Neuronas, sinapsis y redes neuronales
Las neuronas, como otras células, tienen un cuerpo celular (llamado soma). El núcleo de la neurona se encuentra en el soma. Las neuronas necesitan producir muchas proteínas y la mayoría de la proteínas neuronales se sintetizan en el soma.
Las funciones básicas de una neurona
Si piensas en los papeles de los tres tipos de neuronas, puedes hacer la generalización que todas las neuronas tienen tres funciones básicas. Estas son:
- Recibir señales (o información).
- Integrar las señales recibidas (para determinar si la información debe o no ser transmitida).
- Comunicar señales a células blanco (músculos, glándulas u otras neuronas).
Tipos de neuronas
De acuerdo con sus funciones, las neuronas que se encuentran en el sistema nervioso humano se pueden dividir en tres tipos: sensoriales, motoras e interneuronas.
Neuronas sensoriales
Las neuronas sensoriales recaban información sobre lo que está sucediendo dentro y fuera del cuerpo, y la llevan hacia el SNC para que se pueda procesar. Por ejemplo, si recoges un trozo de carbón caliente, las neuronas sensoriales que tienen terminaciones en las yemas de tus dedos transmiten la información al CNS de que el carbón está muy caliente.
Neuronas motoras
Las neuronas motoras obtienen información de otras neuronas y transmiten órdenes a tus músculos, órganos y glándulas. Por ejemplo, si recoges un trozo de carbón caliente, las neuronas motoras que enervan los músculos de tus dedos causarían que tu mano lo soltara.
Interneuronas
Las interneuronas, que solo se encuentran en el SNC, conectan una neurona con otra. Este tipo de neuronas recibe información de otras neuronas (ya sean sensoriales o interneuronas) y transmiten la información a otras neuronas (ya sean motoras o interneuronas).
Por ejemplo, si recoges un trozo de carbón caliente, la señal de las neuronas sensoriales en las yemas de tus dedos viajaría a las interneuronas de tu médula espinal. Algunas de estas interneuronas señalarían a las neuronas motoras que controlan los músculos de tus dedos (para soltar el carbón), mientras que otras transmitirían la señal por la médula espinal hasta las neuronas en el cerebro, donde se percibiría como dolor.
La sinapsis es el proceso mediante el cual las neuronas se comunican entre sí para transmitir información. La sinapsis es esencial para nuestro funcionamiento, para poder sentir, pensar y actuar.
La sinapsis permite que las señales eléctricas se transmitan de una neurona a otra para que de esta manera podamos llevar a cabo cualquier función.
La comunicación entre neuronas se inicia cuando la neurona emisora “dispara” un impulso eléctrico, es decir, un potencial de acción. Esto hace que se libere un neurotransmisor que viajará a través del axón de la primera neurona hasta llegar a la hendidura sináptica, dónde se produce la sinapsis. El neurotransmisor atravesará este espacio hasta unirse a la neurona receptora a través de la dendrita, lo que provocará un potencial de acción en la neurona receptora.
Los diferentes neurotransmisores juegan papeles distintos en el funcionamiento cerebral. Por ejemplo, la dopamina está implicada en la recompensa y el placer. La serotonina interviene en la regulación del estado de ánimo, el apetito y el sueño. El GABA juega un papel muy importante en el control de la excitación y la ansiedad.
En la sinapsis también están implicados los neuromoduladores y los neuropéptidos. Estas moléculas modulan la liberación de neurotransmisores y la sensibilidad de los receptores, lo que puede tener efectos importantes en la función cerebral.
Tipos de sinapsis
Conocemos dos tipos de sinapsis en función de cómo se envía el mensaje:
- La sinapsis eléctrica: es una conexión física entre las neuronas que permite que las señales eléctricas se propaguen directamente de una neurona a otra.
- La sinapsis química: es el tipo más común de sinapsis, en el que los neurotransmisores se liberan en la hendidura sináptica para comunicar información entre las neuronas. Existen dos tipos de sinapsis químicas:
- La sinapsis excitatoria es aquella que provoca un aumento en el potencial de acción de la neurona postsináptica. Las sinapsis excitatorias son fundamentales para el aprendizaje y la memoria.
- La sinapsis inhibitoria es aquella en la que la liberación de neurotransmisores disminuye el potencial de acción de la neurona postsináptica. Las sinapsis inhibitorias son esenciales para controlar la actividad neuronal y para prevenir la sobreexcitación de las neuronas.
Las redes neuronales son modelos simples del funcionamiento del sistema nervioso. Las unidades básicas son las neuronas, que generalmente se organizan en capas, como se muestra en la siguiente ilustración.
Una red neuronal es un modelo simplificado que emula el modo en que el cerebro humano procesa la información: Funciona simultaneando un número elevado de unidades de procesamiento interconectadas que parecen versiones abstractas de neuronas.
Las unidades de procesamiento se organizan en capas. Hay tres partes normalmente en una red neuronal : una capa de entrada, con unidades que representan los campos de entrada; una o varias capas ocultas; y una capa de salida, con una unidad o unidades que representa el campo o los campos de destino. Las unidades se conectan con fuerzas de conexión variables (o ponderaciones). Los datos de entrada se presentan en la primera capa, y los valores se propagan desde cada neurona hasta cada neurona de la capa siguiente. al final, se envía un resultado desde la capa de salida.
La red aprende examinando los registros individuales, generando una predicción para cada registro y realizando ajustes a las ponderaciones cuando realiza una predicción incorrecta. Este proceso se repite muchas veces y la red sigue mejorando sus predicciones hasta haber alcanzado uno o varios criterios de parada.
Al principio, todas las ponderaciones son aleatorias y las respuestas que resultan de la red son, posiblemente, disparatadas. La red aprende a través del entrenamiento. Continuamente se presentan a la red ejemplos para los que se conoce el resultado, y las respuestas que proporciona se comparan con los resultados conocidos. La información procedente de esta comparación se pasa hacia atrás a través de la red, cambiando las ponderaciones gradualmente. A medida que progresa el entrenamiento, la red se va haciendo cada vez más precisa en la replicación de resultados conocidos. Una vez entrenada, la red se puede aplicar a casos futuros en los que se desconoce el resultado.
Se estima que durante la adolescencia es cuándo se produce la mayor poda neuronal, de manera que se pierde cerca de la mitad de las conexiones sinápticas o neuronales en algunas regiones del cerebro, siendo bastante inferior en otras. Por otro lado, se produce un incremento notable con respecto a la infancia de la producción de mielina, lo que facilita ese aumento en la velocidad del flujo de la información a través de las conexiones sinápticas.
Hay investigaciones que afirman que la poda neuronal ayuda a que cuando las personas llegan a la adolescencia se produzca un “recableado” de las conexiones sinápticas en patrones similares a los que tienen en la etapa adulta. De esta forma las conexiones sinápticas aprenden a funcionar con una mayor sincronización, por lo que la eficiencia cerebral se ve aumentada y también el cerebro necesitará consumir menos energía para funcionar correctamente.
Por decirlo de una manera sencilla, vamos a imaginar que las conexiones neuronales o sinápticas constituyen un mapa de carreteras o gps. Pues bien, cuando en nuestros primeros años de vida nuestras conexiones sinápticas son elevadamente superiores a las que vamos a necesitar durante nuestra etapa adulta y es por ello que durante nuestro proceso de crecimiento y aprendizaje se van fortaleciendo esas rutas que utilizamos con frecuencia, mientras que las que no utilizamos son destruidas y así se forman atajos para transmitir la información a través de nuestro circuito neuronal. De esta manera nuestro cerebro se vuelve más eficiente.
Sin embargo, también cabe destacar que no solamente se produce una poda neuronal de aquellas conexiones sinápticas que no son utilizadas. Puesto que la plasticidad cerebral se ha demostrado que se produce a lo largo de toda la vida y, más aún, durante estos primeros años, donde se adquieren innumerables conocimientos, también se produce una sinaptogénesis o formación de conexiones sinápticas.
La dopamina es el neurotransmisor necesario para que ocurra el aprendizaje en los seres humanos ya que nos incita a descubrir, explorar y a abrir nuestra mente a lo nuevo. Desde el segundo semestre de vida, la dopamina se produce para estimular el juego, el entusiasmo, la iniciativa a la acción, la curiosidad, el deseo de explorar, la audacia y el atreverse.
Hay al menos tres estrategias que podemos realizar o favorecer para que nosotros y nuestros estudiantes produzcan dopamina:
- La alimentación saludable, gracias a ella recibimos los nutrientes que necesitamos para desarrollarnos. Alimentos como la espinaca, la palta, los tomates, los plátanos y ciruelas, el germen de trigo, el queso mozzarella.
- Metodologías de clase que inviten a descubrir, crear y explorar e indagar.
- El buen humor con que nos relacionamos con los niños(as) o adolescentes, estimularlos y valorarlos genuinamente.
Para aprender, las personas necesitamos serenidad, emoción que surge cuando nos sentimos amados y protegidos. Es en este contexto cuando, sumado a los otros componentes, nuestros cerebros pueden producir niveles sanos de dopamina y así alcanzar aprendizaje.
Plasticidad cerebral. creatividad e innovación didáctica
Quizá la creatividad es uno de los mejores ejemplos, a veces metafóricos, a veces reflejo, de lo que significa plasticidad cerebral o neuroplasticidad. La plasticidad cerebral es una capacidad dinámica de cambio; o dicho de manera más formal, es una propiedad emergente del proceso de comunicación de las neuronas que modula las formas de cómo el cerebro, percibe, aprende o se adapta. Esto es lo que explica, en buena medida, la gran capacidad de aprender del cerebro e incluso permite, en el caso de algunas lesiones cerebrales, que otras áreas del encéfalo realicen las funciones del área lesionada. O bien, si el área especializada no puede procesar la información para la cual está programada, quizá pueda realizar otro tipo de procesamiento. Por ejemplo, en los ciegos, las áreas para la visión pueden llegar a procesar tacto, audición e incluso procesamiento verbal.
No hay, a la fecha, abundancia de información que trate de relacionar a la plasticidad neuronal con la creatividad. Esta relación no sólo es simbólica, metafórica; es probablemente causal. Una posible hipótesis de investigación es que las personas creativas tienen más plasticidad. Y lo más probable es que esta relación causal sea bidireccional. Mayor plasticidad se transforma en mayor creatividad, mayor creatividad se transforma en mayor plasticidad.
La mayoría de las aproximaciones a la creatividad convergen en sustentar que ésta tiene dos cualidades definitorias: originalidad y relevancia. Estas cualidades pueden ser observadas como parte del proceso de crear o como características del producto creativo. La originalidad, a veces vista como el surgimiento novedoso y repentino de una idea, difícilmente puede ser una forma de aparición espontánea. Lo que muchos ven como un cambio súbito, en realidad es producto asociaciones de ideas, largamente trabajadas y con una buena dosis de experiencia en un campo determinado. E
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