Nuestro cerebro sufre numerosos cambios, desde antes de que nazcamos, durante un desarrollo embrionario resguardado en el útero materno, hasta la vejez, mucho tiempo después de haber abandonado su seguridad. Sin embargo no cambia de forma constante. Al principio los cambios son muchos y fundamentales -en la niñez y hasta el final de la adolescencia- y después pasan a ser los justos y necesarios para que seamos capaces de mantener sanas nuestras funciones cognitivas y tener una mínima capacidad de adquisición de nuevas destrezas motoras y memorias para lidiar en un plano de declinante igualdad con un medio ambiente ecológico y social en permanente cambio.Quizás el momento cumbre del desarrollo cerebral se de en la adolescencia. Esta etapa vital problemática, llena de grandes riesgos y oportunidades, el cerebro realiza su último gran desarrollo: el del lóbulo frontal. Durante el doloroso parto que constituye este proceso el niño que juega se convierte en adulto responsable, rompe la crisálida y echa a volar.
El proceso es ligeramente distinto en cada uno de nosotros, pero tienen todos y cada uno de esos procesos separados los suficientes elementos en común para que podamos considerarlos un mismo y único proceso biológico, de carácter universal.Sarah-Jayne Blakemore, del University College de Londres, estudia el desarrollo del cerebro humano, poniendo especial atención al que acaece en el período de la adolescencia. Con test psicológicos y técnicas de neuroimagen observa circunspectamente como el cerebro pasa de una estructura y función infantiles a otras adultas, cruzando el terreno minado emocionalmente de la transfiguración adolescente.
Ha escrito un libro junto con su colega Uta Frith sobre Cómo Aprende el Cerebro. Como lector entusiasta del mismo debo recomendarlo encarecidamente, en particular a aquellos que se dediquen profesionalmente a la educación.
La profesora Blakemore ha tenido la amabilidad de respondernos unas preguntas. José Miguel Guardia las puso en un correcto inglés.
En inglés:
1.- How does brain develop through the life cycle? What are the milestones of brain development?
Much has been known about early brain development since experiments on animals carried out in the 1950s and 1960s. One major developmental process affects the ‘wiring’ of brain cells (neurons) - the intricate network of connections (synapses) between neurons. Early in development, the brain begins to form new synapses, so that the synaptic density - the number of synapses per unit volume of brain tissue - greatly exceeds adult levels. This process of synaptic proliferation, ‘synaptogenesis’, lasts up to several months, depending on the species of animal.
The increase in the number of synapses is followed by a period of synaptic elimination (or pruning) in which excess connections wither away. This process is pre-programmed to a large extent – it will happen in all environments. However, the environment can also influence synaptic pruning, in that frequently used connections are strengthened and infrequently used connections eliminated.
This research suggested that brain development is particularly sensitive to environmental influence very early in life. It was not until the 1970s that research on post-mortem human brains revealed that some areas of the human brain, in particular the frontal cortex, continue to develop well beyond childhood. The frontal cortex is the area responsible for cognitive abilities such as the ability to make plans, remember to do things in the future, multi-task and inhibit inappropriate behaviour (executive functions). The frontal cortex also plays an important role in self-awareness and understanding other people. Peter Huttenlocher, at the University of Chicago, collected post-mortem brains from humans of all ages and found that the frontal cortex was remarkably different in the brains of pre-pubescent children and post-pubescent adolescents. While in sensory brain areas such as the visual cortex, synaptogenesis and synaptic pruning occur relatively early and synaptic density has reached adult levels by mid-childhood, synaptic reorganisation in the frontal cortex continues much later, well into adolescence. Huttenlocher found that the number of synapses in the frontal lobe is high at around puberty, after which their number decreases (due to synaptic pruning) throughout adolescence.
Another developmental mechanism that occurs for several decades in the frontal cortex is myelination. As neurons develop, they build up a layer of myelin on their axon (the long fibre transmitting signals from each brain cell). Myelin is a fatty substance that insulates the axons and vastly increases the speed of transmission of electrical impulses from neuron to neuron. Whereas sensory and motor brain regions become fully myelinated in the first few years of life, axons in some cortical regions, particularly the frontal and parietal lobes, continue to be myelinated well into adolescence in the human brain.
Recent MRI studies have confirmed these early cellular studies, demonstrating that some regions of the human brain continue to develop for several decades (see below).
2.-As an observer of brain and psychological development, where do you think is brain more plastic -and behavior moldable- and where less?
Until relatively recently, it was widely believed that the adult brain is incapable of change. There used to be a strong assumption that after the first few years of life the brain is equipped with all the cells it will ever have, and that adulthood represents a downward spiral of loss of brain cells and deterioration in learning, memory, and performance generally. But research is beginning to show that this view of the brain is too pessimistic: the adult brain is flexible, it can grow new cells and make new connections, at least in some regions. Although laying down new information becomes less efficient with age, there is no age limit for learning.
The brain’s plasticity -- its capacity to adapt continually to changing circumstances -- depends critically on how much it is used. Research on plasticity suggests that the brain is well set up for lifelong learning and adaptation to the environment, and that educational rehabilitation in adulthood is possible and well worth investment. On the other hand, the research also suggests that there is no biological necessity to rush and start formal teaching earlier and earlier. Rather, late starts might be reconsidered as perfectly in time with natural brain and cognitive development. Of course, the aging brain becomes less malleable and, as everyone getting older experiences, learning new things takes longer.
We discuss these issues at length in our book The Learning Brain (Blakemore & Frith, Blackwell, 2005).
3 .- Why is adolescence such a conflicting period?
Adolescence is a time of profound mental change, affecting education, social adaptation and character, as well as disposition to several forms of mental illness. Until recently, there was surprisingly little scientific evidence about cognitive and neural development during this important period of human life.
Recent research on the human brain has revealed that the prefrontal cortex continues to develop well beyond childhood. This brain region is responsible for “executive” functions, such as the ability to inhibit inappropriate behaviour and attend to two things at once, as well as social understanding and self awareness.
In my research, we use computerised tests to study the development during adolescence of social cognitive skills such as self awareness and understanding other people. This research has demonstrated improvement and changes in these social cognitive processes during adolescence.
In addition, we use brain imaging techniques (functional Magnetic Resonance Imaging or fMRI) to track changes in brain function during the teenage years. fMRI can be used to view the living human brain at work. When brain cells are active, they cause a local increase of blood flow, which can be detected by the MRI scanner. This remarkable technique allows us to look inside the human brain and discover how it processes information. My research looks at how the brain allows to us understand other people’s intentions and emotions and how the brain activity underlying these social cognitive abilities develops. A series of studies have demonstrated changes in activity in the brain regions involved in understanding other people between adolescence and adulthood.
The finding that emotional and social understanding, and brain activity during social-emotional processing, is still developing during adolescence has potential implications for social policy and education. The highly social, potentially emotionally-charged context of a classroom/school environment may interfere with the cognitive resources that can be devoted to academic learning. Adolescents should also get the opportunity to learn about their own brain development in school, as this may be useful and interesting for them.
The finding that decision-making, and social-emotional and brain development continues into adolescence has implications for the understanding of psychiatric disorders, many of which have their mean age of onset during the adolescent years (e.g. mood disorders, schizophrenia, addiction). Understanding adolescent brain development is likely to have far-reaching implications for the early identification and preventative treatment of at-risk groups of children and adolescents.
4.-What are the prospects and perils of the New brain sciences for education?
Knowledge of how the brain learns could, and will, have a great impact on education. Understanding the brain mechanisms that underlie learning and memory, and the effects of genetics, the environment, emotion and age on learning could transform educational strategies and enable us to design programs that optimise learning for people of all ages and of all needs. Only by understanding how the brain acquires and lays down information and skills will we be able to reach the limits of its capacity to learn. Neuroscience can now offer some understanding of how the brain learns new information and processes this information throughout life (see Blakemore & Frith, 2005).
Understanding the brain basis of social functioning and social development is crucial to the fostering of social competence inside and outside the classroom. Social functioning plays a role in shaping learning and academic performance (as well as vice versa), and thus understanding the neural basis of social behaviour can contribute to understanding the origins and process of schooling success and failure. It can also facilitate an understanding of how children with additional socio-emotional needs can be included in mainstream schools and how to reduce exclusion.
5.-What are you now working on?
The social brain in adolescence, cognitive control in adolescence, and social cognition in autism. My lab's research is summarised here:
En español:
1 .- ¿Cómo se desarrolla el cerebro a través del ciclo vital? ¿Cuáles son los hitos del desarrollo del cerebro?
Se ha conocido mucho sobre el desarrollo temprano del cerebro a partir de los experimentos realizados con animales en las décadas de 1950 y 1960. Un proceso de desarrollo importante afecta al "cableado" de las células cerebrales (neuronas) - la intrincada red de conexiones (sinapsis) entre las neuronas. Al principio del desarrollo, el cerebro comienza a formar nuevas sinapsis, de modo que la densidad sináptica - el número de sinapsis por unidad de volumen de tejido cerebral - excede con mucho los niveles de los adultos. Este proceso de proliferación sináptica, la 'sinaptogénesis', dura hasta varios meses, dependiendo de la especie animal.
El aumento en el número de sinapsis es seguido por un período de eliminación sináptica (o poda) en el que el exceso de conexiones se marchitan. Este proceso está preprogramado en gran medida – sucederá en todos los ambientes. Sin embargo, el medio también pueden influir en la poda sináptica, reforzando aquellas conexiones utilizadas con frecuencia y eliminando las conexiones raramente utilizadas.
Esta investigación sugiere que el desarrollo del cerebro es particularmente sensible a la influencia ambiental muy al principio de la vida. No fue hasta la década de 1970 que la investigación en cerebros humanos post-mortem reveló que algunas áreas del cerebro humano, en particular, la corteza frontal, siguen desarrollándose más allá de la infancia. La corteza frontal es el área responsable de las habilidades cognitivas tales como la capacidad de hacer planes, recordar hacer cosas en el futuro, tareas múltiples e inhibición de comportamientos inadecuados (funciones ejecutivas). La corteza frontal también juega un papel importante en la auto-conciencia y la comprensión de otras personas. Peter Huttenlocher, en la Universidad de Chicago, recopiló cerebros humanos post mortem de todas las edades, descubriendo que la corteza frontal de los cerebros de los niños pre-púberes era notablemente diferente de la de los adolescentes post-púberes. Mientras en las áreas sensoriales del cerebro, como la corteza visual, la sinaptogénesis y la poda sináptica ocurren relativamente temprano y la densidad sináptica llega a niveles adultos a mediados de la niñez, la reorganización sináptica en la corteza frontal continúa mucho después, hasta bien entrada la adolescencia. Huttenlocher encontró que el número de sinapsis en el lóbulo frontal es alta alrededor de la pubertad, después de la cual se reduce su número (debido a la poda sináptica), a lo largo de la adolescencia.
Otro proceso del desarrollo que se da durante varias décadas en la corteza frontal es la mielinización. Mientras las neuronas se desarrollan, crean una capa de mielina en sus axones (sus largas fibras de transmisión de señales desde cada célula del cerebro). La mielina es una sustancia grasa que aísla a los axones y aumenta enormemente la velocidad de transmisión de los impulsos eléctricos entre neuronas. Mientras que las regiones sensoriales y motoras del cerebro son plenamente mielinizadas en los primeros años de vida, los axones de algunas regiones corticales, especialmente en los lóbulos frontal y parietal, continúan siendo mielinizados en el cerebro humano hasta bien entrada la adolescencia.
Recientes estudios de resonancia magnética han confirmado estos primeros estudios celulares, demostrando que algunas regiones del cerebro humano continuará desarrollando durante varios decenios (véase más abajo).
2.-Como observadora del desarrollo cerebral y psicológico, ¿dónde cree que el cerebro es más plástico –y el comportamiento moldeable-, y donde menos?
Hasta hace relativamente poco, estaba muy extendida la creencia de que el cerebro adulto no es capaz de cambiar. Solía haber una fuerte presunción de que después de los primeros años de vida el cerebro está equipado con todas las células que tendrá jamás, y que la edad adulta representa una espiral descendente de pérdida de células cerebrales y deterioro en el aprendizaje, la memoria y el rendimiento general. Pero la investigación está empezando a mostrar que esta visión del cerebro es demasiado pesimista: el cerebro adulto es flexible, puede crear nuevas células y hacer nuevas conexiones, por lo menos en algunas regiones. Aunque la capacidad de asentar nueva información se vuelve menos eficiente con la edad, no hay un límite de edad para el aprendizaje.
La plasticidad del cerebro - su capacidad de adaptarse continuamente a nuevas circunstancias - depende críticamente de cuánto se usa. La investigación sobre plasticidad sugiere que el cerebro está bien preparado para el aprendizaje permanente y la adaptación al medio, y que la rehabilitación educativa en la edad adulta es posible y una inversión que vale la pena. Por otro lado, la investigación también sugiere que no hay una necesidad biológica de precipitarse y empezar la enseñanza formal cada vez más temprano. Más bien, el comienzo tardío podría reconsiderarse como perfectamente en tiempo con el cerebro natural y el desarrollo cognitivo. Por supuesto, el cerebro envejecido se vuelve menos maleable y, como todo el mundo experimenta al envejecer, aprender nuevas cosas lleva más tiempo.
Se discuten estos temas en detalle en nuestro libro Cómo Aprende el Cerebro (Blakemore y Frith, Blackwell, 2005).
3 .- ¿Por qué la adolescencia es un periodo tan conflictivo?
La adolescencia es una época de cambio mental profundo, que afectan a la educación, a la adaptación social y el carácter, así como a la disposición a varias formas de enfermedad mental. Hasta hace poco había sorprendentemente pocas evidencias científicas sobre el desarrollo cognitivo y neural durante este importante período de la vida humana.
Las investigaciones recientes sobre el cerebro humano han revelado que la corteza prefrontal continúa desarrollándose hasta mucho después de la infancia. Esta región del cerebro es responsable de las funciones "ejecutivas", tales como la capacidad para inhibir la conducta inapropiada y atender dos cosas a la vez, así como la comprensión social y la consciencia de sí mismo.
En mi investigación, utilizamos pruebas informatizadas pruebas para estudiar el desarrollo durante la adolescencia de las habilidades cognitivas sociales, tales como auto-consciencia y la comprensión de las otras personas. Esta investigación ha demostrado la mejora y los cambios en estos procesos cognitivos sociales durante la adolescencia.
Además, utilizamos técnicas de imagen cerebral (resonancia magnética funcional, o fMRI) para rastrear los cambios en la función cerebral durante los años de adolescencia. La fMRI se puede utilizar para ver el cerebro humano vivo en acción. Cuando las células del cerebro están activas, provocan un aumento local del flujo sanguíneo, que puede ser detectado por el escáner de resonancia magnética. Esta técnica notable nos permite mirar dentro del cerebro humano y descubrir cómo procesa la información. Mi investigación examina cómo el cerebro nos permite comprender las intenciones y emociones de otras personas y cómo la actividad cerebral que subyacen a estas capacidades cognitivas sociales se desarrolla. Una serie de estudios han demostrado cambios en la actividad de las regiones del cerebro implicadas en la comprensión de otras personas entre la adolescencia y la madurez.
El hallazgo de que la comprensión emocional y social, y la actividad cerebral durante el procesamiento social-emocional, están aún en desarrollo durante la adolescencia tiene implicaciones potenciales para la política social y la educación. El contexto altamente social y emocionalmente-cargado en potencia, del ambiente de un aula o de un colegio puede interferir con los recursos cognitivos que podrían dedicarse al aprendizaje académico. Los adolescentes también deben tener la oportunidad de aprender sobre su propio desarrollo cerebral en el colegio, ya que esto puede ser útil e interesante para ellos.
El hallazgo de que la toma de decisiones, y el desarrollo socio-emocional y cerebral continúan en la adolescencia tiene consecuencias para la comprensión de los trastornos psiquiátricos, muchos de los cuales tienen su edad media de aparición durante la adolescencia (por ejemplo, trastornos anímicos, la esquizofrenia, las adicciones). Entender el desarrollo del cerebro de los adolescentes puede tener consecuencias de gran alcance para la identificación precoz y el tratamiento preventivo de los grupos de riesgo entre niños y adolescentes.
4.-¿Cuáles son las perspectivas y los peligros de las ciencias del cerebro para la educación?
El conocimiento de cómo aprende el cerebro podría, y lo hará, tener un gran impacto en la educación. La comprensión de los mecanismos cerebrales que subyacen al aprendizaje y la memoria, y los efectos de la genética, el medio, la emoción y la edad en el aprendizaje podrían transformar las estrategias de educación y permitirnos diseñar programas que optimicen el aprendizaje de las personas en todas las edades y de acuerdo con todas las necesidades. Sólo mediante la comprensión de cómo el cerebro adquiere y establece la información y las destrezas seremos capaces de llegar a los límites de su capacidad de aprendizaje. La neurociencia puede ahora ofrecer una cierta comprensión de cómo el cerebro aprende nueva información y procesa la misma durante toda la vida (véase Blakemore y Frith, 2005).
La comprensión de las bases cerebrales del funcionamiento y el desarrollo social es crucial para el fomento de la competencia social dentro y fuera de las aulas. El funcionamiento social desempeña un papel en dar forma al aprendizaje y el rendimiento académico (y viceversa), y así comprender la base neural de la conducta social puede contribuir a comprender los orígenes y el proceso del éxito y fracaso en la escolarización. Esto también puede facilitar la comprensión de cómo los niños con necesidades socio-emocionales adicionales pueden ser incluidos en las escuelas ordinarias y el modo de reducir la exclusión.
5.-¿En qué trabaja ahora?
El cerebro social en la adolescencia, el control cognitivo en la adolescencia, y la cognición social en el autismo. Mis investigaciones de laboratorio se resumen aquí:
www.icn.ucl.ac.uk/sblakemore
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