Plasticidad cerebral y aprendizaje

Las neuronas y la sinapsis.

El sistema nervioso experimenta cambios estructurales y funcionales, los cuales se manifiestan en el número de contactos sinápticos que forman circuitos nuevos como resultado de la experiencia o como resultado de la reparación de algún daño, a través de factores tróficos u hormonales. A este proceso que es una de las propiedades fundamentales del sistema nervioso se le conoce como plasticidad neuronal.

Las conexiones nerviosas:

Las conexiones interneuronales o sinápticas, en el cerebro humano se han calculado en aproximadamente cien trillones. Estas conexiones están agrupadas en serie y en paralelo, en ellas se establecen las bases físicas de la velocidad y sutileza de operación del cerebro y hacen posible las diferentes funciones del sistema nervioso, entre ellas la capacidad de agregar información a los programas mentales a lo cual denominamos aprendizaje.

La plasticidad no depende sólo de los genes:

Desde hace algunos años se conoce que la plasticidad neuronal no depende estrictamente hablando de la información hereditaria, los genes no determinan el número de conexiones sinápticas, ni la cantidad de receptores para hormonas o neurotransmisores ni el sitio de expresión de los ligandos celulares para estas sustancias, esto hace posible que no existan dos cerebros iguales, aun en gemelos idénticos.

Factor de crecimiento neuronal:

Uno de los factores tróficos, que hacen posible la estructuración de las uniones interneuronales y el que determina si es en serie o paralelo el circuito, la longitud de las fibras que forman el circuito y si son aisladas (mielinizadas) o no mielinizadas es el factor de crecimiento neural que fue identificado por Rita Levi-Montalcini y Víktor Hamburger. Recientemente se han aislado y caracterizado otros muchos factores tróficos neuronales que participan en los procesos de plasticidad-aprendizaje que son liberados como respuesta a influencias ambientales y mentales. De acuerdo a estos hallazgos es posible que uno mismo sea capaz de determinar su propia plasticidad neural y que cada quien decida cuanto aprende.

Efecto de la estimulación sensorial

Otro de los factores que participa en los cambios estructurales del cerebro es la función sináptica que es resultado de los eventos químicos y eléctricos que generan los potenciales de acción, estos potenciales de acción pueden aumentarse o disminuirse dependiendo de la frecuencia y de la magnitud de los estímulos a los que el individuo se exponga, es decir, la experiencia y la actividad mental son muy importantes en los procesos de plasticidad neuronal. Estos procesos son de gran interés en las neurociencias, ya que representan los mecanismos mediante los cuales se llevan a cabo el aprendizaje y la memoria. Uno de los cambios más significativos que establece la repetición de eventos y la actividad cognitiva es la generación de potenciales eléctricos en la membrana postsináptica, como resultado del aumento en la duración de la respuesta de la neurona presináptica a estímulos sensoriales. La estimulación sensorial repetida logra que los transmisores nerviosos se liberen en forma considerable, como respuesta a cambios en las concentraciones de iones que se encuentran dentro y fuera de la célula, entre los iones de mayor importancia para inducir esta liberación, se encuentran el calcio, potasio, sodio y cloro entre otros. Sin embargo, a pesar de que la repetición es fundamental para el aprendizaje, este debe de ser siempre novedoso y producir una excitación rápida, ya que cuando un estímulo se repite constantemente, genera excitaciones lentas y la respuesta neuronal desaparece en forma gradual, produciéndose lo que se conoce como habituación.

Iones y habituación:

El fenómeno de habituación, se relaciona con una disminución en la liberación de los neurotransmisores en las neuronas presinápticas debido a una menor concentración y permeabilidad de iones, particularmente del calcio. Las concentraciones celulares de calcio normalmente disminuyen por un bloqueo de los canales que regulan su entrada a la célula. La inactivación de los canales de calcio pueden ser a corto plazo o prolongarse si el mismo estímulo se repite, traduciéndose en la generación de un reforzamiento negativo.

Sensibilización:

Este proceso fisiológico de la célula o de un individuo, es el resultado de la ocurrencia prolongada de respuestas aumentadas en la neurona postsináptica después de un estímulo. Los estímulos dolorosos son particularmente efectivos para este fin, la sensibilización puede ocurrir como respuesta transitoria a una estimulación o puede reforzarse mediante la utilización de un estímulo nocivo o doloroso. Este tipo de estímulos inducen descargas muy importantes de neuronas que liberan serotonina y que finalizan en neuronas presinápticas que inducen memoria de corto y largo plazo, dependiendo de la magnitud y frecuencia del estímulo. Los estímulos de baja frecuencia y magnitud, inducen cambios iónicos y la activación de sistemas de segundos mensajeros como el AMPcíclico y son capaces de generar aprendizajes y memorias a corto plazo, en cambio, estímulos de más frecuencia y magnitud inducen síntesis de proteínas, aumento y crecimiento de las neuronas pre y postsinápticas y longitud de sus fibras y circuitos. Estos eventos se pueden aumentar mediante la inducción de potenciales rápidos y persistentes, o mediante una estimulación breve y repetida con rapidez. Este tipo de potenciación dura varios días y es consecuencia del aumento del calcio y de la liberación de transmisores, aparentemente este fenómeno ocurre con mayor frecuencia en el hipocampo donde radican los procesos de memoria y aprendizaje.

Conclusiones:

De acuerdo a lo anteriormente expuesto, el estímulo y sus características son fundamentales para que el cerebro realice funciones de plasticidad que le permitan aprender sin fin, pero es muy importante que el estímulo siempre sea novedoso, excitante, y placentero para que induzca acumulo de información para evitar el dolor y obtener placer. Por otra parte es también importante considerar que el proceso de plasticidad y aprendizaje se realiza en forma estructurada mediante estímulos de duración breve y repetidos con rapidez ya que este tipo de estímulos genera liberación de hormonas que interactúan con neurotransmisores en el cerebro, particularmente en el hipocampo donde se establece la memoria y el aprendizaje que son los moduladores de la plasticidad. Finalmente es importante recordar que la exposición constante a estímulos novedosos o la actividad física y mental durante la vida, son factores que previenen significativamente el endurecimiento del cerebro, que se traduce como la incapacidad para aprender y la perdida progresiva de la información de los programas mentales. Es decir, si queremos evitar enfermedades cerebrales degenerativas, como el parkinson y el alzheimer es necesario conservar la plasticidad de nuestro cerebro, mediante la exposición a estímulos sensoriales novedosos y la actividad física y mental que induzcan aprendizajes.

Enrique Canchota Martínez: 

Es Médico Endocrinólogo. Profesor e Investigador de la Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa y Profesor de Anatomía Humana de la Facultad de Medicina de la UNAM. Su Área de interés son los mecanismos de acción de las hormonas en el cerebro. 

E-mail enriquecanchola@yahoo.com.mx

Bibliografía:

• Levi-Montalcini R. The nerve-Growth factor. Adv. Biochem. Psychopharmacol 15: 237-250. 1976.
• Carlson N.R. Fundamentos de Psicología Fisiológica.
• Editorial Prentice-Hall Hispanoamericana. 1996.
• Smith A. La Mente . Salvat Editores, S. A
• Barcelona, España 1986