BASES NEUROBIOLÓGICAS DEL APRENDIZAJE

BASES NEUROBIOLÓGICAS DEL APRENDIZAJE Jesús Flórez 

Laboratorio de Neurobiología del Desarrollo Departamento de Fisiología y Farmacología Facultad de Medicina, Universidad de Cantabria, Santander 

El aprendizaje es la piedra angular del desarrollo. Exige que el sistema nervioso sea modificado de forma estable por los estímulos ambientales que recibe, lo cual se consigue merced a la propiedad de la plasticidad. Las formas de aprendizaje son muy variadas y en ellas participan estructuras muy diversas del sistema nervioso central. En la especie humana cobra particular relevancia el desarrollo del neocórtex y de las áreas corticales de asociación, especialmente de la corteza prefrontal; participan también de forma muy importante en determinadas formas de memoria el hipocampo, los núcleos basales telencefálicos y el cerebelo. Los procesos de atención y de memoria –a corto y largo plazo, declarativa y no declarativaconsti constituy tuyen en la base base fundam fundament ental al del aprend aprendiza izaje je y de la activi actividad dad cognit cognitiva iva.. Pero Pero el conoci conocimie miento nto es modulado intensamente también por la actividad emocional. Las modernas técnicas de neuroimagen utilizadas durante la realización de tareas con buenos planteamientos neuropsicológicos han implementado ampliamente nuestro conocimiento sobre la actividad inte integr grad adaa del del cere cerebr bro. o. Asim Asimis ismo mo,, se ha avan avanza zado do nota notabl blem ement entee en el anál anális isis is de los los meca mecani nism smos os moleculares que forman la base del aprendizaje, tales como la potenciación sináptica a largo plazo y la función de los genes de activación inmediata y de activación tardía.

BASES NEUROBIOLÓGICAS DEL APRENDIZAJE

I.- LAS BASES ESTRUCTURALES La vida de un ser humano se desarrolla merced a su capacidad de incorporar actividades aprendidas, sobre una base fundamental fundamental de actividades actividades innatas. innatas. Unas y otras dependen dependen del funcionami funcionamiento ento del sistema sistema nervioso. El aprendizaje se convierte, pues, en la piedra angular del desarrollo. El aprendizaje exige que el sistema nervioso pueda ser modificado en función de los estímulos que recibe, y no menos importante, que las modificaciones permanezcan de forma estable. Es evidente que hay formas diferentes de aprendizaje y todos somos conscientes de que no es lo mismo aprender una tarea manual que elaborar o comprender un razonamiento matemático, o predecir  con garantía la evolución de un proyecto. Por consiguiente, las diversas formas de aprendizaje se adquieren mediante la puesta en acción de distintos procesos cognitivos que tienen su base en el sistema nervioso y que utilizarán, también, áreas y estructuras diferentes del cerebro y cerebelo.

1.- El ejemplo de una actividad cognitiva elemental A título de ejemplo, resulta útil analizar mediante monitorización funcional con la técnica de tomografía por  emis emisión ión de posi positr tron ones es (PET (PET)) las áreas áreas cere cerebr bral ales es que que entr entran an en acti activi vidad dad cuand cuando o se ejec ejecut utan an acci accione oness aparentemente tan sencillas como reconocer una palabra escrita u oída, o al producir otra palabra relacionada con la anterior (Posner y Raichle, 1994)(fig. 1). Supongamos que una persona está mirando una señal sencilla situada en el centro de la pantalla de un ordena ordenador dor,, por ejempl ejemplo o una pequeñ pequeña a cruz. cruz. Está Está en una situaci situación ón basal, basal, de reposo reposo,, de mínima mínima vigilanc vigilancia. ia. A continuación se le pide que ejecute cuatro tareas diferentes. En las dos primeras se le presentan palabras de forma pasiva, bien visual (en pantalla), bien auditiva (por auricular), pero el sujeto sólo tiene que procesarlas y reconocerlas sin mencionarlas: tareas sensoriales. En la segunda tarea el sujeto tiene que repetir verbalmente la palabra que ve u oye: tarea de ejecución. Y en la cuarta tiene que pensar y nombrar un verbo que se refiera a la palabra vista u oída: si ve “galleta” dice “comer”: tarea asociativa. asociativa. Veamos ahora como responde y actúa el cerebro durante durante la realización de estas tareas. Figura 1. Imágenes de cerebro tomadas por tomografía por emisión de positrones (PET), a personas que realizaban

tareas de ver la palabra (primer panel), oírla (segundo panel), vocalizarla (tercer panel), emitir un verbo relacionado

con ella (cuarto panel). La imagen de la izquierda en cada panel muestra la superficie del hemisferio cerebral izquierdo, y las líneas horizontales indican el plano de sección tomográfica horizontal en el que se toma la imagen: Z = 40, 20, -12 y –20. Para cada sección horizontal, la parte pa rte anterior del cerebro es la superior y la parte posterior es la inferior. Para comprender el significado de las imágenes, léase el texto.

En las dos primeras tareas sensoriales, las áreas que entran en activación son las visuales primarias y secundarias para el estímulo visual, y las auditivas primarias y secundarias para el estímulo auditivo (fig. 1a y 1b). Ahora bien, si en lugar de presentar una palabra pronunciable (p. Ej., “tabla”) se presenta otra impronunciable (p. Ej.,”blta”), las áreas activadas son distintas: loa pronunciable activa, además, una región en la superficie interna de la corteza occipital izquierda que no lo hace cuando la palabra resulta impronunciable. Esto quiere decir que el cerebro maneja la información visual que tiene aspecto de lenguaje de forma distinta a como lo hace cuando no la tiene. Pero para ello el cerebro habrá tenido que aprender a discernir entre lo que es y lo que no es lenguaje, y adscribir a determinadas áreas aquello que es reconocible como lenguaje. Lo mismo sucede con la información auditiva: la audición de palabras reales activa áreas á reas cerebrales (p. Ej., la de Wernicke) que no son activadas por sonidos o tonos puros sin contenido lingüístico. En la tercera tarea (ejecutiva) en la que el sujeta menciona en voz alta la palabra que ve en la pantalla, además de las áreas activadas por la visión se estimulan las que están implicadas en funciones motoras (fig. 1c): la corteza motora primaria de ambos hemisferios, la corteza motora suplementaria, la porción media del cerebelo, y la corteza insular. Pero no se activan activan áreas relacionadas con el lenguaje(broca, Wernicke). En la cuarta tarea (de asociación) en la que el sujeto tiene que acceder al significado de la palabra y encontrar un verbo relacionado con ella, es decir, una tarea eminentemente mental, se activan varias estructuras que se distribuyen ampliamente desde el polo frontal hasta el polo más posterior del lóbulo temporal, e incluso el hemisferio derecho del cerebelo (fig. 1d) . En la corteza prefrontal izquierda se activa una extensa área que incluye la de Broca; realmente, la corteza frontal queda implicada cuando hay que hacer uso del conocimiento que uno tiene para guiar la conducta. También se activa la corteza cingulada anterior , que interviene ampliamente en los procesos de atención en su función ejecutiva, como más adelante se verá. En el lóbulo temporal posterior izquierdo también se activa una zona distinta a la de Wernicke.. Por último, participa el hemisferio derecho del cerebelo; el cerebelo regula

la actividad motora pero en este caso da la impresión de que dirige la selección consciente del verbo apropiado, una función eminentemente cognitiva. Este ejemplo muestra, en primer lugar, en qué grado se han especializado diversas áreas y núcleos del sistema nervioso según las tareas que deben ejecutar; pero sobre todo resalta cómo, para determinadas tareas cognitivas, han de intervenir áreas distintas y distantes, cada una de las cuales aporta su particular especialización para la ejecución final. Pero el experimento que acabo de presentar aún nos proporciona mayor información. Cuando el sujeto es entrenado durante varios minutos para producir verbos relacionados con las palabras que se les muestran, la áreas que inicialmente se activaban, antes descritas, dejan de hacerlo y sólo se activa la corteza insular. Si de pronto se le cambian las palabras para las que estaba entrenado y se ponen otras nuevas, vuelven a activarse las mismas áreas que al principio. Esto indica que la práctica puede hacer cambiar la utilización de las diversas áreas cerebrales para determinadas funciones, lo que significa que unas se utilizan durante el proceso de aprendizaje y dejan de hacerlo( quedan inhibidas) cuando la tarea ya está aprendida, pasando la actividad entonces a depender de otras regiones cerebrales.

2.- Áreas asociativas de la corteza cerebral 2.1 La corteza parietal Para que el cerebro pueda elaborar una conducta, es preciso que previamente sea capaz de analizar toda la información sensorial que le llega, y que lo haga de modos diversos y contrastados. Esto forma parte de lo que denominamos conocimiento. Pues bien, buena parte del análisis de la información se realiza en la corteza parietal, concretamente en su porción posterior, porque es allí donde convergen las aferencias sensoriales en sus diversas modalidades somatosensorial general, visual y auditiva(fig. 2 ). Figura 2 

2.1.1 Estructura y función La corteza parietal posterior recibe aferencias múltiples de las áreas primarias y secundarias correspondientes a las diversas modalidades sensoriales(somatosensorial, auditiva, visual), así como los núcleos pulvinares del tálamo. A su vez, emite conexiones abundantes a la corteza prefrontal (el gran centro asociativo terciario motor), a la corteza temporal, al hipocampo y a otras estructuras subcorticales (estriado, mesencéfalo,

médula espinal). Es importante destacar que la información sensorial que recibe el lóbulo frontal pasa por el filtro y la integración del lóbulo parietal. Lo primero que debe hacer la corteza parietal es contrastar y combinar la información que le llega, cada una con su modalidad característica. De ahí surgirá una determinada percepción en la que quedan combinadas, estructuradas y, por así decir, jerarquizadas las distintas modalidades. En segundo lugar, es preciso construir para la información un sistema coordinado especial, en donde se sient5an representados el mundo visual y el mundo somático espacial. Esta localización espacial que realiza la corteza parietal es importante, porque no basta con identificar los objetos; es preciso ubicarlos en el espacio y en relación con la propia persona. Igualmente, es función suya valorar los cambios de posición que constituyen el movimiento. La corteza parietal interviene también en el reconocimiento y, quizás, en la producción de estímulos abstractos, por todo lo cual es posible que participe en la manipulación de las coordenadas espaciales con que se suelen enmarcar los estímulos abstractos. La actividad de las áreas parietales es asimétrica. Y así, la del hemisferio izquierdo está especializada en el procesamiento de la información simbólica y analítica –p.ej., la comprensión del lenguaje y la comprensión aritmética o del cálculo-. La del hemisferio derecho está relacionada con la apreciación espacial de la información visual, auditiva y somatosensorial, de forma que a partir de esa información alcanza la apreciación espacial y es capaz de recrearla desde diversas perspectivas. Las áreas parietales no están sólo implicadas en el procesamiento de la información sensorial y espacial, sino que contribuyen también a modular la ejecución, es decir, el movimiento y la posición en el espacio. De ahí que la lesión de estas áreas produzca también dificultades para el dibujo, para la composición o ensamblaje de piezas, y para la organización de un plano. Por último, la memoria a corto plazo, como se verá más adelante, depende en alto grado de cómo funcione el procesamiento inicial de la información en sus diversas modalidades. En tanto en cuanto las áreas parietales posteriores integran esta información inicialmente, contribuyen decisivamente a la retención primaria de esa información, paso inicial de los procesos de memoria. La memoria a corto plazo, por tanto, depende en gran medida del funcionamiento de los grandes centros de asociación ubicados en la corteza parietal. Es evidente que la función integradora de la corteza parietal posterior representa una forma compleja de análisis sensorial, en el cual intervienen algunos elementos propios dl pensamiento o del conocimiento. No es sorprendente, por tanto, que las lesiones del área parietal posterior se acompañen de serias perturbaciones de la capacidad intelectual de una persona, especialmente si ha perdido su capacidad de comprender los conceptos abstractos.

2.2. La corteza prefrontal Todos los animales demuestran tener memoria y capacidad para aprender. Pero ambas destrezas adquieren en el ser humano un valor supremo y distinto. De ahí que, aceptando las homologías propias de todos los animales, debamos analizar en especial aquellas estructuras que son más responsables de la actividad mental propiamente humana. El cerebro humano es, ciertamente, el escalón final de un proceso evolutivo, pero contiene y ensambla estructuras que permiten realizar funciones que suponen un salto cualitativo casi infinito::la ideación, el conocimiento, la capacidad creadora, la autoconciencia, el juicio, la capacidad de elegir, el sentimiento íntimo de libertad personal (aun a sabiendas de su condicionamiento). Ello requiere un sustrato suficientemente desarrollado, y éste es, sin duda la corteza cerebral (fig.2). Dentro de la corteza cerebral, se puede afirmar que la región que más se ha desarrollado de la especie humana, proporcionalmente hablando, es la corteza del polo rostral o más anterior del cerebro (fig.3). Llega en el hombre a constituir casi la tercera parte de todo el neocórtex, cuando sólo es el 17% en el chimpancé, el 11% en el macao y el 7% en el perro. Es la corteza prefrontal. Figura 3. Proporción de la corteza frontal en relación con el resto del cerebro, en cinco especies animales diferentes.

2.2.1 Estructura y función En términos sencillos se puede dividir la corteza asociativa prefrontal en dos regiones principales: la corteza prefrontal propiamente dicha localizada en la superficie dorsolateral de los lóbulos frontales, y la corteza orbitofrontal que está localizada en la superficie medial y ventral del cerebro, y forma parte de la corteza límbica de asociación y conecta directamente con algunas estructuras límbicas como es el caso de la amígdala. (Roberts et al., 1998). La región asociativa dorsolateral interviene de manera decisiva en los procesos de memoria a corto plazo u operativa, que será explicada más adelante. Mantiene estrecha relación con la corteza asociativa parietal posterior  implicada en la identificación del espacio y en la memoria de la posición y del espacio. La corteza prefrontal recibe fibras aferentes que provienen de estructuras muy diversas. En primer lugar, del tálamo y, dentro de él, el núcleo mediodorsal; algunas de las proyecciones talámicas transportan indudablemente hasta la corteza prefrontal las influencias que nacen en niveles más inferiores del tronco cerebral y del sistema

amígdala y corteza límbica. Por último, todas las áreas corticales que están implicadas en funciones sensoriales como son las parientales y temporales, convergen mediante sus correspondientes eferencias, en la corteza prefrontal. Se comprende fácilmente que este patrón de convergencia multimodal convierta a la corteza prefrontal en una estructura marcada por su carácter eminentemente asociativo.

Pero, a su vez, todas las conexiones prefrontales son prácticamente recíprocas en el sentido de que todas las que proyectan a la corteza reciben de ellas conexiones: las áreas corticales motoras y sensoriales, el diencéfalo, el mesencéfalo, el sistema límbico. Excepcionalmente, también los ganglios de la base reciben proyecciones de estas áreas corticales a pesar de que ellos no envían aferencias a la corteza. La citoarquitectura de la corteza prefrontal alcanza pleno desarrollo en el ser humano al tiempo del nacimiento; sin embargo, las prolongaciones dendríticas y las sinapsis de la neuronas prefrontales continúan creciendo después del nacimiento, de forma que su número y densidad sólo se estabilizan en el período de la adolescencia. Algo parecido ocurre con el proceso de la mielinización, que sólo se completa largo tiempo después del nacimiento. La naturaleza eminentemente asociativa de la corteza prefrontal, demostrada por la riqueza de inervación aferente y eferente, y su destacado desarrollo conforme avanza la escala filogenética, permiten suponer que desempeña un papel principal en la elaboración de un gran número de conductas, incluidas las más específicamente cognitivas. En primer lugar, la corteza prefrontal interviene en la memoria a corto plazo u operativa y en la atención ejecutiva que serán descritas más adelante. En efecto, la corteza prefrontal tiene capacidad para recibir la información múltiple de todo tipo, externa e interna –sensorial, propioceptiva, afectiva-, para procesarla y organizarla, y para ofrecer una respuesta plenamente categorizada y orientada hacia objetivos claros. Esta respuesta puede tener  una expresión motora, incluido el lenguaje, o puede no exteriorizarse, permaneciendo simplemente como pensamiento o como deseo. En cualquier caso, la corteza prefrontal opera como vértice jerárquico mediante operaciones bien estructuradas. Para conseguirlo, debe saber y ordenar los actos individuales en función del programa o esquema que el organismo debe ejecutar; sólo así la conducta obedece a un fin, tiene un objetivo. De hecho, la manifestación más típica de la lesión prefrontal es la limitación en la capacidad de organizar actos cognitivos y conductas que exijan o incorporen la perspectiva del “tiempo”. Es decir, la incapacidad para iniciar y desarrollar patrones de conducta que sean nuevos y que vayan dirigidos hacia un nuevo objetivo determinado. No hay problemas en ejecutar conductas rutinarias antiguas y en las que ha habido suficiente entrenamiento, incluso si son largas; el problema surge cuando hay que diseñar una forma nueva de conducta que esté basada en la deliberación y en la elección, especialmente si la conducta exige una organización programada de una nueva secuencia de actos. La corteza prefrontal interviene en dos grandes tipos de procesos: cognitivos y ejecutivos. La función ejecutiva consiste en realizar una óptima programación de todas aquellas operaciones que tienen varios componentes de tareas complejas, las cuales han de ser después realizadas por mecanismos más ajustados o modulares(normalmente mediados por estructuras corticales más posteriores). Dentro de estas acciones operativas se incluyen desde la generación y planificación de estrategias y resolución de problemas, a funciones más directamente relacionadas con los procesos de atención ( como pueden ser los mecanismos de inhibición necesarios para saltar de una tarea a otra), o a funciones relacionadas con la memoria a largo plazo (como puede ser la decisión de recuperar una determinada información). Junto a estos fundamentales procesos, la corteza prefrontal interviene también de forma característica para suprimir o inhibir las tendencias a realizar respuestas de conducta que sean inapropiadas, incluidas la conducta social y emocional y la regida por fuertes influencias motivadoras. Todos estos procesos son muy heterogéneos y en ellos, por tanto, han de participar zonas diversas y selectivas de la corteza prefrontal, en conexión con otras estructuras cerebrales. Como es lógico, según la localización y el grado de la lesión de la corteza prefrontal, se afectarán determinada funciones cognitivas, de memoria, de planificación ejecutiva, de inhibición y selección de conductas, e incluso el lenguaje que es sin duda, la forma más exquisita de ejercitar la integración temporal y la función cognitiva. Las lesiones frontales pueden alterar el lenguaje de modos muy diversos, según la naturaleza, localización y gravedad de la lesión. En todo caso, en cualquier tipo de lesión prefrontal altera la capacidad de construir un lenguaje original, improvisado y mantenido. Sin duda, la alteración mejor conocida es la afasia que se deriva de la lesión de la corteza de transición ubicada en la circunvalación frontal inferior o área de Broca (44 de Brodmann, fig.4). En cuanto a las anomalías afectivas y emocionales, se suelen distinguir dos síndromes distintos; el de la apatía e hipocinesia, y el de la euforia e hipercinesia, que con frecuencia va acompañada de una pérdida del control de la conducta instintiva, como es la relacionada con la comida y el sexo. Figura 4. Numeración de las áreas de Brodmann en la corteza cerebral humana.

Visión lateral (a) y de la línea media (b)

2.3 La corteza temporal Las estructuras que residen en el lóbulo temporal (fig. 2) abastecen un buen número de funciones de alto calado. Por una parte, amplios segmentos de su corteza (lóbulo temporal superior) recogen información sensorial polimodal muy integrada: visual, auditiva, gustativa, y somatosensorial. Por otra parte, en su porción media se encuentra el hipocampo y la corteza limítrofe ( uncus, subículo, corteza entorrinal y perirrinal) y la circunvolución piriforme, estructuras ampliamente implicadas en el procesamiento de los elementos informativos, en su almacenamiento y en su recuperación o evolución. El lóbulo temporal inferior recibe una gran parte de la información visual recogida primeramente por la corteza visual occipital, y la procesa para conseguir el reconocimiento visual de los objetos. La función del lóbulo temporal, pues, dista de ser unitaria: en primer lugar, puesto que alberga a la corteza auditiva primaria en el lóbulo temporal superior, se encarga de procesar toda la información de carácter auditivo; en segundo lugar, se comporta como una estructura capaz de asociar en alto grado la información visual, hasta tal punto que en el lóbulo temporal inferior reside la capacidad para reconocer los objetos y, muy especialmente, las caras; y en tercer lugar, está implicada en el almacenamiento a largo plazo de la información sensorial, es decir, de la memoria a largo plazo (hipocampo). Si además incluimos a la amígdala, habría que añadir también el tono afectivo y emocional de la información sensorial y de la memoria. En el lóbulo temporal reside la capacidad para integrar toda la información sensorial con la que después el sujeto ha de trabajar y decidir. Por eso hay una gran relación bidireccional entre lóbulo temporal y corteza prefrontal. Por una parte, es la información ya integrada la que se ofrece a la corteza prefrontal para iniciar la acción ejecutiva que la caracteriza, arriba señalada, y por otra, la corteza prefrontal ha de usar constantemente la información almacenada en las estructuras del lóbulo temporal. Existe una asimetría de funciones de los lóbulos temporales derecho e izquierdo en la especie humana. El izquierdo está más asociado con la memoria verbal y el procesamiento de los sonidos, mientras que el derecho, lo está más con la memoria no verbal (p. ej. el procesamiento de caras o el procesamiento de la música). Pero en cualquier caso existe una superposición de funciones, de forma que la lesión en un lado puede ser compensada en parte por la función del otro lado. De acuerdo con lo expuesto, cuando existen alteraciones en la estructura o función de los lóbulos temporales pueden aparecer en mayor o menor grado, trastornos, de la sensación y percepción auditivas, trastornos en la atención selectiva a la información auditiva y visual, trastornos de la percepción visual, trastornos en la organización

y categorización del material verbal, trastornos de la comprensión del lenguaje, alteraciones de la memoria a largo plazo y alteraciones de la personalidad y de la conducta afectiva.

II. LOS PROCESOS DEL APRENDIZAJE El aprendizaje exige la existencia de mecanismos cerebrales que: a) recojan la información, b) la retengan durante períodos prolongados de tiempo, c) tengan acceso a ella y la evoque cuando resulte necesaria, d) la procesen de tal manera que pueda ser relacionada con informaciones anteriores, simultáneas o posteriores. En definitiva, el aprendizaje es el proceso por el que adquirimos los conocimientos sobre el mundo en que vivimos, entendidos en su más amplio sentido, y los guardamos en nuestra memoria. Para que exista aprendizaje, por  elemental que sea, tiene que haber un mínimo de captación de información y de retención o persistencia de esa información. Para que ello se cumpla han de ponerse en marcha dos importantes funciones: la atención y la memoria. Cada una de ellas, a su vez, requiere la organización y secuencia de complejos procesos que van a depender de múltiples sistemas cerebrales que habrán de actuar coordinada e integradamente, bien de forma simultánea o de forma sucesiva. Es preciso analizarlas aunque sea de manera esquemática. 1. 1. La Atención

Se ha definido la atención como la capacidad de dirigir la corriente de nuestra conciencia; como una actitud cuidadosa que se dirige en respuesta hacia la situación que nos evoca, nos llama, nos seduce. Inicialmente es el objeto el que evoca o atrae la atención del sujeto. Después es e l sujeto el que se hace con el control: presta atención al objeto. Si la relación entre objeto y sujeto es empática, el sujeto claudica ante el objeto: se enfrasca en él (Marina, 1993). No siempre el proceso es así porque la atención puede iniciarse desde el propio sujeto, determinada por un área de interés. En función de ese interés, el sujeto filtra, discrimina y elige los elementos informativos que encajan con ese interés. Es una atención, que decidida por el sujeto, lo mantiene informado hacia una parcela informativa de manera específica y concreta. La atención, pues, se acompaña de un primer proceso que es el de la orientación, expresada en su mayor  amplio sentido. Puede ser una orientación física, por lo que los ojos, cabeza y cuerpo enteros, van dirigidos hacia la fuente de un estímulo externo; puede ser orientación mental, sin necesidad de mover un solo músculo, pero con una ocupación centrada en el tema de interés. De lo expuesto se desprende que la atención es un fenómeno complejo ya que en ella intervienen, como mínimo, la penetración de los estímulos, la respuesta a dichos estímulos que pueden ser de carácter motor, como se ha dicho, la captación y valoración de la información, la evaluación motivacional e intelectual, la decisión de mantener  la atención en un sentido determinado (focalización) y de filtrar, rechazar y prescindir de otros elementos informativos, la ejecución de tareas motoras o mentales (seguir escuchando la información, tomar notas, decidir, etc.). Otras veces la atención no es suscitada por una información sensorial sino que surge desde dentro. Se decide centrar la actividad intelectual o la actividad física, acotarla, en una dirección determinada; ello supone, de nuevo, restringir o prescindir de elementos que operan distrayendo mediante adecuados sistemas de inhibición. Por consiguiente, en la atención convergen componentes perceptivos, motores y motivacionales, razón por la cual la neuroanatomía y la neurofisiología de la atención se asientan en numerosas y complejas estructuras del cerebro: sistema reticular activador, tálamo, sistema límbico, ganglios basales, corteza parietal posterior, corteza prefrontal y, dentro de ésta y de modo prominente, la porción que se encuentra en la parte medial y que se denomina corteza cingulada (Aston – Jones et a l.,1999;Passingham,1998). Actualmente se acepta que en la atención participan, al menos, tres procesos fundamentales: a) El estado de alerta o de vigilia , merced el cual el sujeta se encuentra en una situación vigilante que le permite ser sensible a los estímulos o mantenerse atento. b) La actividad de orientación del sujeto, con o sin movimiento explícito del cuerpo, que le permite responder  de forma automática a un acontecimiento sensorial o mantenerse de acuerdo con un control voluntario. c)La atención ejecutiva: es la atención deliberada, consciente, seleccionadora y filtradora de la información, que impulsa y hace tomar las decisiones sobre la actividad física o mental. El primer sistema o sistema de alerta depende de la integridad del sistema reticular activador y de sus influencias reguladoras talámicas, límbicas, frontales, y de los ganglios basales del telencéfalo. Es un sistema que suministra actividad tónica, difusa, primaria, indispensable para que haya conciencia de los acontecimientos informativos. Es indispensable un mínimo de estado de vigilia para poder atender a la información. El segundo sistema es el de orientación. Permite situar al sujeto hacia los estímulos para localizarlos, con lo cual inicia ya una selección. Para conseguirlo tiene que desengancharse previamente de los objetivos anteriores a los que estaba atendiendo, y concentrarse en estímulos particulares de carácter visual, auditivo, táctil, etc. Eso requerirá en ocasiones girar los ojos, la cabeza o el tronco (orientación abierta o evidente) pero con frecuencia la

orientación se dirige hacia uno de estos estímulos sin necesidad de realizar movimiento alguno (orientación secreta, disimulada);en este último caso puede ser una respuesta automática a un acontecimiento sensorial (orientación exógena), o surgir desde el propio control voluntario (orientación endógena)(Eichenbaum et al., 1999; Passingham, 1998; Parasuraman, 1998). Con la orientación abierta tratamos de hacer una selección espacial. Con la orientación secreta, sin perder la dimensión espacial, tratamos de elegir un objeto determinado, individual. Lógicamente se dan fenómenos de competencia entre unos objetos y otros, para poder discriminarlos. Este tipo de atención exige un buen funcionamiento de las correspondientes vías sensoriales, de los respectivos campos perceptivos, con capacidad para individualizar objetos, formas, colores, sonidos, etc. Según cual sea la modalidad sensorial que requiere atención, así será la vía nerviosa y área o áreas sensoriales cerebrales que entren en acción. En el caso de la atención a los estímulos visuales, que ha sido la más analizada, es muy importante la corteza asociativa parietal posterior que permite mantener la que se denomina atención de desplazamiento o intercambio entre los dos hemicampos visuales; la corteza parietal posterior derecha controla ambos hemicampos visuales mientras que la izquierda sólo controla el derecho. Además hay que considerar  el colículo superior (fig. 2), que facilita el cambio de atención y la orientación hacia el objeto, y el núcleo pulvinar  lateral que filtra y discrimina la información que es relevante de la que no lo es. El tercer sistema de la atención se caracteriza por centrarse en el control ejecutivo de la conducta. Regula la dirección y los objetivos de la atención dentro de los espacios de la conducta más idóneos. Es la atención para la acción, para la ejecución; es una atención intencionada, desarrollada para alcanzar los objetivos que se propone. El nivel máximo del sistema de atención ejecutiva se da en los procesos que requieren una planificación cuidadosa, o decidir en una situación conflictiva, o manejar situaciones novedosas. Por eso es llamada también el sistema atencional supervisor. De este tercer sistema atencional dependería nuestra sensación subjetiva de esfuerzo mental de la atención cuando debemos comparar, diferenciar, discriminar, elegir, planificar, corregir errores, superar  situaciones poco habituales. Las áreas del cerebro más implicadas en esta función atencional son las que se encuentran en las áreas cerebrales más anteriores, de ahí que sea denominado a veces el sistema atencional anterior. Destacan la corteza cingulada anterior dentro de la corteza prefrontal, las áreas prefrontales dorsolaterales, sobre todo si queda implicado el reconocimiento y uso del lenguaje, áreas prefrontales orbitofrontales, y los ganglios basales telencefálicos. En las tareas que requieren alguna forma de pensamiento, el cingulado anterior es el que primero toma el control y actúa en concordancia con otras áreas, según cuál sea la actividad que se ha de realizar. Pero conforme la tarea se hace rutinaria y se automatiza, la actividad del cingulado desaparece, como si ya no hiciera falta esta forma de atención. Como más adelante se verá, este estado de atención ejecutiva guarda estrecha relación con los procesos de memoria operativa o a corto plazo (Roberts et al. 1998).

2. LA MEMORIA La memoria forma parte esencial de todo proceso de aprendizaje. Es un proceso neurocognitivo que nos permite registrar, codificar, consolidar, almacenar, acceder y recuperar la información. El aprendizaje exige que la información que se recibe pueda quedar almacenada y, sobre todo, pueda ser utilizada cuando se requiera. Todo el mundo acepta que existen formas diferentes de memoria; cumplen funciones distintas e incluso pueden perderse de manera independiente: podemos olvidar los nombres de las personas (falta de una forma de memoria) pero recordamos sus rostros ( permanencia de otra forma de memoria); olvidamos lo que nos dijeron ayer, pero recordamos como se fríe un huevo. Estas múltiples formas de memoria demandan múltiples sistemas neurales de memoria en nuestro cerebro. Lejos, pues, de ser un proceso focalmente localizado o cerebralmente difuso, implica numerosas estructuras y sistemas cerebrales que sustentan los distintos procesos mnésicos (fig. 5).

Si atendemos a un parámetro temporal, podemos hacer una primera distinción entre memoria de duración muy breve, frecuentemente llamadas memorias a corto plazo, y otras de duración más prolongada o memorias a largo plazo (fig. 5). No extraña si proponemos que los mecanismos neuronales responsables de estas dos formas tienen que ser muy diferentes. Los de larga duración requerirán cambios sustanciales en las estructuras nerviosas y, sobre todo, mantenidos (Estévez et al. 1997; Tulving, 1998; Beggs et al. 1999).

2.1 Memoria a corto plazo (inmediata operacional) La memoria a corto plazo o inmediata nos permite mantener y manejar la información durante un máximo de unos 30 segundos, aproximadamente. Se utiliza, pues, para retener la información según nos va llegando, con el fin de poder realizar con ellas actividades cognitivas básicas e inmediatas como son: la comprensión de lo que vemos u oímos y, en general, sentimos, el razonamiento, la resolución de problemas. Pero, además, el sistema de memoria a corto plazo es utilizado para evocar, para recuperar o poner de manifiesto, la información que estaba almacenada en forma de memoria a largo plazo. Para poder ejecutar estas funciones, la memoria a corto plazo posee las siguientes características (Eichenbaum et al. 1999): a) a) Requiere unos pocos cientos de milisegundos para codificar un nuevo elemento informativo. b) Tiene una capacidad limitada de almacenamiento que se ha estimado en 7+- 2  b) elementos (ítems). c) c) Pierde la información en cuestión de segundos. d) Necesita unos 50 a 100 milisegundos para evocar cada elemento. d) El sistema, por tanto, se encuentra bien dotado para retener brevemente una cantidad limitada de material informativo que ha de ser rápidamente accesible; justo el tiempo del sistema que se necesita para hacer fluido el razonamiento y el pensamiento.

El desarrollo de la memoria a corto plazo en el ser humano está íntimamente asociado al funcionamiento del lóbulo frontal del cerebro: Pero además de realizar estas funciones mnésicas, la corteza prefrontal participa, como acabamos de ver, en una diversidad de funciones ejecutivas (incluida la función ejecutiva), implicadas en la organización de la conducta. Es inevitable que estas funciones ejecutivas encuentren su expresión tanto en la memoria, como en otros aspectos del funcionamiento cognitivo (Roberts et al., 1998). Anteriormente se ha explicado que partes específicas de la corteza prefrontal reciben conexiones de las áreas corticales de asociación auditiva y visual (temporal) y de la corteza parietal posterior. La mayoría de estas conexiones son recíprocas, lo que significa que la corteza prefrontal tiene la propiedad de influir sobre, y de ser  influida por, áreas corticales posteriores que intervienen en el procesamiento de la información visual, auditiva y somatosensorial, y muy especialmente las de carácter asociativo como es la corteza parietal posterior. Además, la corteza prefrontal se encuentra estrechamente relacionada con regiones del lóbulo temporal medial que son críticas para el procesamiento mnemónico, mediante dos vías: un primer sistema que proyecta desde la corteza frontal dorsolateral y dorsomedial y desde la corteza cingulada al presubículo del complejo hipocámpico, y un segundo sistema que asocia la corteza caudal orbitofrontal con la corteza entorrinal y perirrinal. Tales conexiones suscitan lógicamente la pregunta de qué papel desempeñan las diversas partes de la corteza frontal en el procesamiento de la memoria. Es de destacar la participación de la corteza cingulada tanto en el proceso de atención ejecutiva como en los procesos de memoria operacional, como no podía ser de otro modo; ya que la retención inmediata de la información y la reacción decisoria de la atención son dos actividades intrínseca y estrechamente relacionadas. Los trastornos de la atención, como veremos, son la principal fuente de alteración de la memoria a corto plazo. Hemos visto que la memoria a corto plazo nos permite razonar, solucionar problemas, efectuar cálculos mentales, comprender el lenguaje, realizar funciones ejecutivas. Se considera que el proceso de esta forma de memoria no es único sino que está integrado por un sistema maestro de procesamiento, el ejecutivo central, y unos subsistemas o bucles que atienden a diversas formas de acción: el verbal o fonológico, el articulatorio, el visoespacial y el visoperceptivo. El sistema ejecutivo central se asienta en la zona frontal dorsolateral. La puesta en marcha del bucle verbal, activa además la zona parietal inferior del hemisferio izquierdo con el área de Wernicke si el material es fonológico, o con el área de Broca si el material es articulatorio. Cuando la información es no verbal, para el bucle visoespacial sería necesaria la activación adicional de la corteza parietal posterior derecha y zonas dorsolaterales de la corteza frontal (vía visoespacial, “¿dónde?”). Para el bucle visoperceptivo es necesario la activación de la corteza temporal inferior del hemisferio izquierdo y zonas dorsolaterales de la corteza prefrontal correspondientes a las proximidades inferiores del surco principal frontal. (vía visoperceptiva, “¿ qué objeto ?”)(Baddeley y Della Salla, 1998).

2.2 Memoria a largo plazo o de larga duración En contraposición con la memoria a corto plazo, que nos es esencial para el reconocimiento de los hechos, imágenes o estímulos de diverso contenido y para su inmediata evaluación, está la memoria a largo plazo, capaz de recoger, almacenar y poner a disposición del i ndividuo, cuando lo necesite, los múltiples elementos informativos a los que ha tenido acceso previamente. Es la memoria que le va a permitir recordar experiencias personales, aprender y retener lo aprendido, avanzar en el conocimiento de conceptos, adquirir habilidades, competencias y hábitos de todo tipo. Se acepta de manera prácticamente unánime la existencia de, al menos, dos grandes tipos de memoria a largo plazo: la memoria declarativa o explícita, y la memoria no declarativa, implícita o instrumental (fig. 5). La explícita o declarativa recuerda el “qué”: Las experiencias previas, la escenas y objetos, los nombres, las caras; hace referencia a lo que más solemos entender por “memoria”. La no declarativa o implícita tiene que ver más bien con el “cómo”: los actos que el sujeto ejecuta, lo que le gusta y no le gusta, las habilidades y competencias; es la que en realidad más se aproxima al concepto de aprendizaje, puede incluso no requerir intención o clara consciencia cuando se ejecuta lo aprendido de forma automática. 2.2.1 Memoria declarativa o explícita Intervienen en su constitución numerosas estructuras del cerebro que pertenecen al sistema límbico, al diencéfalo, al telencéfalo basal y la corteza cerebral. Ocupa un lugar central el lóbulo temporal medio dentro del cual se ubica la formación hipocámpica que comprende al hipocampo propiamente dicho, el giro dentado, el subículo y la corteza entorrinal. En cuanto al diencéfalo, destacan los cuerpos mamilares y ciertos núcleos talámicos. El cerebro anterior o telecéfalo basal incluye los ganglios de la base(núcleo basal de Meynert, septum). Las estructuras corticales incluyen a la corteza prefrontal, la corteza cingulada y zonas corticales asociativas posteriores. Son precisamente estas últimas las que constituyen el depósito final y principal de almacenamiento a largo plazo (engrama), después de que la información haya sido codificada y consolidada en las estructuras subcorticales del

circuito antes citadas. La corteza prefrontral va a ser necesaria para recuperar la información (el “esfuerzo de la meoria”), cuando se requiere hacer emerger un recuerdo. ¿Cómo se relacionan todas estas estructuras para que se asiente la memoria declarativa? Se acepta que el proceso tiene varias fases hasta que la información se asienta de manera definitiva (fig. 6). Figura 6. Esquema que ilustra las fases sucesivas del flujo de la información para convertirse en memoria a largo

plazo de tipo declarativo. La información penetra y es procesada en la corteza sensorial (1); de ahí es transferida a las estructuras mediales del lóbulo temporal y modulada en el hipocampo (2) y estructuras diencefálicas (3). Simultáneamente todas estas estructuras intercambian información con núcleos basales del telencéfalo (4), los cuales, a su vez, se relacionan con la corteza prefrontal. La información ya consolidada retorna a la corteza (5).

a) En una primera fase – y siempre que los procesos de atención lo permitan – la información a) es recibida en la corteza cerebral, en las áreas asociativas correspondientes, de donde es transferida a las estructuras del lóbulo temporal medial en donde es codificada y se inicia su consolidación. Para ello, la información penetra por la corteza parahipocámpica y perirrinal de donde es transportada a la formación hipocámpica cuya puerta de entrada es a través de la corteza entorrinal; esta corteza no sólo recibe aferencias de las áreas corticales uni y polimodales sino también de la corteza orbitofrontal y de la ínsula. b)  b) En una segunda fase, la información es consolidada en el hipocampo para su posterior  almacenamiento a largo plazo. Esto significa que hay una modificación gradual del sustrato neural del engrama, que se irá haciendo progresivamente resistente para que se consolide el trazo de memoria. Inicialmente la información dentro del hipocampo fluye a través del subículo, giro dentado y campos CA1 – CA3 del hipocampo para ser enviada al diencéfalo. Simultáneamente, la corteza prefrontal modula recíprocamente la actividad de los núcleos basales del telencéfalo quienes, a su vez, modulan la actividad de las estructuras del lóbulo temporal medial mediante aferencias que llegan través del fórnix – fimbria e interconexiones con la corteza entorrina. De este modo, los núcleos basales telencefálicos modulan la actividad que tiene lugar en el hipocampo. c) Por último, la información ya consolidada puede retornar para su almacenamiento definitivo en diversas áreas de la corteza tras fluir por los núcleos mamilares, núcleos talámicos y núcleos basales. El resultado final es que el flujo informativo iniciado en la corteza sensorial uni y polimodal es profundamente modificado mediante su paso por las estructuras del lóbulo temporal, las límbico-diencefálicas y de los núcleos básales telencefálicos, para quedar depositado finalmente de nuevo en la corteza (fig. 6). La consolidación y almacenamiento exigen un tiempo, y es posible que la información pueda ser recuperada desde el propio hipocampo durante meses y años, si aún no ha vuelto a la corteza. Algunos autores distinguen en la memoria declarativa a largo plazo dos momentos temporales: la memoria reciente, a medio plazo o secundaria y la memoria remota. La reciente mantiene la información entre minutos y días e incluye el aprendizaje de nueva información declarativa; depende principalmente de la actividad del circuito sistema límbico diencéfalo - telencéfalo. La remota dura meses y años, y queda implicada la corteza cerebral, tanto la prefrontal dorsolateral e inferolateral como la asociativa. Es en esta memoria remota en la que se establecen las dos formas

bien diferenciadas de memoria explícita: la semántica y la episódica. La memoria semántica se refiere a ese conocimiento general de los hechos y conceptos que no está asociado a un sitio o momento determinados. Es, por  así decir, una memoria cultural que nos permite tener conocimiento del mundo en que vivimos: conocimientos integrados, conceptos. Es la memoria más implícita de las memorias declarativas. La memoria episódica, en cambio, es autobiográfica y personal, la memoria de los hechos personales vividos y de las fechas y sitios en donde tales hechos ocurrieron. Pertenece a la intimidad de la persona. Es la memoria que nos permite viajar hacia atrás en el tiempo y revivir nuestro pasado. Ambos tipos de memoria parecen estar sustentados por sistemas neuroanatómicos diferentes. En las tareas de memoria episódica interviene de manera importante la corteza prefrontal; la corteza izquierda (áreas 10, 45, 46 y 47, véase fig. 4) parece ser necesaria para la fase de codificación, mientras que la prefrontal derecha (áreas 9, 10, 45, 46 y 47) interviene en la fase de recuperación o evocación. En ambas situaciones, sin embargo, interviene también el hipocampo. El córtex dorsolateral prefrontal derecho formaría parte del circuito neuronal de la memoria episódica que implicaría también al cingulado izquierdo, zonas parietales bilaterales (áreas 7, 39 y 40), temporales derechas (mediales y laterales) y cerebelosas. En la realización de la memoria semántica interviene la corteza prefrontal izquierda, tanto en la codificación como en la recuperación. Así, pues, se puede afirmar que las regiones prefrontales anterolaterales y las temporales son esenciales para el recuerdo-información declarativo y explícito de la memoria a largo plazo. La corteza prefrontal proveería el esfuerzo para iniciar un recuerdo, al tiempo que la corteza temporal intervendría en la secuenciación y organización de la información, además de proporcionar conexión a centros corticales posteriores, como lugar de mayor almacenamiento de engramas. Ambas regiones, prefrontal y temporal, estarían conexionadas a través del componente ventral del fascículo uncinado, de forma que llevaría la información de delante hacia atrás, hacia la corteza temporal, para el acto final de la representación.  Aportación de las técnicas de neuroimagen. La tomografía de emisión de positrones y la resonancia magnética funcional han aportado interesantes datos sobre las áreas cerebrales que actúan en los diversos procesos de memoria (fig. 5) (Rosenzweig et al., 1999). En la formación de nuevas memorias declarativas a largo plazo intervienen los sistemas de la circunvolución temporal medial y del diencéfalo, tanto en los procesos de codificación como de la recuperación de la información, si bien los sitios exactos para cada proceso son distintos: la codificación tiene lugar en porciones más rostrales (subículo), y la recuperación en porciones más caudales (parahipocampo). Si bien el hipocampo es necesario durante el procesamiento de la información para su almacenamiento a largo plazo, es después el neocórtex el que almacena finalmente la información; pero en este caso, puede haber un alto grado de especificidad según la naturaleza de los objetos que se desea recordar (p. ej., instrumentos vs. animales vs. conceptos). Como afirma Gabrieli (1998): "En primer lugar, el conocimiento de cualquier ámbito de acción (p. ej., imágenes o palabras, objetos vivientes o manufacturados) se distribuye a lo largo de una extensa y específica red nerviosa que a menudo abarca varios lóbulos. La lesión de cualquier componente de esta red puede afectar el funcionamiento de ese particular  ámbito de acción. En segundo lugar, ciertas localizaciones parecen ser consecuencia del modo en que las diversas clases de conocimiento interactúan con los diversos sistemas perceptivos y motores". Por ejemplo, nombrar  herramientas de trabajo provoca activación de las regiones prefrontales izquierdas, cerca, precisamente, de la corteza motora. Durante la codificación de la información, parece haber una activación relativamente mayor del hemisferio izquierdo, mientras que el hemisferio derecho resulta más activado durante el proceso de recuperación de la información, lo que indica la presencia de una asimetría relativa, en el sentido de que, si bien durante la codificación y la recuperación se activan las regiones frontal y temporal de los dos hemisferios, existe una cierta diferencia en el predominio de acción según sea la operación que se realiza. La recuperación de la información exige un esfuerzo complementario, el intento de recordar la información al macenada, y ello corresponde a la corteza prefrontal derecha. En cuanto a la participación cortical en la memoria semántica frente a la a utobiográfica, se ha comprobado que el escuchar pasajes autobiográficos activa en mayor grado las regiones temporales y corticales derechas que cuando se escuchan episodios pertenecientes a otras pe rsonas. 2.2.2. Memoria no declarativa, implícita o instrumental  Como ya se ha indicado, la memoria no declarativa tiene que ver principalmente con el cómo se realizan las cosas. La inmensa mayoría de los procesos de memoria de los animales y buena parte de la memoria humana pertenece a esta categoría. Para manifestarla no hay que declarar, hay que obrar. Dentro de ella se encuentra todo el aprendizaje de hábitos y habilidades, el aprendizaje de tipo asociativo en el que el condicionamiento es el elemento esencial, el aprendizaje no asociativo en el que la respuesta aprendida tras la aplicación de un estímulo es refleja, y, por último, la memoria incidental o de reconocimiento inmediato de algo de lo que se ha tenido experiencia previa, a veces llamada sensorial (priming}. a) Aprendizaje asociativo. Es responsable de muchos de nuestros aprendizajes: aprendemos a tener miedo de algo, a hablar, a tocar el piano, una lengua extranjera. En esencia, el aprendizaje asociativo implica la formación de asociaciones entre estímulos y respuestas. Se divide en dos clases: aprendizaje o condicionamiento clásico pauloviano, y condicionamiento operante o instrumental. En el condicionamiento clásico, un estímulo no

otro estímulo inicialmente de carácter neutro que es el que va a ser condicionado por el anterior; una vez que ocurre el condicionamiento, el estímulo condicionado provoca la respuesta propia del no condicionado o condicionante: se ha creado una respuesta condicionada. Existen condicionamientos clásicos positivos o gratificantes, conseguidos mediante la asociación del estímulo con un premio, y condicionamientos aversivos en el caso de que el estímulo condicionante provoque respuestas desagradables. En el aprendizaje condicionado pauloviano el sujeto es incapaz de controlar por sí mismo la aparición de los estímulos condicionados, porque están determinados desde fuera. En el aprendizaje instrumental o condicionamiento operante, el sujeto ha de realizar alguna respuesta si quiere alcanzar el premio o evitar el castigo. La respuesta suscita la repetición de la conducta. Por tanto es el sujeto, mediante su conducta, el que controla la aparición del estímulo condicionante. Es evidente que el condicionamiento implica el aprendizaje sobre las relaciones que habitualmente existen entre los diversos acontecimientos que ocurren en el entorno o ambiente de un individuo. El factor clave en la organización de este entorno es la contingencia, es decir, la probabilidad de que el estímulo no condicionado coincida y resulte previsto por el estímulo condicionado. En todos estos tipos de aprendizaje intervienen lógicamente las estructuras cerebrales y cerebelosas responsables de la recepción de los diversos estímulos y de la instauración de las respuestas, tanto motrices como vegetativas. Pero puesto que en los mecanismos intervienen factores como el premio, castigo, satisfacción y motivación, han de intervenir también los sistemas que fundamentan estas conductas: sistemas mesencefálicos de premio y aversión, cuya descripción rebasa los objetivos de este artículo (Flórez, 1997). b) Aprendizaje no asociativo. Es una de las formas más elementales de aprendizaje: el estímulo o experiencia a la que sometemos a un individuo no se acompaña de ningún otro suceso y origina una respuesta que el organismo incorpora y graba. Tras un estímulo que activa a una neurona o a un circuito de neuronas surge una respuesta. Pero dependiendo de la intensidad de los estímulos, de la frecuencia con que se repiten y de la posibilidad de que concurran simultáneamente otros estímulos, la intensidad de la respuesta puede ser modificada de tres maneras: habituación, deshabituación y sensibilización. La habituación es el proceso por el que la respuesta disminuye cuando el estímulo es repetido varias veces, siempre que no se deba a una adaptación sensorial o a fatiga motora. Cuando ha aparecido la habituación de la respuesta al estímulo, el incremento fuerte de éste puede provocar una recuperación de la respuesta, incluso en intensidad superior a la inicial: es la deshabituación. En ocasiones, sin embargo, un estímulo inicial puede conseguir  que el siguiente provoque una respuesta ampliada: es la sensibilización (Rosenzweig et al., 1999). Se considera a la habituación como una de las formas más sencillas y frecuentes de aprendizaje. Los primeros estímulos provocan respuestas, pero cuando se repiten, la intensidad de las respuestas disminuye hasta desaparecer porque han quedado ya incorporadas. La eficiencia de un sistema de computación aumenta con la repetición y, como consecuencia, disminuye el conjunto de la actividad necesaria para mantener el sistema. La idea de que la repetición de sucesos termina por convertirlos en automáticos es vieja en psicología. Este principio es analizable también en el nivel de los sistemas neurales. Tanto en los estudios de potenciales eléctricos evocados por  acontecimientos como en los estudios realizados con técnicas d e autoimagen se comprueba que determinados sistemas que son fuertemente activados inicialmente por estímulos o por información de cualquier tipo, dejan de hacerlo cuando estos estímulos se repiten y la tarea ha sido consolidada, pasando a depender de otros sistemas que ejecutan tareas más sencillas o automatizadas. Es posible que este principio sea aplicable a la acción cognitiva en general. La habituación tiene una base neural que se expresa en la sinapsis o en todo un sistema o circuito de redes neurales. En el primer caso, se trata de mecanismos moleculares que intervienen en la transmisión sináptica (depresión sináptica), mientras que en el segundo hay que pensar en la incorporación activa de la función de sistemas inhibidores específicos que ejercen una influencia moduladora sobre el funcionamiento del sistema inicialmente activado. Es importante tener presente que el aprendizaje no asociativo o reflejo puede complicarse o ampliarse por la concurrencia de otros estímulos. Para que exista aprendizaje asociativo tie nen que existir previamente respuestas de carácter no asociativo, lo que antes he denominado estímulos no condicionados que originan respuestas no condicionadas. Esto quiere decir que hay formas de aprendizaje que se establecen por la confluencia de fenómenos de condicionamiento sobre la base previa de fenómenos estrictamente reflejos. En términos mecanísticos: la información que proviene de una red neuronal actúa como señal de instrucción (estímulo no condicionado) para influir sobre el patrón de conexiones d e la otra red neuronal (la que es fundamento del estímulo condicionado). Como resultado del período de entrenamiento (aprendizaje) se establecen fuertes conexiones entre ambas redes de forma que se acoplan funcionalmente, y de este modo el estímulo condicionado llega a poner en marcha respuestas aprendidas que antes sólo aparecían cuando actuaba el estímulo no condicionado. De acuerdo con la complejidad de los mecanismos que intervienen en los procesos de estímulos y respuestas que constituyen el aprendizaje asociativo y no asociativo, así será la implicación de las estructuras cerebrales y cerebelosas. Algunos han sido analizados con enorme detalle. Un reflejo tan aparentemente sencillo como es el parpadeo provocado por la aplicación de un soplo a la córnea puede convertirse en una respuesta condicionada a estímulos variadísimos: sonidos, luces, etc. En este aprendizaje asociativo interviene un complejo conjunto de estructuras nerviosas: corteza cerebral, hipocampo, ganglios básales, tronco cerebral y núcleos profundos y corteza del cerebelo.

A partir de este y otros datos, ha aumentado la importancia que se otorga al cerebelo como centro nervioso que participa en el aprendizaje, retención y expresión de respuestas condicionadas de diverso tipo. Incluso se piensa que el cerebelo puede ser el lugar en donde se mantienen ciertos rastros de la memoria, necesarios para que exista una retención duradera de la información; el sustrato neurofisio-lógico de este proceso parece ser la depresión a largo plazo que se comentará más adelante. El cerebelo puede participar en otras muchas Tormas de aprendizaje y memoria: el aprendizaje de evitación mediante respuestas instrumentales, el aprendizaje en sistemas de laberintos, el aprendizaje espacial, y quizá también en proceso cognitivos más complejos. c) Aprendizaje de hábitos, habilidades, competencias. Abarca una buena parte de lo que hemos denominado memoria instrumental o procedimen-tal. Gracias a ella desarrollamos y ejecutamos actividades múltiples que terminan siendo automáticas. Exigen inicialmente la participación de las estructuras implicadas en la atención ejecutiva, anteriormente comentadas, y la función de amplias áreas de la corteza motora y premotora, núcleos de la base especialmente el estriado, y el cerebelo. Posteriormente la actividad, una vez automatizado, queda restringida a estructuras cerebrales más limitadas. d) Memoria incidental o de reconocimiento (priming). Es una memoria sin intención, sin esfuerzo. Se trata de la facilidad que se posee para identificar, detectar y procesar información incluida en experiencias previas. Estas experiencias previas dejan un rastro o pista que es fácilmente reconocible cuando vuelven a aparecer como tales, aun cuando no lo hagan de un modo completo: a través del perfil de una sombra llegamos a reconocer e identificar una figura completa de un objeto. Se distinguen dos formas de priming: la perceptiva y la conceptual. La perceptiva refleja el procesamiento primario de las formas del estímulo, mientras que la conceptual refleja el significado de los estímulos. Se considera que esta función es propia de la actividad del neocórtex. La perceptiva tiene lugar en la corteza occipitotemporal derecha, mientras que la conceptual lo hace en la corteza frontal izquierda.

2.3. Modulación emocional de la memoria Existen formas de memoria y de aprendizaje en las que juegan un papel destacado los estímulos o acontecimientos cargados de componentes afectivos. Ya hemos visto cómo buena parte de la conducta que aprendemos y ejecutamos es consecuencia de la influencia de estímulos condicionantes de carácter gratificante o aversivo. Los estudios sobre aprendizaje condicionado por situaciones que generan miedo o ansiedad han servido para profundizar  en la memoria emocional y para desvelar la importancia que tiene una estructura cerebral denominada amígdala tanto para su adquisición como para su expresión. Para que la amígdala intervenga y participe en el procesamiento de la memoria debe primero recibir los estímulos sensoriales, bien directamente desde el tálamo o desde áreas corticales de asociación unimodal o polimodal. Esta información llega al núcleo lateral de la amígdala desde donde pasa intraamigdalarmente al núcleo central de la amígdala; desde aquí sale para activar los variados sistemas efec-tores implicados en la expresión de las respuestas emocionales: las áreas corticales relacionadas con la vigilia y la atención, los núcleos hipotalámicos relacionados con la activación hormonal y neurovegetativa, los núcleos y las áreas de carácter motor que dan expresión a la conducta emocional (Eichenbaum et al., 1.999). Pero además del papel que desempeña en el aprendizaje emocional per se, la amígdala controla la liberación de hormonas y mediadores que modulan intensamente la memoria de los acontecimientos que despiertan un sentimiento emocional, dentro de cualquiera otra de las formas de memoria analizadas en este capítulo. La experiencia nos dice que los recuerdos de los sucesos que despiertan emoción resultan más vividos, más precisos y perduran más que los recuerdos de sucesos más o menos neutros. Es bueno que el cerebro haya evolucionado en el sentido de almacenar mejor la información que más vale la pena recordar, pero este hecho tiene también su contrapartida porque acontecimientos intensamente desagradables perduran largo tiempo en nuestra memoria e incluso pueden desencadenar reacciones patológicas que se mantienen durante largo tiempo (p. ej., el estrés postraumático). La amígdala desempeña esta función moduladora de la memoria a través de su núcleo basolateral, el cual se encuentra conectado recíprocamente con otros núcleos implicados en la formación y evocación de la memoria, como son el hipocampo, el neocórtex incluida la corteza prefrontal, o el estriado. La amígdala, pues, es la estructura por la que los componentes emocionales asociados a un determinado acontecimiento consiguen reforzar su memoria y retención. Ahora bien, existen también situaciones emocionales que alteran o dificultan la retención de hechos y datos y, en definitiva, el aprendizaje. Y es que algunas de las hormonas y de los mediadores químicos liberados como consecuencia de la activación de la amígdala tienen la capacidad de alterar los procesos por lo que se forma la memoria. Uno de estos productos, por ejemplo, son los glucocorticoides producidos y liberados en la corteza de las glándulas suprarrenales. Si pasan al cerebro en cantidad moderada facilitan la actividad neuronal del hipocampo y la formación de memoria, mientras que si llegan en exceso o actúan de forma muy prolongada terminan por deprimir la memoria. Lo mismo puede suceder con otra sustancia como la (3-endorfina que es liberada junto a la ACTH en la hipófisis. Especial importancia en la consolidación de ciertos acontecimientos relacionados con el estrés cobran algunos sistemas neurales, entre los que d estaca el sistema Beta-noradrenérgico.

3. RAZONAR Y RESOLVER PROBLEMAS El cálculo mental, el razonamiento, la resolución de problemas, la comprensión del lenguaje son algunos de los procesos mentales que consideramos superiores; todos ellos requieren la utilización de una información que se encuentra ya almacenada en el cerebro, y que es preciso extraer con destreza y, en muchas ocasiones, con rapidez. No se puede resolver un problema aritmético si no se tiene acceso a las reglas aritméticas que uno almacena como parte de su conocimiento en forma de memoria a largo plazo, ni comprende una metáfora si no accede al conocimiento previo establecido y retenido de los objetos sobre los cuales se establece relación analógica (Dehaene et al.,, 1999). Ahora bien, aquí hay algo más que memoria a largo plazo, porque a la hora de aplicar las reglas para resolver  una operación de cálculo mental es preciso ir reteniendo de manera instantánea los números que van apareciendo para proceder al cálculo siguiente: es una retención de información muy breve que da paso a otra y a otra; se trata de un proceso claro de memoria a corto plazo o memoria operativa. Lo mismo sucede con la comprensión del lenguaje. Hay que reconocer las palabras y frases: para ello es preciso saberlas y conocerlas, pero según se lee y se oye, cada palabra es retenida el mínimo de tiempo necesario para identificarla y comprenderla, y soltarla porque inmediatamente llega otra. Por lo que vamos sabiendo, no existe sólo una forma de memoria operativa, como si existiese un único sistema de almacenamiento de la información independientemente de los contenidos que haya de mantener; por el contrario, hay neuronas que responden cuando la información que hay que retener es de tipo espacial, y otras para la información visual de objetos, y otras para la información verbal, etc. De la misma manera, según sea el tipo de información que llega, cambia la combinación de áreas cerebrales que se activan. En el caso de la memoria operativa para la información verbal, resulta especialmente llamativo que se active la corteza parietal posterior del hemisferio izquierdo y, además, regiones que son responsables de la planificación y producción del lenguaje como son el área de Broca, el área promotora y el área motora suplementaria. Es decir, el reconocimiento verbal utiliza áreas implicadas en la expresión verbal, como si se tratara de una verbalización encubierta. Esto ha inducido a pensar que en la memoria operativa verbal intervienen dos tipos de mecanismos: los de almacenamiento, en la corteza parietal posterior, y los de ensayo en el cerebro anterior. Pero pensar es algo más que recibir información y reconocerla; hay que comprenderla y, con frecuencia, responder a ella, bien con razonamiento bien con la realización de una tarea que se ordena, tarea que puede ser  complicada porque exige seguir una serie de condiciones que se le ha impuesto en el paquete informativo. En este caso no basta la memoria a corto plazo sino que intervienen los sistemas que se han denominado anteriormente como control ejecutivo. Por eso se activan la corteza parietal posterior, la corteza cingulada, y las áreas implicadas en el lenguaje, tanto frontales como temporales. Cuando se trata de realizar un cálculo mental aritmético, han de activarse la corteza parietal inferior del hemisferio izquierdo que está asociada con el procesamiento numérico, y las regiones pre-frontales dorsolaterales asociadas con la memoria operativa. Es decir, la memoria operativa es pieza importante de cualquier tarea cognitiva pero es sólo uno de los componentes de todo el sistema neural que ha de intervenir en la ejecución de la tarea. Da la impresión de que, junto a la memoria operativa, el pensamiento de orden superior utiliza las mismas áreas nerviosas que se utilizan para las computaciones sensoriales específicas. Cuando se usan voluntariamente para pensar, estas áreas son recolectadas a partir de las áreas superiores. Y así, cuando se imaginan letras o palabras se activan las áreas relacionadas con su reconocimiento, y cuando se imagina una cara se activan también neuronas que estuvieron implicadas cuando se vio esa cara. Por tanto, junto a la activación de las áreas relacionadas con la memoria operativa y con el control ejecutivo, se activan también las áreas que intervienen en el procesamiento de la información sensorial. Esto significa que el procesamiento de la información no es unidireccional, desde las áreas sensoriales a las áreas interpretativas, sino que es bidireccional: la información va y vuelve, de forma que cuando es preciso utilizarla y recuperarla actúa no sólo el sistema de control ejecutivo sino el área sensorial correspondiente. lll.

MECANISMOS NEURONALES PERSISTENTEMENTE

RESPONSABLES

DE

QUE

LA

INFORMACIÓN

PERMANEZCA

1. EL ENSAMBLAJE SINÁPTICO Para que el sistema nervioso pueda codificar, consolidar y recuperar la información debe disponer de precisos mecanismos neuronales que son modificados por la llegada de dicha información. El elemento clave de todo proceso de aprendizaje es la sinapsis. En ella se efectúa la transmisión de la información. El aprendizaje significa la utilización beneficiada, ventajosa y preferente de un determinado número de sinapsis, como consecuencia de ciertas modificaciones moleculares que en ellas han tenido lugar. Llámense sensibilización, habituación, condicionamiento, el resultado final es que se establece una vía o una red de vías por las que determinada información fluye de modo favorable. Para que esto ocu rra, han de producirse modificaciones sinápticas que se generan como respuestas adaptativas ante determinados estímulos o influjos informativos, y que constituyen la base fundamental de la propiedad denominada  plasticidad. La clave está en que, cuando una neurona insistentemente actúa sobre otra, termina por establecerse un mecanismo de reforzamiento sinóptico entre ellas que hace más fácil y probable su subsiguiente interacción. Lo que se afirma para un pareja de neuronas puede

generalizarse a todo un conjunto o red de neuronas. Más aún, si dos neuronas o sistemas neuronales desarrollan su actividad conjuntamente de forma repetida y persistente, terminarán por estar asociadas de tal forma que la actividad de una sistema fácil' tara la actividad del otro. En definitiva, las neuronas que descargan de forma conjunta terminan por relacionarse. Las modificaciones sinápticas que explican los fenómenos de facilitación son múltiples. Unas son de carácter  neuroquímico; por ejemplo, incremento de la liberación de mediadores en la terminación presináptica, o cambios en la actividad de neuronas intercalares que influyen sobre la lib eración presináptica, aumento del número de receptores postsinápticos, cambios en la velocidad de inactivación del mediador, cambios en las cascadas de mensajeros intracelulares. Otras modificaciones pueden ser más estables e incluso adoptan un cambio estructural permanente; por ejemplo, incremento de la superficie sináptica, formación de nuevas sinapsis y, por tanto, incremento de unidades presinápticas (brotes axonales) o postsinápticas (espinas dendríticas), traslocación de contactos sinápticos. Naturalmente, por tratarse de un proceso eminentemente dinámico, los cambios pueden seguir un mecanismo gradual de forma que la memoria implique primero un proceso pasajero y breve, incluso reversible; pero si la experiencia de aprendizaje continúa persistentemente, los cambios se van reforzando y haciéndose más consistentes hasta alcanzar plena estabilidad y permanencia. El mejor modo de conseguir una conexión sináptica fija y firme es haberla hecho trabajar a fondo. En conclusión, el aprendizaje implica el establecimiento de redes o sistemas de comunicación preferente que operan simultánea o secuencialmente, que se han constituido en respuesta a modificaciones ambientales concretas que llamamos estímulos. Es evidente que el desarrollo de tales sistemas no ocurre al azar, sino que se ejecuta dentro de los límites impuestos por la organización general del sistema nervioso, y por la organización particular que la dotación genética de un determinado individuo condiciona. La dotación genética individual establece un marco de desarrollo. Serán después las condiciones ambientales y el aprovechamiento de las circunstancias quienes habrán de cubrir en un porcentaje determinado (ojalá todos llegáramos a nuestro 100%) el espacio limitado por ese marco (Flórez, 1999).

2. MECANISMOS MOLECULARES Las formas más elementales de memoria y aprendizaje tienen lugar en los organismos más sencillos. Lógicamente, en el mamífero los mecanismos sinápticos implicados en los procesos de aprendizaje han de ser mucho más complejos. El modelo que mayor influencia ha tenido para explicar los cambios que acontecen y son base de la plasticidad sináptica propia de algunos procesos de memoria es el de la  potenciación a largo plazo o de larga duración (LTP: Long-Term Potentia-tion), inicialmente descubierto por Bliss y Lomo en 1973 trabajando en hipocampo de conejo. La LTP consiste en el aumento estable y duradero de la magnitud de respuesta de las neuronas, cuando las células aferentes (que normalmente las estimulan) son activadas por trenes de estímulos eléctricos de frecuencia moderadamente alta (ver Flórez, 1999). La larga duración de este fenómeno es probablemente su nota más característica porque significa que, cualquiera que sean los mecanismos moleculares responsables, se mantienen durante un período prolongado. No se pueden ocultar en el fenómeno de la LTP, un fenómeno eminentemente sináptico, ciertos rasgos similares a los que son característicos de la memoria: la rapidez de la inducción (segundos), la duración del efecto (días o semanas), la presencia de un período lábil de consolidación que puede durar varios minutos. Tiene la ventaja de que puede ser analizado en animales anestesiados o despiertos, inmóviles o libres, e incluso "in vitro" en preparaciones aisladas (rodajas de tejido cerebral). Aunque observado inicialmente en hipocampo (con mucho, la estructura más utilizada) también se aprecia en otras áreas cerebrales. Los datos neuroquímicos de la LTP en el hipocampo implican de manera decisiva la transmisión de naturaleza glutamatérgica (fig. 7). La activación normal de una vía aferente libera ácido glutámico en cantidad moderada, capaz de estimular exclusivamente el receptor glutamatérgico AMPA asociado a un canal de Na +, originando así una breve despolarización. En cambio, el receptor glutamatérgico NMDA no contribuye a la respuesta porque el canal a él asociado permanece cerrado al estar bloqueado por iones Mg 2+. Sin embargo, cuando el estímulo es muy intenso como es el que se aplica para generar la LTP, el número de receptores AMPA activados aumenta, la despolarización es mucho más intensa y alcanza el valor necesario para vencer el bloqueo de Mg 2+ al desplazar a estos iones de su asociación al receptor-canal NMDA: el canal queda tibre para que fluya un gran número de iones Ca 2+. Es decir, los receptores NMDA son plenamente activos sólo cuando se ensambla la combinación de un determinado voltaje y de un determinado mediador. Además, activa también los receptores glutamatérgicos de naturaleza metabotropa asociados a fosfolipasa C, la cual hidroliza fosfoinosítidos para generar inositol-trifosfato y movilizar más Ca2+ y diaciiglicerol del que provendrá el ácido araquidónico para formar eicosanoides. Figura 7 Mecanismos implicados en la potenciación a largo plazo (LTP), a partir de la activación de receptores glutamato (AMPA, NMDA, metabotropos). El Ca2^ moviliza diversas cinasas que mantienen funcionantes a los receptores glutamato y activan genes de acción inmediata. Se forman mensajeros con posible acción retrógrada (óxido nítrico y ácido araquidónico) sobre la terminación presináptica. Tomada de Flórez, 1999.

Esta irrupción de Ca 2+ en la estructura postsináptica va a desencadenar una cascada de reacciones neuroquimicas de gran trascendencia que acompañan a la LTP. Pues bien, algunos de estos pasos acompañan también a la génesis de ciertas formas de memoria. El aumento de Ca 2+ inducido por la activación de receptores NMDA activa diversas cinasas: la proteincinasa A (PKA), la proteincinasa C (PKC), una de las cinasas dependientes de Ca/calmo-

Ca2+, permanece en este estado aun cuando el nivel del ion disminuya. La inhibición de estas cinasas mediante diversas sustancias, particularmente de la PKC y de la CaMKII, perturba en el animal de experimentación la formación y/o consolidación de memoria, como ha sid o demostrado en múltiples modelos y muy particularmente en la memoria de tipo espacial. Las cinasas mencionadas van a fosforilar proteínas; parte de los procesos de fosforilación van a tener lugar en el núcleo donde directa o indirectamente fosforilan residuos de treonina, serina o tirosina en proteínas que se encuentran en la región promotora de los genes que van a codificar las proteínas denominadas factores de transcripción. En una segunda fase, los factores de transcripción penetran de nuevo en el núcleo para activar los genes de acción tardía, de inicio más lento y duración mayor, capaces de codificar proteínas diversas: receptores, enzimas relacionadas con la síntesis de mediadores o con vías de señalización de mediadores, etc. (fig. 8). Los genes inducidos por ligandos que inicialmente activan la vía del AMPc poseen una secuencia de DNA denominada elemento de respuesta al AMPc (CRE: cAMP responso element). Los ligandos que inducen la formación de AMPc activan la PKA; la subunidad catalítica de esta cinasa puede penetrar en el núcleo en donde fosforila la serina 133 de una proteína nuclear denominada CREB (CRE binding) porque, al ser fosforilada, se fija a la secuencia CRE de un particular gen, y estimula el proceso de transcripción. Pero esta proteína CREB es también activada por  otras cinasas que forman parte de otras vías de transducción de señales; por ejemplo, la cinasa estimulada por  Ca/M, la PKC, etc. Por consiguiente, la proteína CREB es un factor de transcripción que sirve a diversas vías de transducción de señales. Muchos de los genes activados por CREB son IEG que codifican factores de transcripción, los cuales influirán posteriormente para inducir los genes de acción tardía. En efecto, CREB y otros factores de transcripción inducen un grupo de IEG entre los que se encuentran c-fos. fos-B, c-jun. jun-B, zif-268, etc. Los productos de estos genes son asimismo factores de transcripción. En el caso de c-fos y c-jun codifican las proteínas Fos y Jun rápidamente en respuesta a la activación celular; se asocian ambas en un heterodímero que se fija a una secuencia reguladora de DNA conocida como AP-1, y de este modo regula la transcripción del gen en el que dicha secuencia se encuentra: un gen de acción tardía. Figura 8. Etapas de la cascada neuroquimica que puede desarrollarse durante la inducción de LTP (p. ej-, en la

región CA1 del hipocampo. Tomada de Flórez, 1999.

Es preciso, pues, diferenciar dos grandes clases de factores de transcripción. A la primera pertenecen aquellos factores que se encuentran ya preformados (factores hormonales, factores de la familia CREB/CREM, factor NF-KB, etc.) y que, por tanto, sólo necesitan que llegue la señal extracelular para transducirla y transformarla en actividad transcriptora de un gen; la respuesta transcripcional es rápida. A la segunda clase pertenecen los factores de transcripción que tienen que ser sintetizados tras la llegada de una señal, lo cual supone una demora en la respuesta. Es el caso de la familia AP-1. Así, pues, se puede hablar también de cascada de factores de transcripción: uno de ellos (p. ej., CREB, NF-kB) es activado por la señal y favorece la transcripción de diversos sistemas (enzimas, etc.), o bien la transcripción de un segundo factor de transcripción (p. ej., tos, jun) que será quien, finalmente, induzca la activación de la síntesis de enzimas, receptores u otros elementos diana. En definitiva, las respuestas celulares a modificaciones ambientales están mediadas frecuentemente por los factores de transcripción inducibles, los cuales

sirven para coordinar tanto la activación como la represión de otros genes que se encuentran en un puesto inferior  dentro de la sucesión de influencias y que van a provocar una alteración adapta-tiva en la conducta de la célula. Las consecuencias finales de esta actividad ejercida a nivel nuclear son múltiples y de gran transcendencia biológica. Pueden ser modificaciones en la síntesis de enzimas sintetizadoras o metabolizadoras que provoquen cambios en la producción y velocidad de recambio de diversas moléculas mediadoras (neuro-transmisores, citocinas, neuropéptidos, NO, etc.). Pueden verse modificadas enzimas de carácter cinásico, con su consiguiente repercusión sobre las vías que transmiten diversas señales (PKA, PKC, Ca/M, etc.). El resultado final ha de ser un cambio estable y permanente en el nivel de comunicación, lo que permite que señales críticas sean capaces de inducir  respuestas de gran calado en la organización funcional de las redes y circuitos intraneuronales. Dentro de estas respuestas, reciben particular atención las modificaciones a largo plazo de la actividad neuronal que se aprecian en los procesos de aprendizaje y memoria, como base fundamental de la capacidad cognitiva. Es evidente que la inducción de LTP exige la síntesis de unas proteínas y la inhibición de otras; es así como se instauran procesos de largo alcance que van a permitir la modificación estable y permanente de diversos elementos de la sinapsis situados tanto pre como postsinápticamente. Como uno de estos procesos es el incremento pertinaz de liberación de glutamato, deben existir mecanismos que, iniciados en el co mpartimiento postsináptico, terminen por  actuar retrógradamente en la terminación presináptica facilitando dicha li beración. Se ha postulado que uno de estos mecanismos sea la producción de NO. La activación de la CaMKII induce la activación de la NO sintasa neurona!, y la síntesis de NO; este mediador difunde al espacio sináptico y penetra en la terminación presináptica en donde opera para facilitar la liberación de glutamato. Otro mecanismo puede ser la activación de la fosfolipasa A2, la hidrólisis de fosfolípidos con generación de ácido araquidónico y producción de eicosanoides que son liberados y actúan también retrógradamente a nivel presináptico. Pero, además, la activación de genes de acción inmediata y tardía pueden originar otros elementos que contribu yen a incrementar la actividad plástica de la sinapsis. Por ejemplo, la síntesis de compuestos con acción neurotrófica que actúen localmente facilitando el brote y establecimiento de nuevas sinapsis; el aumento de receptores y canales que incrementen la sensibilidad de la neurona a la acción de los diversos mediadores, etc. En este sentido, se ha demostrado que la LTP no es un fenómeno único sino que se expresa en varias formas cuyos cursos temporales son distintos y en las que participan mecanismos bioquímicos diferentes. Se ha diferenciado una LTP inmediata, que se disipa en 1 o 2 horas post-inducción y es sensible a los mecanismos dependientes de la activación de receptores NMDA, y una LTP tardía, que dura mucho más (>7 horas) y que parece depender más directamente de la activación de cinasas y el sistema CREB, de la inducción de factores de transcripción y de la síntesis de proteínas. Se ha descrito también otro fenómeno sináptico exactamente opuesto al de la LTP. Se trata de la depresión o inhibición a largo plazo (LTD: Long-Term Depression), estudiada especialmente en el cerebelo. Consiste en una reducción mantenida de la magnitud de respuesta de las neuronas, después de que las células aferentes hayan sido estimuladas con estímulos eléctricos de relativamente baja frecuencia. También aquí parece estar implicado el receptor NMDA y la entrada de Ca 2+ pero en este caso la concentración de Ca 2+ alcanzada estimularía en mayor  proporción las fosfatasas que las cinasas, reduciendo así el grado de fosforilación de las proteínas sinápticas. El efecto resultante sería, pues, el inverso.

3. CONCLUSIÓN

El modelo aquí descrito tiene el mérito de asociar fenómenos sinápticos de diversa naturaleza (bioeléctricos como es la expresión de la LTP y la LTD, neuroquímicos como es la activación de cinasas y de genes de acción inmediata), con fenómenos estrictamente conductuales como son determinadas formas de memoria (por ejemplo, la de naturaleza espacial analizable en el animal de experimentación). El concepto crítico es que la sinapsis y, por  tanto, la comunicación interneuronal por ella mediada, es modificada por estímulos externos; es decir, la manipulación del ambiente tiene capacidad para instaurar en ella modificaciones sustanciales y duraderas que facilitan su función. Esa propiedad es la plasticidad y ella es la que conforma la base esencial del aprendizaje. La presencia de genes capaces de sustanciar la s modificaciones plásticas de la sinapsis es absolutamente necesaria. Pero no basta con tener genes; hay que saberlos activar porque algunos no actuarán si no son adecuadamente estimulados. Es la modificación ambienta! la que "tira" de la capacidad génica hasta hacerla expresarse en su plenitud dinámica, es decir, hasta conseguir que una persona alcance el máximo de su potencialidad.  Agradecimiento. El presente trabajo ha sido elaborado en el marco del Proyecto "Desarrollo y envejecimiento: biología, conducta, educación", financiado por la Fundación "Marcelino Botín". Regresar al menú principal

BIBLIOGRAFÍA Aston-Jones GS, Desimone R, Driver J, Luck SJ, Posner Ml. Attention. En: Zigmond MJ, Bloom FE, Landis SC, Roberts JL, Squire LR, eds. Fundamental Neuroscience. San Diego CA, Academic Press 1999, p. 1385-1409.

Baddeley A, Delia Salla S. Working memory and executive control. En: Roberts AC, Robbins TW, Weiskrantz L, eds. The prefrontal cortex: executive and cognitive functions. Oxford, Oxford University Press 1998. p. 9-21. Beggs JM, Brown TH, Byrne JH, Crow T, LeDoux JE, LeBar K, Thompson RF. Learning and memory: Basic mechanisms. En: Zigmond MJ, Bloom FE, Landis SC, Roberts JL, Squire LR, eds. Fundamental Neuroscience. San Diego CA, Academic Press 1999, p. 1411-1454. Dehaene S, Jonides J, Smith EE, Spitzer M. Thinking and problem solving. En: Zigmond MJ, Bloom FE, Landis SC, Roberts JL, Squire LR, eds. Fundamental Neuroscience. San Diego CA, Academic Press 1999, p. 1543-1564. Eichenbaum HB, Cahill LF, Gluck MA, et al. Learning and memory: Systems analysis. En: Zigmond MJ, Bloom FE, Landis SC, Roberts JL, Squire LR, eds. Fundamental Neuroscience. San Diego CA, Academic Press 1999, p. 1455-1486. Estévez González A, García Sánchez C, Barraquer-Bordas Ll. La memoria y el aprendizaje: 'experiencia' y 'Viabilidad' en el cerebro. Rev Neurol,W7; 25: 1976-1998. Flórez J. Cerebro: el mundo de las emociones y de la motivación. En: Mora F (ed), El cerebro íntimo. Barcelona, Ariel 1997, pp. 165-185. Flórez J. Bases neuroquímicas de la mente. En: García-Porrero J (ed), Genes, cultura y mente: Una reflexión multidisciplinar sobre la naturaleza humana en la década del cerebro. Santander, Publ. Universidad de Cantabria 1999; pp. 39-66. Gabriel! JDE. Cognitive neuroscience of human memory.  Ann Rev Neurosci, 1998; 49: 87-115. Marina JA. Teoría de la inteligencia creadora. Barcelona, Anagrama 1993. Parasuraman R (ed). The attentive brain. Cambridge, MA, The MIT Press 1998. Passingham RE. Attention to action. En: Roberts AC, Robbins TW, Weiskrantz L (eds). The prefrontal cortex: Executive and cognitive functions. Oxford, Oxford University Press 1998, p. 131-143. Posner Ml, Raichle ME. The images of mind. New York, WH Freeman 1994. Roberts AC, Robbins TW, Weiskrantz L (eds). The prefrontal cortex: Executive and cognitive functions. Oxford, Oxford University Press 1998. Rosenzweig MR, Leiman AL, Brredlove SM. Biological Psychology. An introduction to behavioral, cognitive and  clinical neuroscience. 2a edición. Sunderland MA. Sinauer Associates 1999. Tulving E. Brain/mind correlates of human memory. En: Sabourin M, Criak F, Robert M, eds.  Advances in  psychological science, vol. 2: Biological and cognitive aspects. Hove, Psychology Press 1998; pp. 441-460.