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viernes, 18 de septiembre de 2015

Cronotipos y aprendizaje


Es común pensar que existe una relación entre los estudiantes exitosos y sus buenos hábitos forjados en el hogar, y que el aprendizaje de buenos hábitos solo depende de las reglas que los padres imponen en casa. Sin embargo desde un punto de vista evolutivo, existe un acento molecular más profundo que afecta el cómo los seres humanos pueden manejar los relojes y la actividad que se realiza en torno a ellos, por lo que es importante considerar que la vida en el planeta en general se relaciona con cambios llaman ciclos, y que los seres humanos recibimos mucha influencia de uno en particular conocido como ritmo circadiano.

Los ritmos circadianos son ciclos biológicos de aproximadamente 24 horas que preparan a un organismo para los cambios ambientales diarios, impulsados por  relojes moleculares que son básicamente un mecanismo de retroalimentación transcripcional  y de traducción, los cuales están gobernados por genes encargados del reloj biológico en los mamíferos, los cuales están presentes en prácticamente todas las células de un organismo, y, por supuesto, los seres humanos no pueden huir de él, por lo que desarrollamos algo conocido como  cronotipo

Cronotipo se refiere a la manifestación conductual de los ritmos circadianos y se reflejan en la propensión de una persona a dormir en un momento determinado durante un período de 24 horas. En este sentido se reconocen cronotipos vespertinos cuando las personas tienden a dormir y levantarse hasta tarde, y matutinos cuando las personas  suelen levantarse y dormir muy temprano.

En este sentido tener una conducta matutina o vespertina son los dos extremos con la mayoría de los individuos presentan, sin embargo, esto puede modificarse dependiendo de las exigencias del medio y por la edad, pues a lo largo del desarrollo se producen cambios en los hábitos de sueño ya que los niños pre-púberes prefieren levantarse temprano, los adolescentes aman dormir hasta tarde, y muchos ancianos requieren de dormir más horas y llegar temprano a su cita con la almohada.

La regulación de cronotipos, es un proceso codificado por los cambios en el desarrollo,  la propensión individual para un cronotipo específico debido a las actividades durante el día, la dinámica genética de cada persona, señales ambientales importantes (conocidos como zeitgebers) que incluyen aspectos como la luz, la alimentación, el comportamiento social,  el trabajo y los horarios escolares, como lo explican
investigadores como Roenneberg, Kuehnle, Pramstaller, Ricken, Havel, Guth y Merrow.

Investigaciones recientes muestran que el cronotipo cambia con la edad, y diversas investigaciones han encontrado diferencias sistemáticas entre los niños y adolescentes, mostrando que los niños muestran cronotipos matutinos, que cambian lenta pero progresivamente por un retraso del encuentro con la almohada, hasta llegar a un máximo de preferencias diurnas alrededor de los 20 años, lo cual sugiere el final de la adolescencia.
 
Esto explica por qué relojes circadianos adolescentes normalmente tienen predilección por la vida nocturna, pero esto no es toda la historia, ya que estas preferencias diurnas se deben también a factores endocrinos, pues innegablemente las hormonas comienzan a funcionar alrededor de esa edad. 

Esto explica la facilidad para encontrar alumnos que sufren de cansancio durante las clases matutinas y de cómo esto afecta la consolidación del aprendizaje y su progreso estudiantil, ante ello, diversos estudios han demostrado que los estudiantes duermen menos tratando de estudiar, aunque el resultado usual es un rendimiento pobre en las pruebas escolares.

A ello se agrega que a mayor edad, los adolescentes comienzan a tener más actividades, lo cual abre más brechas entre el momento de dormir, lo cual se conoce como jetlag social,  que puede ser descrito como la discrepancia de sueño entre los días laborales y los días de asueto, lo que significa una diferencia entre el tiempo biológico y el social, llevando a una deuda de sueño considerable que eventualmente cobra factura.

Este jetlag social se ha relacionado con actuaciones académicas pobres. Así que en este caso, debe ser considerados no solo los buenos o malos hábitos de los estudiantes en torno a la facilidad para cumplir con las tareas, o si una hora de sueño hace o no una diferencia; no se olvide que los seres humanos son criaturas biológicas, con genes que responden a muchos años de evolución y cerebros que han sobrevivido durante tantos años, por lo que los genes y los cerebros no pueden estar equivocados. Probablemente lo mejor es dejar que los estudiantes dormir una hora más porque van a responder mejor a las pruebas académicas con suficientes horas de sueño por la mañana y tendrá la energía para trabajar durante el día.
 
Este es un punto que ha comenzado a discutirse en a nivel medio superior en los Estados Unidos y vale la pena considerar antes de acusar de flojos a los estudiantes y de diseñar horarios.

Referencias

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viernes, 11 de septiembre de 2015

Hablemos de aprendizaje

El estudio del cerebro y los mecanismos empleados para aprender, han sido analizados desde diferentes perspectivas, incluyendo análisis de las áreas involucradas en dicho proceso (Dzib Goodin 2013), en los medios es común escuchar la idea de que es posible educar al cerebro para aprender lo que sea, modificando los mecanismos de control. Se ha vuelto tan popular la idea, que la publicidad clama que es posible usar la ciencia del cerebro para mejorar la memoria, el pensamiento y el aprendizaje.

Muchas de esas investigaciones desde la neurociencia,  están diseñadas para atraer la atención del cómo se aprende, algunas miran de modo muy superficial un proceso que está puesto al servicio de las especies con fines de pervivir (Dzib Goodin, 2013b) y dejan de lado una pregunta fundamental que permita comprender los mecanismos evolutivos del proceso ¿porqué aprendemos?

Esta pregunta,  ha sido mucho más fascinante e implica la comprensión profunda de la evolución del cerebro desde que era sólo una célula (Diffey, 2011)., las huellas fisiológicas que ello ha implicado  (Widmaier, ERaff, Strang, 2014), y las redes genéticas y biológicas de un proceso que sigue cambiando para adaptarse al ambiente (Schleif, 1993).

 En este sentido,  ha de lamentarse la decepción que provoca a los profesionales de la educación  la idea de que el cerebro no aprende en base a currículos abiertos o cerrados, sino que éste comenzó mucho antes de que existiera el cerebro del homo sapiens y por ende, muchos miles o millones de años antes de la primera escuela. El proceso de aprendizaje, es un proceso evolutivo (Miikkulainen, Feasly, Hohnson, Karpov, Rajagopalan, Rawal, & Tansey, 2012;  Goodin, 2013c); adapatativo dependiente de funciones proteínicas (Domingo-Samanes, Kapuy,  Hunt,  and Novak, 2011) en mayor medida, tanto o más que neuronal, puesto que las neuronas fueron resultado de procesos evolutivos a mayor escala  (Nolfi, Elman, & Parisi, 1994; Domingo-Samanes, Kapuy,  Hunt, and Novak, 2011).

Escarbando en el pasado

Hasta hace pocos años, la neurociencia ha intentado explicar el funcionamiento cerebral a partir del estudio del cerebro humano o de su comparación con otras especies. De este modo se ha dado una importancia enorme a la neo-corteza, como generadora de ideas y espacio que alberga la inteligencia, además que se atribuye a ésta característica, netamente humana, la función de diferenciar a las personas capaces de las que no podrán ni siquiera aprender.

Gracias a los estudios de los omics (proteómica, genómica, metabolómica, connectome), que han desencadenado conocimiento que intenta comprender los sistemas biológicos y las relaciones que establecen las herramientas evolutivas (Bruggeman, and Westerhoff, 2006), aunado a la idea de que pudo ser una proteína la que desencadenara las subsecuentes relaciones que dieron origen a la vida en todas sus manifestaciones (Hunt, Nasmyth, and Novák, 2011), es que se hace posible decir que las neuronas son productos de la adaptación evolutiva al igual que el cerebro y por ende no se puede atribuir a dicho órgano  la creación el aprendizaje, sino que el cerebro está al servicio de éste.


Si bien esta visión puede resultar sofisticada, le pido estimado lector imaginar al cerebro antes del cerebro. Antes de la célula, con todo su sofisticación. La primera molécula que existió, probablemente habrá que pensar en una proteína (recordemos que no contienen ADN pues de hecho el ADN está hecho de proteínas), misma que se volvió determinante en el proceso de la evolución, esta simplemente cambio, mutó o quizá cometió un error. Tal vez se puso en contacto con otra bajo un programa equivocado, lo cual no es difícil de pensar pues se han descubierto múltiples mecanismos de control a nivel proteínico (Domingo-Samanes, Kapuy,  Hunt, and Novak, 2011), una vez que el primer proceso de comunicación tomó forma, probablemente se tuvo que perfeccionar, y cuando funcionó del todo, comenzaron otros procesos de comunicación (Klipp, Liebermeister, Wierling, KowaldLehrach and Herwig, 2009), y luego estos se volvieron tan complejos que dieron lugar a un proceso capaz de responder al ambiente, tal vez al movimiento, o a la temperatura, tal vez surgió la primera célula con toda su sofisticación.

Esto dio paso a la diversificación, este proceso tan complejo se volvió importante primero porque permitió la comunicación efectiva primero entre el sistema (Knight, and Knight 2001) y más tarde, permitió la capacidad de cambio, pues aunque las especies hayan tenido características similares, la universalidad de funciones proteínicas y genes, no implica la uniformidad (O´Farrel,  2011) lo cual ha resultado vital para la evolución.

Esta diversificación no dio paso solamente a una variedad enorme de especies, plantas, animales, virus y bacterias, además se especializó, así una célula en l
a retina, no tiene las mismas funciones que una célula nerviosa o una que se encuentra en el músculo cardiaco, mismo que a su vez tiene sus propias células especializadas.

Si el nivel macro no es suficiente para comprender la diversificación, basta con observar el ciclo celular, donde existen funciones tan increíblemente sofisticadas reguladas por proteínas (mismas que controlan a los genes), y al mismo tiempo, pueden ser sensibles al ambiente (Hunt,  Nasmyth, and Novák, 2011) el simple  principio de la bioelectricidad que comparten todas las células, confirma que la naturaleza ha creado los mejores sistemas de control sobre la vida (Yeaman,  Grindstaff, Hansen, and Nelson, 1999) diseñando compartimente especificos de control de calidad y producción, siendo uno de los principios más estudiados el que todas la moléculas tienen igual acceso entre ellas y que hay sistemas de compartimientos acomodados a partir de los componentes y de sus señales creando una organización regional (Weng, Bhalla,  and Iyengar, 1999).

Si bien es cierto que aún no se conocen todos los sistemas de control y reconocimiento de señales entre los sistemas biológicos. Como bien explican Bruggeman, and Westerhoff, (2006), parece que los sistemas hacia arriba y hacia abajo brindan un buena idea de cómo se formó el cerebro en esta largo recorrido desde la primera célula hasta la neocorteza.

En ese largo proceso de perfección, el cerebro ha compartido el mismo control que otros órganos, me permito explicar esto en base a ejemplos de índole anatómico-fisiológica: causa  notable admiración aquellos casos en que a raíz de una lobotomía, los pacientes pueden desarrollar funciones casi a la par de una persona con dos hemisferios cerebrales, pero lo mismo sucede con una persona que sólo cuenta con un pulmón, un riñón, una pierna, o un ojo. La capacidad de adaptación creó medios de regulación homeostáticas a gran escala como la necesidad de órganos bilaterales o bien los loops que regulan las funciones fisiológicas (Kraakman, 2012).

Lo mismo sucede con otros mecanismos que evitan el deterioro de las funciones, el que puede causar más fascinación es el circulo de Willis, que se ubica en la base del cráneo, con sus medios de control de accidentes que son comparables a las válvulas cardiacas o a los sistemas endocrinos. Esto sólo puede ser visto cuando se deja de estudiar el cerebro a partir de si mismo y se extiende la investigación a funciones reguladoras.

Bajo esta perspectiva,  es posible ver a las funciones cerebrales como resultado de pruebas y errores biológicos, que dieron paso al establecimiento de funciones adaptativas, con el fin de que las especies, en general permanezcan sobre la faz de la tierra,  pues principios similares ocurrieron de manera menos sofisticada en la escala evolutiva (Herculano-Houzel, 2012) entre las que se puede incluir a las plantas,  los virus y las proteínas (Dzib Goodin, 2013b).

Bajo esta perspectiva, es posible analizar que ningún sistema vivo, sigue reglas exactas o tiene un guión predeterminado, pues los genes deben crear mecanismos de adaptación que respondan al ambiente, puesto que de no hacerse, los sistemas corren el riesgo de fracasar (Nolfi,  & Parisi, 1994; Nolfi, Elman,  & Parisi, 1994; Nolfi,  & Parisi, 1996).

Resultado de esas primeras formas de comunicación es que diversos procesos ejemplos son compartidos entre las especies, por ejemplo el caso del grupo de las 3 familias de SLC (VIAAT, SLC32A1), PAT1 (SLC36A1), PAT2 (SLC36A2), PAT4 (SLC36A4), SNAT1 (SLC38A1), SNAT2 (SLC38A2), SNAT3 (SLC38A3), y SNAT4 (SLC38A4) que es posible encontrar en 9 genomas diferentes (Schiöth, Roshanbin, Hägglund, Fredriksson, 2013), o bien, el caso de la familia BcL2 dentro de los factores de crecimiento y muerte celular, en  C elegans y mamíferos. De hecho es posible encontrar sistemas neuronales en gusanos, y como ejemplo no podemos olvidar a la C elegans.

¿Es el cerebro un ente distinto al resto del organismo?

El cerebro se comunica de la misma forma que el resto de las células, a través de señales eléctricas,  a través de un intercambio de sodio, potasio y cloro, esto no lo hace más sofisticado, pues existen otras formas de comunicación bio química en el sistema endócrino,  pero en el caso del cerebro se agrega neurotransmisores que hacen que las señales sean más rápidas y efectivas a diferencia de las hormonas, que son lentas y dependen de transportadores específicos e incluso de los ciclos circadianos García-Junco-Clemente,  Linares-Clemente, and Fernandez-Chacón,  2005; McGregor, Vasas, Husbands, & Fernando, 2012).   

De igual modo que el resto de los células, el cerebro usa factores de transcripción y errores en ellos crean dificultades en los procesos, un ejemplo de ello es el estudio de Johnston, Alemi, y Harum, publicado en 2003, que analiza específicamente el proceso de aprendizaje y memoria, por lo que se puede decir que el cerebro no funciona con principios únicos en este sentido.

Las células madre neuronales, se encuentran presentes en todos los mamíferos, y aunque se pensaba que sólo se encontraban en el desarrollo embrionario como sistema de plasticidad y como respuesta ante el ambiente, estudios recientes muestras que estás permanecen en el cerebro específicamente en  la zona subventricular, la pared ventricular lateral y la zona subgranular del giro dentado hipocampal (Ma, Bonaguidi, Ming, Song, 2009), lo que implica la necesidad de respuestas adaptables, aún después de los ventanas de crecimiento, o como principio adaptativo.

Otra función que comparten el resto de las células es su capacidad de auto reparación (hasta cierto punto) y de reciclado de restos biológicos,  a través de funciones fagocitarias que en el caso del cerebro se describen como tejido glial y que puede tener especificidad como el caso de las células NG2 que son un precursor de las células oligodendríticas o polidendrocitos  que representan la mayor población de células gliales que existen en la materia gris en el sistema nervioso maduro principalmente para la reparación de la mielina (Nishiyama, Susuki, and Zhu, 2014). Pero los fagocitos se encuentran de hecho en todas las células, como mecanismos de reciclado biológico.


Con todo esto en contexto, bajo la idea de que el cerebro no es la quinta esencia, sino un director de funciones evolutivamente adaptado para funcionar en torno a las señales del ambiente, es entonces que el aprendizaje tiene sentido, primero para reconocer las señales, crear una base de datos capaz de responder de la mejor forma, de ahí la necesidad de un sistema de memoria, capaz de crear a nivel cognitivo clasificaciones especificas de los eventos.

Con el tiempo ocurrieron otras fallas o errores que desencadenaron otros procesos, como el lenguaje, a lo que hubo que agregar sistemas capaces de hacerse cargo de ello y a la luz de la comunicación (proceso que no es nuevo para los sistemas biológicos) se dio paso a la lectura y a la escritura (Lock,  & Gers,  2012), mismos que dependen inevitablemente de un sistema cultural, por lo que el cerebro no está diseñado de manera automática. Aunque mucho se habla del lenguaje como sistema integrado a nivel genético, se sabe que también depende de los insumos culturales, de ahí la necesidad de las ventanas o periodos críticos de aprendizaje.

Esta plasticidad se reconoce bien cuando se realizan diseños dinámicos inteligentes por medios computacionales, cuya regla básica es no crear un sistema cerrado incapaz de responder a las señales externas, las cuales pueden ser cambiantes, pues la estructura del sistema debe ser modificable (Zollo,  & Winter, 2002), principio que comparte el cerebro (Zuo,  Ehmke, Mennes,  Imperati, Castellanos, Sporns, & Milham, 2012).


Es aquí que cabe mencionar que la capacidad de modificar respuestas, si bien es compartido por los virus y bacterias, de ahí la dificultad para controlar su crecimiento, es un principio observado incluso en las proteínas. El  mejor ejemplo son las enfermedades prionicas o bien el cáncer, donde las células desconocen las señales para morir y a se crea una sobre producción de ciertas proteinas, tal es el caso de HER2, en el caso de algunos tipos de cáncer de mama y pulmón (Zou,  Capellari, Parchi,  Sy, Gambetti,  & Chen, 2003; Zou,  Zheng,  Gray,  Gambetti, & Chen, 2004).

El cerebro es entonces parte del proceso evolutivo, el cual no se detiene por lo que no se sabe si la versión actual del cerebro es la última, (de la manera personal quiero pensar que no, pues eso me hace creer que hay orden en el universo) y que no depende de planes y programas de estudio para aprender.  Ante la pregunta inicial de ¿porqué aprendemos? se puede decir que la respuesta es simple: para mantenernos como especie sobre la faz de la tierra.

Esto pone en jaque dos principios que se han mantenido en la mente de las reuniones seudocientíficas: genética es destino y la inteligencia determina la ejecución de las personas. Sin embargo, como se ha venido explicando, los sistemas biológicos son modulables, plásticos, adaptables. Este principio biológico ha permitido la variedad en las especies vivientes, las ha mantenido sobre la faz de la tierra, y es la diferencia entre vida y muerte.

 
Es así que ya no es difícil hacer de lado el principio de inteligencia, pues no es una necesidad del sistema ser o no inteligente, sino responder ante el ambiente. Ejemplos hay muchos, pues estudios naturistas permiten observar conductas adaptativas en especies no domesticadas como las ardillas, los pájaros o los chipmunks, mismos que aprenden a encontrar alimentos, siempre y cuando sientan la confianza de que no serán atacados y la motivación para ejecutar conductas en pro de lo que desean (Dzib Goodin, A. 2013c).

Siendo así, el cerebro no aprende a partir de un programa de estudio, bajo leyes especificas a nivel genético, pues aprende en primer lugar como respuesta al ambiente, es por ello que aún aquellas funciones que tienen predeterminadas áreas específicas (cómo el caso del lenguaje) deben ser enseñadas por medios culturales, y las ventanas de aprendizaje se pueden extender por mucho más tiempo del que se ha supuesto. Uno de los ejemplos más notables es la visión o la audición, que dependen de un entorno cultural para completar las funciones específicas y aún así, son netamente experiencias subjetivas.

La mejor manera que puedo encontrar para explicar el porque la necesidad de u sistema modulable para el aprendizaje es un teléfono inteligente. No con ello quiero decir que el cerebro es como un sistema tecnológico, pero su evolución sirve como ejemplo:
Cuando sale de fabrica, el teléfono sólo contiene aplicaciones genéricas, aquellas con las que el usuario se pueda sentir identificado, para que una vez en sus manos, éste puedo agregar aplicaciones, con el fin de personalizar su aparato, a partir de las necesidades. Así, algunos agregamos redes sociales,  libros, calendarios, estaciones de radio o aplicaciones que permita editar fotografías.

El cerebro del mismo modo, no puede estar determinado para un ambiente cultural específico, es por eso que contiene programaciones a nivel genético mínimas y aún así flexibles, tal es el caso del lenguaje. Existen funciones mínimas que permitan sobrevivir en lo inmediato, por ejemplo, no es necesario aprender a respirar,  encontrar el pezón de la madre o a succionar, pero para la visión, la audición el medio deberá de dotar los estímulos adecuados. El cerebro del recién nacido tendrá que personalizarse, de ahí la importancia del ambiente.

Con esto en contexto, es posible decir que el cerebro es el gestor de funciones corporales, pero no determina el cómo aprende pues él mismo depende de funciones biológicas más simples y se haya bajo las reglas evolutivas, que invariablemente se abren paso, pues las especies requieren patrones de modificación con el fin de adaptarse a los ambientes específicos en donde se encuentran, siendo el aprendizaje el proceso que permite monitorear y desarrollar dichas adaptaciones.

Siendo así, el aprendizaje es un proceso complejo,  que va más allá de planes y programas de estudio, que cumple su labor programada por la naturaleza, lo cual puede ser frustrante para los educadores, pues parten del mito de que un cerebro con daño no es capaz de aprender. Sin embargo, la plasticidad cerebral está dada no sólo por circuitos específicos y controles homeostáticos, sino por patrones evolutivos que no están especificados.

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miércoles, 3 de diciembre de 2014

Del cerebro a las proteínas


Actualmente se habla mucho sobre las maravillas del cerebro. No hay en este instante, mayor fascinación que el descubrimiento o incluso re descubrimiento de las funciones cerebrales y sus aplicaciones a la educación, y es por ello que tengo el gusto de platicarles de una investigación en la que me he embarcado tratando de explicar porqué aprendemos.


Sin duda alguna  se ha escrito mucho sobre las increíbles funciones de los mecanismos fisio- anatómicos de los que el cerebro dispone para mantener el cuerpo humano con vida, pero ¿cómo es que dichas funciones se desarrollaron?, ¿es realmente el cerebro el órgano más importante para la pervivencia de la especies?, ¿por qué desarrollar un órgano gobernante  capaz de comprenderse a si mismo?

Estas son algunas de las preguntas que nos han llegado a atormentar y en todo el mundo se desarrollan investigaciones en torno a la evolución cerebral y la capacidad mental, y por supuesto me vi deleitada con todo el conocimiento que se desarrolla en ese sentido, Ya que no es difícil perderse en los estudios evolutivos, pero qué dirían si les cuento que el cerebro no es el único que emplea una bomba como la de sodio-potasio para mantener la comunicación entre las neuronas.


 La bomba de sodio-potasio es un proceso que existe en casi cada célula, y de hecho  el estómago cuenta con su propia versión llamada bomba protón, que emplea principios similares para mover hidrógeno, potasio y ATPs para mantener el equilibrio durante el proceso de la digestión.

Le puedo decir también que  el riñón realiza 3 funciones de vital importancia para el cuerpo que son filtración de sustancias,  reabsorción de amino ácidos y secreción de desechos, además de mantener el equilibrio de líquidos, electrolitos, la presión arterial y el equilibrio cardiaco y respiratorio.

Por supuesto no estoy tratando de convencerle de que se enamore de su riñón o de su estómago, pero de conocer las increíbles funciones que cada órgano tiene, se daría cuenta de que el cerebro no se desarrollo como órgano privilegiado, pues la comunicación entre células y estructuras, son funciones que cada estructura en el cuerpo lleva a cabo con eficiencia impecable.

¿Cómo se llegó a tal nivel de eficacia biológica?

Vayamos a las células. Las neuronas son particulares debido a que son de las pocas células que no se reproducen, es por ello que no es posible tener cáncer neuronal. ¡Si!, seguramente está por decirme que hay cáncer cerebral, pero este no se desarrolla en las neuronas, sino en las meninges que son tres capas que cubren al cerebro o bien en el tejido conjuntivo.

Al igual que el cerebro, las células se rodean de agua a modo de amortiguador y se comunican por medio del torrente sanguíneo. Se comunican entre ellas a partir de controles autocrino, paracrino, endocrino gracias al servicio de hormonas y proteinas,  todo con el apoyo genético en respuesta al ambiente.

Es ahí donde las investigaciones se están centrando actualmente, en el genoma y el proteome, que ha permitido descubrir los controles homeostáticos y de desarrollo que permiten que las especies, no solo los seres humanos se mantengan sobre la faz de la tierra.

Imagino que ya comencé a marearle, me disculpo por mi pasión por el tema, pero permítanme compartir como es que llegué ahí.

  Escribí un artículo en el que comencé diciendo: “no hay aprendizaje sin cerebro, ni cerebro sin aprendizaje”, sonaba lógico, ¿no?, bueno, un biólogo me escribió diciendo que los priones, que son proteínas, son capaces de manipular las señales de las células y que se transforman creando lo que se llama enfermedades prionicas que a la fecha resultan mortales.

Fue así que desvié mi camino al tema de las proteínas, por supuesto el proteome está de moda, y como ya se ha avanzado buen camino en el tema del genoma, pues fue sencillo encontrar un mar de información. Recordemos que los genes están formados de proteínas, por tanto deberían tener relevancia evolutiva.

Fue así que una tarde, llena de frustración por no poder comprender los mecanismos con los cuales las células se suicidan, proceso que se llama apoptosis, me hice una pregunta clave; ¿cómo llegamos a tal nivel de aprendizaje de nosotros mismos? Porqué aprendemos.

Observando a otras especies, caí en la cuenta que el aprendizaje es un proceso necesario para la pervivencia de las especies, el cual está presente para adaptarse al medio ambiente.

Aquellas especies que se han mantenido sobre la faz de la tierra, es porque han sido capaces de adaptar sus conductas y por ende, aprender.

En este sentido, el aprendizaje no es un proceso que dependa de las escuelas o de planes y programas de estudio, es algo que sucede a pesar de la escuela y de la sociedad.

Es aquí donde voy a pedirle que intente imaginar, cómo surge el aprendizaje, intentemos ir antes del cerebro, y esto puede ser complejo pues el cerebro no puede imaginarse sin el mismo. Pero creo que ahí radica la crisis de las neurociencias, nos hemos centrado demasiado en el cerebro, siendo que hay un principio en ciencia que dice que nada puede ser comprendido a partir de si mismo, y sin embargo hemos insistido en comparar el cerebro con sus propias funciones, aun en situaciones que no pueden reproducirse o generalizarse.

La pregunta primigenia de las neurociencias es: ¿en que momento las conexiones neuronales se convierten en experiencia subjetiva? Esto en español quiere decir que si en todos nosotros tenemos las neuronas y las conexiones especificas para ver el color rojo ¿Entonces porque no todos interpretamos esta imagen de la misma forma?, yo como fotógrafo veo la cualidad de la imagen, un jardinero va a reconocer otras cualidades y una mujer la verá distinta a un hombre.

Así que hagamos un viaje, ¿recuerdan el calendario cósmico de Carl Sagan?, aquí vemos que hubo planeta aun antes de la vida: la primera célula surge en algún día de septiembre, pero los primeros organismos multicelulares surgieron hasta noviembre.

¿Qué paso entre septiembre y noviembre?,  la especulación es que en primer lugar, la vida fue posiblemente un error, de esos de los que a la educación no le gustan, un error que junto un par de moléculas, y esas moléculas, crearon en primer lugar un mecanismo de comunicación, similar a los mecanismos que poseen las células y las neuronas pero recuerden que es la forma más primitiva, y cuando lograron comunicarse, otro error, las reprodujo. A nadie le gusta estar solo en el mundo, ¿verdad?

Esos errores formaron vida, organismos similares probablemente  a los virus y bacterias, capaces de abrirse paso en el mundo sin tener que ir a una escuela a aprender como enfermar o como mutar. Cambian dependiendo de las señales del ambiente y hay que considerar que han existido por mucho, mucho tiempo.

Si miramos de nuevo el calendario, no se ubica sino hasta diciembre 17 el primer vertebrado. Para que haya vertebras, tuvo que haberse formado moléculas de calcio, y un sistema motor.

Mi colega Daniel Yelizarov y yo nos encontramos estudiando la importancia del movimiento en la vida y sobre todo como factor para el aprendizaje, pues nuestra hipótesis es que las especies requieren el movimiento para regular las señales del ambiente.

Cabe resaltar que hay una distancia mucho mayor entre septiembre y noviembre, momento en que las proteínas comenzaron a comunicarse entre ellas sin un cerebro pero con un sistema suficientemente eficaz y veamos como entre diciembre 17 y 20, cuando aparecen los primeros animales con cuatro miembros ya no hay distancia. Para entonces, cabe suponer que ya existe el ADN.

De ahí surgen cerebros diminutos como los de los insectos, que a pesar de su tamaño son capaces de crear conductas especificas capaces de mantenernos despiertos por noches enteras, y de abrirse paso con movimientos motores finos.

El homo erectus, surge hasta las 22:48 del 31 de diciembre…  ¿cómo se produjo este salto? La respuesta puede residir en las bases moleculares, en conformación de las redes neuronales,  la conformación de la neocorteza producto de  la influencia de la cultura

En este sentido se puede decir que la evolución de las redes neuronales contiene información no solo en términos genéticos, sino también una colección de conductas desarrolladas por los antecesores que puede ser comprendida como la cultura

El concepto de cultura surgió de la antropología, buscando abarcar una amplia gama de fenómenos humanos que no pueden atribuirse a la  herencia genética, centrándose específicamente en dos significados: (1) la capacidad humana de clasificar y representar experiencias con símbolos, a partir de la imaginación y la creatividad y, (2) las diferentes maneras en que las personas viven representando su experiencia en el medio ambiente.

Sin embargo, aun para los expertos en redes neuronales, la tarea de explicar los mecanismos del aprendizaje no han sido sencillo, pues como explican Iriki y Taoka, (2012) la evolución cerebral tiene 3 componentes esenciales para el proceso: el primero se refiere al desarrollado por la integración multisensorial (ver, oír, oler, sentir), el segundo implicó la transformación de coordenadas para el control de los movimientos en el espacio habitado que es una función esencial del sistema nervioso (lo que se conoce como nicho ecológico). Pero esta mejora neural no es un evento aislado, ya que permitió al cerebro pasar del procesamiento al resumen de información, mediante la aplicación y reutilización de los principios existentes del procesamiento de información espacial que se adaptó para el sometimiento de las funciones mentales y que en última instancia condujo al desarrollo de la lengua con lo que fue posible comunicar localizaciones o espacios, lo cual dio lugar a un nicho cognitivo que involucra al lenguaje, y la comprensión numérica

Aunado a esto, también fue útil la manipulación de la imagen del cuerpo en el espacio, lo cual se volvió indispensable para el manejo de herramientas, que dio como resultado la aceleración de los vínculos interactivos entre las bases neuronales y cognitivas lo cual dio paso al tercer mecanismo que es el de construcción de herramientas para dar respuesta al contexto diseñando elementos útiles para el cambio ambiental.

Pero el cerebro por si mismo no era capaz de lograr todo eso, ¿qué fue primero? necesitaba un hígado que filtrara las sustancias, y un corazón que le enviara sangre…

Tal vez fue el hígado capaz de filtrar sustancias, o bien el riñón requerido para   absorber que sirven como combustible para las células, o bien los músculos, capaces de movernos.

Para el sistema visual fue importante crear células especializadas, capaces primero de detectar formas, o sombras… comenzamos a detectar movimiento,  si nos quedábamos quietos, seríamos presa fácil de los predadores, por ende hizo falta músculos para mover los ojos.

¿Tal vez fue el oído?, ¡ver no era suficiente!, y cada órgano, cada estructura se fue especializando, creando células especificas para permitir que los seres humanos hicieran crecer sus cerebros. ¿Surgió primero el cerebro?, no hay evidencia de ello, tuvo que ser una proteína, un error y se formó otra, otro error y se comenzaron a comunicar, otro error y se juntaron sólo algunas, las más aptas y formaron el ADN, y descubrieron la necesidad de reciclar, y crearon la mitocondria. Habría que reproducirse y se crearon mecanismos para que eso sucediera, y no sólo eso. Se crearon miles de formas capaces de sobrevivir al ambiente, lo mismo plantas, que anfibios que vertebrados y mamíferos, tantas formas como células distintas hay en el cuerpo humano, algunas reciben y traducen la energía eléctrica, otras se especializan en la energía mecánica y otras que soportan ambientes tan ácidos como las células parietales del estómago.

Tomen en cuenta que no había escuelas ni planes y programas que les dijeran a las células o a los primeros organismos como comportarse. Ni siquiera el cerebro estaba lo suficientemente maduro para dar órdenes, pero si para comunicarse con el resto de los sistemas desarrollados para mantener a la especie con vida.

Luego por otro error, quizá, surgió el cerebro del homo sapiens, capaz de reflexionar sobre si mismo, y luego por un error, surgió el lenguaje. El resto ustedes lo conocen bien.

Es así que podemos llegar a la conclusión de que el aprendizaje es un mecanismo evolutivamente otorgado a todas las especies, incluyendo plantas, bacterias, o virus para sobrevivir sobre la faz de la tierra, de ello dependen nuestras acciones, pero fue la mente humana la única que crea espacios artificiales para aprender. Hasta ahora no hay reportes que los pingüinos emperador manden a sus hijos a Hawaii a aprender como nadar, pero si sabemos que hay especies de pingüinos que se adaptaron al cambio climático y pueden vivir en aguas más templadas.

En este modelo,  hay espacio para la presencia de los más fuertes, o mejor adaptados, capaces de responder, pero no puede estar dado en el sentido estático, sino de constante movimiento y constante aprendizaje, reajustando la información. La mejor forma en que lo puedo explicar es con esta imagen, no es la idea hacer publicidad a los productos, pero piense en un aparato inteligente. Cuando sale de fábrica tiene pre cargados algunos programas, pero nunca se sabe quien los va a comprar ni que uso les puede dar. Hay quienes requieran aplicaciones para trabajar fotografías, o audio y hay quienes sólo los van a usar para hacer y recibir llamadas.

La inteligencia artificial ha comprendido que la adaptación es el paso adelante para mantenerse, es por ello que tenemos una nueva versión o actualización cada seis meses.

El cerebro humano es igual, no resiste los patrones de conducta cerrados. Hemos aprendido, gracias a la epigenética que existen genes abiertos, capaces de interactuar con el ambiente. En este sentido decirle a los niños qué y cómo aprender, crea vicios por los que a veces terminamos etiquetando a los niños.

Espero que continuemos la discusión, no olviden dejar un mensaje en nuestras redes sociales.

Si asi lo desea puede accesar a esta conferencia a través de video: http://youtu.be/pWLue3opgVk?list=UUOogIQrDOxNv4m_93FhUc6Q