptores NMDA y los receptores AMPA. Cuando el glutamato se fija sobre los receptores AMPA, estos se abren y permiten la entrada de sodio en la neurona postsináptica (este es el mensajero eléctrico mencionado con anterioridad, puesto que está cargado positivamente). No obstante, en condiciones basales no ocurre lo mismo con los receptores NMDA puesto que se encuentran bloqueados por un ion de magnesio (cargado positivamente) que impide la entrada de calcio en la célula.

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Figura 2. Representación de neurona presináptica glutamatérgica y neurona postsináptica con receptores del glutamato (AMPA y NMDA). En condiciones basales, los receptores NMDA están bloqueados por el magnesio. Na: sodio; Mg: magnesio; Ca: calcio. Imagen modificada a partir de University of Pittsburgh. (s. f.).: http://pittmedneuro.com/glutamate.html

Cuando la neurona presináptica es estimulada de forma repetida, la liberación de glutamato se hace más importante, los receptores AMPA permanecen más tiempo activados y la entrada de sodio aumenta. Cuando el sodio cargado positivamente se acumula en el interior de la neurona postsináptica, el potencial eléctrico de esta se vuelve más positivo (despolarización) y el magnesio (también cargado positivamente) es expulsado por repulsión eléctrica. Por tanto, una estimulación neuronal repetida resulta en un desbloqueo de los receptores NMDA y en la entrada de calcio en la célula a través de los mismos. El calcio es un importante mensajero intracelular, por lo que su presencia tiene varios efectos: por una parte, aumenta el número de receptores AMPA en la superficie de la célula (por lo que la célula se vuelve más sensible a la estimulación del glutamato, lo que se asocia a la memoria a corto plazo que puede durar varias horas). Por otra parte, el calcio también produce efectos a largo plazo como síntesis de proteínas implicadas en la formación de nuevas sinapsis y el incremento de dendritas, que son las arborizaciones de las neuronas receptoras de mensajes químicos de otras neuronas. Esto correlaciona con la formación de la memoria a largo plazo.

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Figura 3. Representación de neurona presináptica glutamatérgica y neurona postsináptica con receptores del glutamato (AMPA y NMDA). La estimulación repetida de la neurona presináptica permite una importante liberación de glutamato, desbloqueando los receptores NMDA. Esto aumenta la capacidad de respuesta de la neurona postsináptica y la creación de nuevas sinapsis. Este mecanismo se relaciona con la memoria a largo plazo. Imagen modificada a partir de University of Pittsburgh. (s. f.).: http://pittmedneuro.com/glutamate.html.

Mensaje para llevarse a casa

La potenciación a largo plazo es un mecanismo de consolidación de la memoria consistente en el fortalecimiento de la sinapsis mediante la estimulación repetida de las neuronas presinápticas. ¿Cómo se traduce esto al lenguaje cotidiano? Cuantas más veces lleves a cabo una tarea de aprendizaje, mejor funcionará tu memoria ya que la huella de memoria se actualizará y añadirá información más rica. Por el contrario, si hay un lapso demasiado importante entre cada sesión de aprendizaje, es posible que la huella de memoria se extinga y que el aprendizaje sea ineficiente.

Colaboradores de Wikipedia. (2019, 24 octubre). Potencial postsináptico. Wikipedia, la enciclopedia libre. Fuente

Nature. (s. f.). Synaptic plasticity. Fuente

University of Pittsburgh. (s. f.). Pitt Medical Neuroscience | Glutamate Receptors. Pitt Medical Neuroscience 2020. Fuente

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