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De la Neurociencia
a la
Educación
DR. LUIS ANGEL AGUILAR MENDOZA
De la Neurociencia a la
Educación
• Los contenidos educativos
profesionales de las carreras de
educación, en su mayoría, no
consideran las bases biológicas y del
comportamiento ACTUALES de los
procesos cerebrales y cognitivos.
Premio Nobel
Neuronismo - Reticularismo
Santiago Ramón y Cajal
Petilla, 1852-1934
Camillo Golgi
Brescia, 1843-1926
Neurona
La Neurona
Marcaje intracelular
(Dr. de Felipe, Cajal, CSIC)
Partes de la Neurona: Conexiones entre neuronas.
Técnica de Golgi. (Dr. Valverde, Cajal, CSIC)
Muchas dendritas tienen espinas
¿Que es un célula de Glia?
Son las células no-neuroales
Números de neuronas encefálicas
SNC: 8.612 neuronas
8.612 cél. gliales
8.615 conexiones sinápticas
The Journal of Comparative Neurology
534 F.A.C. AZEVEDO ET AL. 2009
TIPOS DE SINAPSIS
Eléctricas: cuando la señal eléctrica
de una neurona pasa a la siguiente
célula a través del paso directo de
iones
Químicas: cuando la señal eléctrica de
una neurona tiene que ser convertida a
una señal química que vuelve a ser
convertida en una señal eléctrica.
COMO FUNCIONA LA SINAPSIS . CUANDO LLEGA UNA CORRIENTE -POTENCIAL DE
ACCIÓN- POR EL AXÓN EN LA SINAPSIS SE ABREN CANALES DE CALCIO. LA ENTRADA DE
CALCIO ORIGINA LA LIBERACIÓN DEL NEUROTRASMISOR.
Canales de Calcio Voltaje dependientes
NEUROCIENCIA
ESTUDIO CIENTíFICO DEL SISTEMA NERVIOSO
ESTUDIO INTERDISCIPLINARIO DEL SISTEMA NERVIOSO
Y SU MANIFESTACION EXTERNA, EL COMPORTAMIENTO
(DELGADO Y COL. 2002)
SINAPSIS
S.Ramón y Cajal - 1899
Figura 4
NaCl
7 days
Glycerol
7 days
El tratamiento con
glicerol en TG
conduce a la
expresión de
caspasa-3, luego
de 7 los días de
tratados.
Esta expresión todavía
se detecta en animales NaCl
6M
inyección del postglicerol de 6 meses, sin
embargo, tal expresión
se parece ser menos
uniforme.
Hear Res. Aguilar et al 2004
20µm
Glycerol
6M
POTENCIAL DE ACCIÓN
PODEMOS MEDIR EL NUMERO DE POTENCIALES QUE PASAN
POR UNA MEMBRANA EN EL TIEMPO Y RELACIONARLO CON
LA INTESIDAD DEL ESTIMULO.
Potencial de
acción en la
neurona
(colorante
sensible a voltaje)
Registro intracelular de una
neurona modelo.
gNa-gK
Oir palabras
Decir palabras
Ver palabras
Pensar palabras
Zonas del hemisferio cerebral izquierdo vistas lateralmente que se
activan tras escuchar palabras, decirlas, verlas escritas o pensar
sobre ellas. Los colores rojos y amarillos indican las áreas que
consumen más glucosa durante cada una de estas actividades.
POLISOMNOGRAFIA
Evidencia de sueño conductual en Drosophila Melanogaster
SISTEMA NERVIOSO
S.N. PERIFÉRICO
S.N. CENTRAL
ENCÉFALO
CEREBRO
MÉDULA
S.N. SOMÁTICO
S.N. AUTÓNOMO
S.N. SIMPÁTICO
S.N.
PARASIMPÁTICO
CERVICAL
TRONCO
TORÁXICA
CEREBELO
LUMBAR
SACRA
COXÍGEA
NIVELES DE INTEGRACIÓN
ACTIVIDAD NERVIOSA
Nivel medular
• Movimientos de marcha
• Reflejos de retirada
• Regulación local sist. vascular y
peristaltismo intestinal
• Fibras
Sensitivas (raíces dorsales)
Motoras (raíces ventrales)
• Núcleos
Sensoriales (astas dorsales)
Motores (astas ventrales)
Nivel encefálico inferior
(subcortical)
• Tronco del encéfalo, cerebelo y ganglios
basales
• Actividades autónomas
Control respiración
Regulación presión arterial
Equilibrio
Función motora normal
Reflejos alimentación
Conductas emocionales
Respuestas sexuales, dolor y placer
Nivel encefálico superior
(cortical)
• Precisión (memoria)
• Percepción (información sensorial consciente)
• Funciones cognoscitivas (lenguaje, atención)
• Funciones motoras voluntarias
(Estimulación por parte de centros subcorticales)
FUNCIONES DEL SISTEMA NERVIOSO
Detección sensorial
Procesamiento de la Información
Comportamiento
Potencialidades
Sinaptogénesis
Formación de
nuevas sinapsis.
Formación de
nuevas redes
neurales: Cógnitos
Fuster. Rev neurol.2010;50(supl 3)
SISTEMA NERVIOSO
S.N. PERIFÉRICO
S.N. CENTRAL
ENCÉFALO
CEREBRO
MÉDULA
S.N. SOMÁTICO
S.N. AUTÓNOMO
S.N. SIMPÁTICO
S.N.
PARASIMPÁTICO
CERVICAL
DIENCÉFALO
TORÁXICA
TRONCO
LUMBAR
CEREBELO
SACRA
COXÍGEA
Números de neuronas encefálicas
SNC: 8.612 neuronas
8.612 cél. gliales
8.615 conexiones sinápticas
The Journal of Comparative Neurology
534 F.A.C. AZEVEDO ET AL. 2009
Teoría Neuronal
1.- Neurona:Unidad Funcional del Sistema Nervioso
2.- Polarización Funcional y Polarización Trófica
3.- Transformación
1.- Neurona:Unidad Funcional del Sistema Nervioso
04/-gal/Hoechst
O4+
% de cél. E16.5 plplacZ+, tras 5DIV
34  2
O1+
33  1
tubulina-III+

GFAP+

2.- Polarización Funcional
LEY DE POLARIZACIÓN
DINÁMICA
. Esquema de la marcha de las incitaciones motrices voluntarias y
de las sensitivas motrices .Ramón y Cajál - 1902
Polarización Trófica
Transporte axónico retrogrado
de peroxidasa de rabano picante
3.- Transformación
Sistema motor somatico
Sistema motor autónomo
SENSACIÓN
• se refiere a experiencias inmediatas
básicas, generadas por estímulos
simples; es la respuesta de los órganos
de los sentidos frente a un estímulo.
• Es el resultado de la activación de los
receptores sensoriales y de la
intervención del Sistema Nervioso
Central que decodifica los impulsos
nerviosos.
Estimulo
La sensación, no solo consiste en estimular el
órgano sino que la señal nerviosa debe llegar al
SNC.
Procesamiento Cortical
Las Rosas Rojas huelen bien
CA
Rosa Roja
CSS
CSP
Color
Forma
Floral
Aromas
Tálamo
Tálamo
Tálamo
Órgano
Retina
Pituitaria
Procesamiento Cortical
PERCEPCIÓN
• Proceso mediante el cual dotamos de
significado a una sensación. En él la
conciencia
integra
los
estímulos
sensoriales sobre objetos, hechos o
situaciones
y
los
transforma
en
experiencia útil.
• Es un fenomeno psicológico, individual a
cada persona, el cual resulta de la forma
en que organizamos la información
proveniente de los sentidos.
• Mientras la sensación es un fenómeno
casi mecánico, la percepción es un
fenómeno enteramente subjetivo; al
punto que teniendo las mismas
sensaciones, diferentes personas
tendrán percepciones distintas de una
misma realidad.
• La
percepción
puede
ser
contextualizada.
cuando se diseñan materiales educativos es importante procurar
percepciones que estén de acuerdo con la experiencia anterior del
alumno y con su situación presente.
¿ Cómo integramos los estimulos
provenientes del exterior a través de
nuestros sentidos ?
TACTO
GUSTACIÓN
OLFACIÓN
AUDICIÓN
VISIÓN
EQUILIBRIO
PROPIOCEPCIÓN
¿Cual es la naturaleza del sentido del tacto?
¿Dónde se codifica e
integra la información
sensorial del tacto en el
cerebro?
Corteza somatosensorial primaria y
secundaria
La memoria
• Se realiza mediante:
– Formar asociaciones entre elementos
estímulo (implica plasticidad neuronal
constante).
• Existen:
– Memoria a largo plazo
– Memoria a corto plazo
• Alteraciones:
– Amnesia anterograda
– Amnesia retrograda
Finales del Siglo XIX (Ramón y Cajal):
a. Introdujo el concepto de “plasticidad
neuronal” que está basado en cambios
morfológicos-estructurales.
b. “La adquisicion de memoria consiste
basicamente en la modulación de los
contactos sinápticos entre células
nerviosas”.
A
B
Anatomía del Hipocampo
tetanizante
Mecanismo:
Potenciación
Post Tetánica
Apertura del canal NMDA
durante la estimulación
tetánica “deja marca”
permanente en los
mecanismos no NMDA
Activación Compensatoria de
Áreas de la Memoria por Edad
EL ESTUDIO DEL
APRENDIZAJE
Cognitivo
Comportamental
Neuronal
¿ Qué actividades de procesamiento
tienen lugar durante el curso del
aprendizaje, y de qué manera la
información queda representada en la
memoria?
¿ Qué relaciones existen entre las
variables ambientales y los cambios
observables en la conducta?
¿ Qué procesos físicos y químicos
subyacen al aprendizaje y la memoria
en el cerebro Y SISTEMA NERVIOSO?
61
APRENDIZAJE
Cambio relativamente permanente
en la capacidad de realizar una
conducta
específica
como
consecuencia
de la
experiencia
Stephen
B Klein
(Spring 2003).
62
MEMORIA
• Memoria puede concebirse
como
un
conjunto
de
diferentes tipos de información
(ecoica, icónica, episódica..)
• Memoria como proceso de
adquisición, almacenamiento y
recuperación
Benton Underwood (1969, 63
1983)
1.APRENDIZAJE POR CONDICIONAMIENTO CLÁSICO
Aparean estímulos y aparece una nueva conducta
ante la presencia un estimulo
2. APRENDIZAJE OPERANTE
Cons + R
Acción sobre el exterior es reforzado y cambia la
conducta
3. TEORÍA COGNITIVA DEL APRENDIZAJE
64
Neuroplasticidad
Es la capacidad del sistema
nervioso, de adaptarse a los
cambios del medio.
Esto nos indica que el sistema
nervioso no está concluido;
que cambia dinámicamente en
respuesta a la estimulación
sensorial, cognitiva o el
aprendizaje.
Nicholls, 2000
Nav1.6 is in the nodal channel in both PNS and CNS
Sciatic
Optic Nerve
R.Levinson
PLASTICIDAD SINÁPTICA
Son los cambios en la eficacia sináptica
producidos por la actividad persistente y
que pueden suponer la forma de almacenar
memoria en el sistema nervioso.
Vías de retroalimentación neurales
Lorente de Nó
Santiago Ramón y Cajal
(1852-1934)
Donald O. Hebb
(La organización de la conducta)
69
Sinapsis de Hebb:
“ Cuando el axón de una célula A excita lo
suficientemente y de forma repetida ( o
persistente) una célula B se produce un proceso
de crecimiento o de cambio metabólico en una
o ambas células, de forma que cambia la
eficacia de A sobre su conexión con B”
Proceso de Crecimiento
Cambio Metabólico
Eficacia
El aprendizaje de
los escolares
La segunda hipótesis hebbiana postula que las sinapsis cambian su eficacia
con la actividad, entonces se formarán circuitos preferentes (aquellos que
hayan sido activados)
70
71
72
Paradigma reticular
de la Memoria
Cortical
Fuster. Rev neurol.2010;50(supl 3)
Sueño
Consecuencias neurocognitivas
de la deprivación de sueño:
estado de ánimo, rendimiento
cognitivo y función motora.
Función de sueño: Consolidación de
la memoria de largo plazo.
Son sensibles a la pérdida de sueño
los procesos cerebrales de la
atención en la ejecución, memoria y
funciones cognitivas divergentes (
corteza prefrontal)
DESARROLLO Y ENVEJECIMIENTO CEREBRAL
¿Cómo lograr la comunicación
entre educadores y
neurocientíficos en el estudio
del, cerebro, cognición y la
educación?
• Necesidad de la formación de educadores
en conocimientos básicos de la
Neurociencia
• Divulgación de conocimientos
neurocientíficos y de enseñanza
• Formación de educadores que incluyan
categorías de análisis de procesos de desarrollo
infantil.
• Formación de investigadores del área de
neurociencias en teorías, metodologías y
aspectos de la práctica educativa, considerando
las divergencias en el laboratorio y el aula.
VIAS /CIRCUITOS NERVIOSOS
CA
Condicionamiento,
miedo y respuestas
emocionales
Lama paco: Alpaca
CGM
Amígdala lateral
Estriado
CI
COS
DCN
PVCN
NEUROFARMACOLOGIA Y COMPORTAMIENTO: APRENDIZAJE, MEMORIA,
DOLOR,
6,2 kHz
A
CDCI 1
2
3 NCCI
CECI
B
1mm
C
D
Caja de Skinner 10mo día (Ratas sin refuerzo)
Tiempo (minutos)
10
8
6
Rata A
Rata B
4
2
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Conducta (presiona con la pata)
Comportamiento Animal: Zoológico Huachipa
Different Neurons Population Distribution correlates
with Topologic-Temporal Dynamic Acoustic
Information Flow. 2006. Walter Riofrio ,Luis Angel
Aguilar. InterJournal Complex Systems, 1619.
Neurociencia Social. Base de microsistema para un
modelo dinámico ecológico del desarrollo humano en
zonas altoandinas del Perú
Grace Espinoza Pardo 1, 2, Enver Oruro Puma 1, 2,3, Roy Andrade Espinoza1 ,Luis Angel
Aguilar Mendoza 1
Hontanar. FEDIT UPCH. 2010 lima. Peru
Aprendizaje, Memoria y Neuroplasticidad
Luis Angel Aguilar Mendoza PhD.
Autores: Grace Espinoza Pardo (1), Enver Oruro Puma (1), Daniel Carrión (1) Luis A. Aguilar Mendoza (1)
•Laboratorio de Neurociencia y Comportamiento. Facultad de Medicina Alberto Hurtado. Universidad Peruana Cayetano Heredia, Lima, Perú.
[email protected]
1° ESCUELA ANDINA DE
NEUROETOLOGIA
10 al 24 MAYO 2015
Lima – Puerto Maldonado, Perú
Universidad Peruana
Cayetano Heredia
LUIS ANGEL AGUILAR MENDOZA PhD
DIRECTOR AREA DE NEUROCIENCIA
Laboratorio de Neurociencia y Comportamiento-LID
Universidad Peruana Cayetano Heredia
Lima-Perú
[email protected]
WWW.NEUROCIENCIAPERU.ORG