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Aprender a navegar espacialmente produce cambios en el cerebro

Un estudio muestra los efectos en el hipocampo de un entrenamiento de conducción


Científicos de Estados Unidos han demostrado que el aprendizaje para navegar espacialmente produce cambios en el cerebro, en especial en el hipocampo. Ya se sabía, por ejemplo, que los taxistas de Londres, tenían un alargamiento en esta región, pero no se sabía cuál era la causa y cuál la consecuencia.





A izquierda, perspectiva del conductor en el ejercicio de simulación. En el centro, áreas en las que disminuye la difusión de agua, en el hipocampo izquierdo (azul) y el área de mayor conectividad funcional con esta región después del aprendizaje, en el lóbulo parietal derecho (rojo). A la derecha arriba, el mapa real de la ruta, y abajo, los -cada vez mejores- esbozos realizados por los participantes. Fuente: CMU.
A izquierda, perspectiva del conductor en el ejercicio de simulación. En el centro, áreas en las que disminuye la difusión de agua, en el hipocampo izquierdo (azul) y el área de mayor conectividad funcional con esta región después del aprendizaje, en el lóbulo parietal derecho (rojo). A la derecha arriba, el mapa real de la ruta, y abajo, los -cada vez mejores- esbozos realizados por los participantes. Fuente: CMU.
Hace una década, un estudio mostró que los cerebros de los taxistas de Londres tenían un alargamiento en el hipocampo, un área del cerebro asociada con la navegación. Pero quedaba la duda: ¿La experiencia de navegar el complejo sistema de calles de Londres cambia sus cerebros, o es que sólo las personas con hipocampos grandes logran convertirse en taxistas?

Ahora, científicos de Carnegie Mellon University (Pitsburgh, EE.UU.) han determinado que el aprendizaje de información detallada de navegación provoca cambios cerebrales del hipocampo. Publicado en NeuroImage, el estudio de Tim Keller y Marcel Just muestran que un breve entrenamiento de navegación cambia el tejido cerebral de una persona y mejora la forma en que el tejido modificado se comunica con otras áreas del cerebro involucradas en la navegación.

Los resultados establecen un vínculo crucial entre las alteraciones estructurales y funcionales del cerebro que ocurren durante el aprendizaje espacial. También ilustran que los cambios tienen que ver con cómo se sincroniza -o comunica- la actividad neuronal entre el hipocampo y otras regiones que son importantes para la comprensión y el aprendizaje de la navegación.

"Hace tiempo que se sabe que el hipocampo está involucrado en el aprendizaje espacial, pero hasta hace poco no ha sido posible medir los cambios en los tejidos del cerebro humano a medida que las sinapsis se modifican durante el aprendizaje", dice Keller, investigador senior en el Departamento de Psicología y el Centro de Imágenes del Cerebro Imaging Cognitivo (CCBI, por sus siglas en inglés), en la información de la universidad. "Nuestros resultados proporcionan una mejor comprensión de las causas de los cambios en el hipocampo."

Para examinar estos cambios, Keller y Just reclutaron a 28 adultos jóvenes con poca experiencia en videojuegos de acción. Durante 45 minutos, los participantes jugaron un juego de simulación de conducción. Un grupo practicó maniobras a lo largo de la misma ruta 20 veces. El grupo de control condujo durante la misma cantidad de tiempo, pero a lo largo de 20 rutas diferentes.

Antes y después de cada sesión de entrenamiento, se exploró el cerebro de cada participante usando imágenes ponderadas por difusión, que miden el movimiento de las moléculas de agua en el cerebro, y resonancia magnética funcional, que analiza la actividad cerebral.

Hipocampo. Fuente: Wikimedia Commons.
Hipocampo. Fuente: Wikimedia Commons.
Resultados

Los investigadores encontraron que el grupo que practicó el mismo camino una y otra vez -el grupo de aprendizaje espacial- aumentó su velocidad a la hora de completar la tarea de conducir más que el grupo que practicó diferentes rutas. El grupo de aprendizaje espacial también vio mejorada su capacidad para ordenar una secuencia de imágenes aleatorias tomadas a lo largo de la ruta y dibujar un mapa 2-D que la representaba.

Es importante destacar que sólo el grupo de aprendizaje espacial mostró cambios estructurales del cerebro en una parte clave del hipocampo dedicada al aprendizaje espacial, el giro dentado posterior izquierdo. También hubo aumentos en la sincronización de la actividad -o conectividad funcional- entre esta región y otras áreas corticales de la red de regiones cerebrales responsables de la cognición espacial. Y la cantidad del cambio estructural estaba directamente relacionada con la cantidad de mejora de cada persona en la tarea.

"El descubrimiento es que los cambios microscópicos en el hipocampo están acompañados por rápidos cambios en la forma en que la estructura se comunica con el resto del cerebro", dice Just, profesor de Psicología en el Colegio Dietrich de Humanidades y Ciencias Sociales y director del CCBI.

"Estamos muy contentos de que estos resultados muestren cómo es el re-cableado provocado por el aprendizaje. Ahora sabemos, al menos para este tipo de aprendizaje espacial, qué área cambia su estructura y cómo cambia su comunicación con el resto del cerebro".

Un estudio similar, de hace cuatro años, demostró también que los cambios en el hipocampo de los taxistas se debían al aumento del conocimiento sobre las calles, y que esos cambios se pueden producir incluso a edades avanzadas. En este caso, la investigación era del Wellcome Trust británico.

Referencia bibliográfica:

Timothy A. Keller, Marcel Adam Just: Structural and functional neuroplasticity in human learning of spatial routes. NeuroImage (2015). DOI: 10.1016/j.neuroimage.2015.10.015.


Miércoles, 28 de Octubre 2015
Redacción T21
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