¿CÓMO APRENDE EL CEREBRO?

 

Lo que se conoce como materia blanca en el cerebro, la parte interna de este, forma el cableado que conecta las distintas partes del cerebro para poder conseguir un funcionamiento óptimo de nuestra mente.

   El cerebro es una masa que pesa un poco más de un kilo. La parte de este que realiza las principales funciones se conoce como materia gris, la corteza cerebral, mide aproximadamente 3 milímetros de espesor, se encuentra muy compactada, con dobleces hacia dentro que permiten que se aumente el área de la corteza. El resto se le conoce como sustancia blanca, que está debajo de la corteza y que contiene todo el “cableado” que conecta las distintas partes de la corteza cerebral.

¿Qué son las neuronas?

   Todos hemos visto imágenes de las neuronas, son células muy peculiares, tienen un cuerpo celular, con núcleo, del cual se desprenden extensiones delgadas que sirven para conectar una de estas células con otras. Las que salen del cuerpo celular se conocen como dendritas, pero existen unas extensiones particularmente largas que pueden conectarse a neuronas a distancias mucho mayores que el tamaño de la célula. Estas extensiones se conocen como axones, la longitud promedio de una neurona puede variar de alrededor de 90 cm, aunque la mayoría de los axones alcanzan menos de 2.5 cm.

   Las neuronas se conectan entre sí por medio de uniones celulares llamadas sinapsis. Estas uniones tienen la capacidad de trasmitir el impulso eléctrico de una neurona a la siguiente por medio de señales. Esta señal viaja de las terminaciones del axón a las dendritas de la neurona siguiente. 

¿Cómo se almacenan los recuerdos, las emociones, las imágenes en nuestro cerebro?

   Se ha demostrado que las neuronas, para guardar un recuerdo, vuelve fuerte las sinapsis entre un grupo de ellas. Esto es como un circuito eléctrico que se encuentran en las computadoras. Cada vez que se tiene un recuerdo, ese grupo de neuronas, con sus uniones muy fuertes, se activan.

   Pero resulta que fortalecer una sinapsis no puede producir un recuerdo por sí solo, excepto por los reflejos más elementales en circuitos simples. Se necesitan grandes cambios en toda la extensión del cerebro para crear una memoria coherente. Ya sea que esté recordando la conversación de anoche con los invitados a la cena o usando una habilidad adquirida como andar en bicicleta, la actividad de millones de neuronas en muchas regiones diferentes de su cerebro debe vincularse para producir una memoria coherente que entrelaza emociones, imágenes, sonidos, olores, secuencias de eventos y otras experiencias almacenadas. Debido a que el aprendizaje abarca tantos elementos de nuestras experiencias, debe incorporar diferentes mecanismos celulares más allá de los cambios que ocurren en las sinapsis. Este reconocimiento ha llevado a la búsqueda de nuevas formas de entender cómo se transmite la información, como se procesa y como se almacena en el cerebro para lograr el aprendizaje. En los últimos 10 años, los neurocientíficos se han dado cuenta de que la icónica "materia gris" que forma la superficie exterior del cerebro, no es la única parte del órgano involucrado en la inscripción de un registro permanente de hechos y eventos para su posterior recuperación y reproducción. Resulta que las áreas debajo de la superficie también juegan un papel fundamental en el aprendizaje.

   Los métodos de imágenes por resonancia magnética ahora permiten a los investigadores ver a través del cráneo de una persona y examinar la estructura del cerebro cuando se encuentra activo. Al examinar las imágenes por resonancia magnética, los investigadores comenzaron a notar diferencias en la estructura cerebral de individuos con habilidades específicas altamente desarrolladas. Los músicos, por ejemplo, tienen regiones más gruesas de corteza auditiva que los no músicos. Al principio, los investigadores supusieron que estas sutiles diferencias debían haber estado presentes desde el nacimiento y predispuesto a los clarinetistas y pianistas a sobresalir en sus habilidades. Pero la investigación posterior encontró que el aprendizaje cambia la estructura del cerebro.

   También se demostró aumentos en el volumen de materia gris en los cerebros de los estudiantes de medicina después de estudiar para un examen.

No solo la corteza sufre cambios en el aprendizaje

   La conciencia surge de la corteza cerebral, por lo que esta capa de materia gris es donde la mayoría de los investigadores esperaban encontrar modificaciones inducidas por el aprendizaje. Pero debajo de la capa superficial, miles de millones de haces de axones (fibras nerviosas) muy compactos, conectan neuronas en la materia gris en forma de circuitos.

   Estos haces de fibras son de color blanco porque los axones están recubiertos con una sustancia grasa llamada mielina, que actúa como aislamiento eléctrico y aumenta la velocidad de transmisión entre 50 y 100 veces.

¿Cómo influye la mielina en el proceso de aprendizaje?

   Según avanzaron los estudios del cerebro, se descubrió que, en el proceso de aprendizaje, no solo en áreas de la corteza se sufría cambios, sino también en las áreas blancas debajo de la corteza. Entonces se miró a la capa de grasa que sirve de aislante a los axones y a la cual se le llama mielina.

   El aislamiento de mielina está formado por capas de membrana celular envueltas alrededor de axones como cinta aislante. En el cerebro y la médula espinal, las células gliales en forma de pulpo (oligodendrocitos) envuelven los axones con mielina. Muchos oligodendrocitos agarran un axón y envuelven capas de mielina a su alrededor en segmentos. El pequeño espacio entre dos segmentos de mielina expone una sección de un micrón de axón desnudo donde se concentran los canales iónicos que generan impulsos eléctricos. Estos espacios, conocidos como los nodos de Ranvier, actúan como repetidores bioeléctricos para transmitir un impulso eléctrico de un nodo a otro por el axón. La velocidad de transmisión de los impulsos aumenta a medida que se envuelven más capas de mielina alrededor del axón, protegiéndolo mejor contra la pérdida de voltaje. Además, a medida que un nodo de Ranvier se aprieta con más fuerza por los segmentos de mielina adyacentes, se inicia un impulso eléctrico más rápidamente porque lleva menos tiempo cargar la cantidad más pequeña de membrana nodal al voltaje que hace que los canales iónicos se abran y generen un impulso.

 

 

TRANSMISIÓN DE SEÑAL

   Se han logrado identificar muchos neurotransmisores y otras moléculas de señalización que transmiten a la glía la presencia de actividad eléctrica en el axón para estimular la mielinización. Se ha demostrado que cuando se activa una neurona, los neurotransmisores se liberan no solo en las sinapsis, sino también a lo largo del axón. Descubrimos que los "tentáculos" de los oligodendrocitos parecidos a pulpos exploran secciones desnudas de axones en busca de neurotransmisores que se liberen de la activación de axones. Cuando un solo tentáculo toca un axón que está disparando, forma un contacto de "soldadura por puntos", que permite la comunicación entre el axón y el oligodendrocito. El oligodendrocito comienza a sintetizar mielina en ese lugar y envolverla alrededor del axón.

   Entonces, puede ser que a medida que una persona aprende a tocar una canción en el piano, los axones desnudos se envuelven con mielina o el volumen de las vainas existentes aumenta en circuitos que se activan repetidamente durante la práctica, lo que acelera el flujo de información a través de las redes cerebrales. Luego, la nueva mielina aparece en una resonancia magnética como cambios en los tractos de materia blanca en partes del cerebro que son necesarios para la interpretación musical.

   Varios laboratorios han verificado recientemente que los potenciales de señales neuronales estimulan la mielinización de estas áreas expuestas de los axones. También se demostró que cuando se evita la formación de nueva mielina, los ratones son más lentos para aprender a correr sobre una rueda sin algunos de sus peldaños.

   La mielina que ya se ha formado en los axones debe espesarse o adelgazarse de manera controlada para acelerar o frenar la transmisión de las señales.