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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