EL CEREBRO INFANTIL

Los secretos del desarrollo cognitivo

Rita Reig Viader

© del texto: Rita Reig Viader, 2017.

© de las ilustraciones: Francisco Javier Guarga Aragón, 2017.

© de las fotografías: Getty Images/David Malan: cubierta; Getty Images/ Owen Humphreys-PA Images: 115b; Science Photo Library/Mehau Kulyk: 115ai,115ad; Science Photo Library/Steve Gschmeissner: 71a, 71b; Shutterstock: 129.

Diseño de la cubierta: Luz de la Mora.

© RBA Coleccionables, S.A., 2017.

© de esta edición: RBA Libros, S.A., 2019.

Avda. Diagonal, 189 - 08018 Barcelona.

rbalibros.com

Primera edición: junio de 2019.

REF.: ODBO536

ISBN: 9788491874492

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Introducción

El cerebro infantil es todavía hoy un gran desconocido en muchos aspectos, incluso desde un punto de vista científico. A los adultos, a menudo nos sorprende la forma de actuar y de pensar de los niños, muchas veces incomprensible para nosotros. Esto es debido a que el cerebro infantil está especialmente diseñado para cumplir con un único —aunque muy ambicioso— objetivo: aprenderlo todo. Cada una de sus células y estructuras está preparada para absorber, procesar e integrar una enorme cantidad de información de la forma más efectiva y rápida posible y, simultáneamente, para ser flexible y adaptarse con gran eficiencia al entorno natural y social. Esto permitirá al recién llegado integrarse en su familia; aprender a hablar, a caminar y a relacionarse con los demás; conocer cuáles son sus preferencias, e identificar lo que es bueno para él y lo que no lo es. Pero, sobre todo, esta fascinante capacidad del cerebro infantil para gestionar grandes cantidades de información mientras sigue su proceso de desarrollo resulta clave para garantizar la supervivencia del niño en este mundo, desde el primer segundo de su vida.

Esto es posible porque el cerebro de los niños posee, incluso antes del nacimiento, una cualidad única de la que carece —en buena medida— el de los adultos: una plasticidad extraordinaria. Por decirlo con otras palabras, las neuronas, los circuitos y las estructuras que forman el cerebro infantil tienen la habilidad para modificar su estructura y su desarrollo a partir de sus necesidades y de lo que ocurre en su entorno. De esta manera, a medida que se va desarrollando, el cerebro infantil potencia los circuitos que le son más útiles, consolida las conexiones relacionadas con nuevos recuerdos y organiza sus redes neuronales de la forma más efectiva posible, para usar de modo eficiente la nueva información que va recopilando y procesando siempre que lo requiera.

Precisamente, gracias a la relación íntima que existe entre el proceso de organización del cerebro infantil y su entorno, nuestras funciones cognitivas, nuestros comportamientos y nuestra personalidad se construyen de una manera adecuada. Y es que el cerebro de un niño es un órgano en cambio permanente, que va modelando de forma progresiva la función de cada una de sus estructuras y redes de circuitos, a partir de la información que recibe de sus cinco sentidos. Así, paso a paso, se van formando las distintas estructuras y áreas que dan lugar a las funciones cerebrales, al tiempo que se van estableciendo conexiones entre ellas. Precisamente es esto lo que hace que el niño empiece a hablar mediante balbuceos que poco a poco se van convirtiendo en palabras y, más tarde, en frases. Además, es esto también lo que le permite entender a los demás y comunicarse con ellos mucho antes de ser capaz de articular palabra alguna.

Se trata de una dinámica que comienza durante la formación del cerebro en el feto. Ya entonces, dicho órgano compagina su intrincado proceso de desarrollo con la captación de las sensaciones que percibe de su entorno, para aprender de él. Esto permite que el bebé conozca algunas características del mundo al que acaba de llegar, como la voz de su madre o la cadencia de la que será su lengua. Es más, dispone ya de todos los sentidos básicos (olfato, tacto, oído, gusto y vista) lo que le permite contar con las herramientas necesarias para interactuar y aprender de su nuevo entorno desde el primer minuto.

Todo esto sucede gracias a las características únicas tanto de las células nerviosas del cerebro —las neuronas— como de la organización de los circuitos y estructuras de este órgano extraordinario. Las neuronas son unas células específicamente diseñadas para recibir y transmitir la información que transita por ellas bajo la forma de impulsos nerviosos, y para adaptar su función a partir de las características de estos. Al conectarse entre sí, dan lugar a los circuitos y redes encargados de producir nuestros pensamientos, recuerdos, comportamientos, sensaciones y todas las demás funciones cerebrales que usamos en nuestro día a día.

Una de las características más fascinantes del cerebro reside en el modo como los circuitos y redes neuronales se organizan. Es gracias a la organización de las conexiones de cada cerebro, fruto de la genética y de las experiencias individuales, por lo que cada sujeto posee un carácter, una personalidad y una forma de comportarse propios. Dado que el cerebro es un órgano especializado en recoger información tanto del propio organismo como del exterior, para procesarla e integrarla con el objetivo de producir una respuesta acorde, no resulta extraño que su formación y organización estén íntimamente ligadas a los estímulos del entorno. De hecho, esto es lo que le permite adaptarse al máximo a este y de tener la capacidad para comprenderlo y elaborar respuestas adecuadas de la forma más efectiva posible. Por tanto, las experiencias que vivimos y los estímulos que nos ofrece el entorno circundante establecen qué conexiones cerebrales mantenemos y cuáles eliminamos, cuáles debemos potenciar y cuáles bloquear, y con ello terminan modelando nuestro cerebro. Tales procesos, en combinación con las propias características genéticas, permiten, por ejemplo, que haya personas con más facilidad para aprender idiomas o que existan otras con mayor habilidad para retener una imagen o memorizar una canción.

De hecho, las primeras interacciones del recién nacido con el mundo extrauterino son tan importantes que determinan, en buena medida, la evolución de su desarrollo cognitivo y social. De ahí que el bebé necesite estar en contacto con sus progenitores, y sentirse querido y protegido por ellos, pues, al fin y al cabo, son las primeras personas con las que interacciona socialmente. La forma de relacionarse con ellos sienta las bases de su desarrollo social y de su manera de establecer vínculos con los demás. Por ello, el recién nacido usa todas las herramientas a su disposición para comunicarse con sus progenitores, si bien existe una que adquiere especial relevancia durante los primeros días de su vida: el tacto. Gracias a él, nota el cariño y la protección que le proporcionan sus padres y que le hacen sentir seguro y tranquilo. Esto le permite investigar con calma su entorno y estudiar a los individuos que le rodean para aprender poco a poco de ellos y construir de forma pausada las diferentes funciones cognitivas y sociales de su cerebro. Empezará por las más sencillas, como reconocer la cara de sus padres, abuelos y hermanos o identificar un objeto que le llama la atención, y terminará por las más complejas, como anticiparse a las acciones de los demás o entender que cada persona tiene una forma propia de pensar.

Tan importantes son estas primeras interacciones entre el bebé y su mundo que tienen incluso el poder de modificar el funcionamiento de los genes, mediante su activación o su represión. A fin de cuentas, nuestra genética no permanece ajena a la influencia del entorno: las experiencias realmente trascendentales de nuestras vidas, sobre todo las que tienen lugar cuando somos niños, marcan nuestra personalidad y nuestros comportamientos para siempre. Esto puede provocar, por ejemplo, que una persona con propensión genética a desarrollar una enfermedad psiquiátrica como la esquizofrenia pueda padecer el trastorno si sufre alguna experiencia traumática durante la etapa de desarrollo de su cerebro, cosa que quizá no sucedería si viviese una infancia normal.

En este sentido, es cierto que las enfermedades psiquiátricas cuyo origen está en el neurodesarrollo son provocadas por alteraciones genéticas. Sin embargo, también es cierto que, dada la naturaleza del cerebro infantil, el componente genético de dichas enfermedades representa solo una parte de su etiología, puesto que la gravedad y muchos de los síntomas vienen determinados por factores ambientales. Esto se debe a que los trastornos neurológicos son enfermedades particularmente complejas. En buena medida, tienen su origen en desajustes en los mecanismos reguladores de la formación y la organización de las conexiones neuronales, que, aunque a veces puedan parecer insignificantes, alteran severamente el funcionamiento normal de los circuitos cerebrales. Dichos desajustes no suelen ser consecuencia de la disfunción de solo uno o dos genes, sino que tienen su origen en múltiples modificaciones genéticas con efecto variable sobre la sintomatología de la enfermedad, y en el impacto del ambiente y las experiencias vitales de cada individuo sobre la (dis)función de dichos genes. Esto significa que dos personas afectadas por esquizofrenia presentarán, con toda probabilidad, un número diverso de mutaciones y de genes, que serán, en su mayoría, distintos entre sí y con diferente efecto sobre la enfermedad. Por este motivo, la sintomatología manifestada por las personas con trastornos psiquiátricos es distinta y específica de cada paciente, incluso dentro de la misma enfermedad.

Desde luego, el entorno también puede influir sobre el cerebro infantil en un sentido positivo. De esta manera, el niño que, al nacer, reciba los cuidados necesarios por parte de sus padres, crezca con suficientes estímulos de calidad, establezca relaciones beneficiosas con su familia y amigos y, en definitiva, sea debidamente acompañado y apoyado durante los primeros años de su existencia, con toda probabilidad tendrá una infancia feliz, lo que, a su vez, beneficiará su desarrollo cerebral y, por ende, su forma de ser el resto de su vida.

Dentro de esta lógica, nuestro cometido —el de los adultos— consiste en proporcionar a los niños los estímulos que favorezcan su desarrollo neurológico y acompañarlos con cariño en su camino para que en el futuro puedan convertirse en adultos sanos emocional, social y mentalmente. Desde luego, la investigación científica puede ayudarnos en este cometido, al aportarnos herramientas para conocer mejor el cerebro infantil. Eso sí, desentrañar los secretos del funcionamiento del cerebro de los niños resulta un reto de particular complejidad para la ciencia: en los últimos años, hemos aprendido que nos enfrentamos a un órgano asombrosamente dinámico y flexible que funciona y cambia a una velocidad que lo hace difícil de comprender. En definitiva, el cerebro infantil, lejos de ser un órgano vacío y estático, está en plena ebullición, ávido de conocimientos y nuevas experiencias.

Un órgano preparado
para aprender

Uno de los aspectos más fascinantes de tratar con niños radica en constatar la enorme agilidad que muestran a la hora de enfrentarse a ciertas situaciones cotidianas que, a primera vista, les deberían suponer un reto difícil de superar. Después de todo, ¿quién de nosotros no se ha sentido maravillado al comprobar la gran facilidad con que nuestros hijos, nuestros sobrinos o nuestros alumnos aprenden a utilizar los dispositivos electrónicos más modernos —como teléfonos móviles o tabletas digitales— mientras que a nosotros a menudo se nos resisten? ¿Quién no ha experimentado una cierta vergüenza al comprobar que un niño pequeño puede aprender en pocos minutos la letra de una canción que nosotros tardaríamos varias horas en memorizar? ¿Quién no se ha sentido maravillado al comprobar cómo un bebé de pocas semanas es capaz de imitar con gran naturalidad y sin esfuerzo aparente gestos y acciones realizadas por adultos?

Desde muchos puntos vista, el cerebro infantil puede considerarse más inteligente que el de los adultos; sobre todo, si tomamos en cuenta que la inteligencia no tiene nada que ver con la cantidad de conocimientos, sino con la capacidad de análisis, adaptación y respuesta a las situaciones que se nos presentan. De hecho, ningún ser humano tiene más capacidad de adaptación a nuevas situaciones y al entorno que un niño, ya desde el momento en el que nace.

Imaginemos que disponemos de tan solo tres años para aprender a hablar y entender con soltura uno, dos o más idiomas a la vez. Supongamos que simultáneamente tuviéramos que aprender a caminar; a comer; a dirigir los movimientos de nuestras manos, piernas y cabeza; a reconocer a nuestros padres, nuestra familia, nuestra casa, ciudad o pueblo. Que tuviéramos que saber qué es peligroso para nosotros y qué no lo es; qué significa tener hambre o sed. Únicamente un niño tiene la capacidad para aprender estas y muchas otras cosas de forma simultánea y en un período de tiempo muy reducido. Y esto se debe a que, al nacer, el cerebro humano está dispuesto y preparado para recibir, integrar y almacenar información con una eficiencia y una velocidad superiores a las de cualquier otra etapa de la vida.

La maravillosa capacidad de aprendizaje del cerebro infantil ha llamado la atención de numerosos investigadores en tiempos recientes. Este interés está plenamente justificado, pues un mejor conocimiento del cerebro de los niños —el cual no es otra cosa que la base sobre la que se construye la mente humana— puede ofrecernos las claves para comprender la formación y la organización del cerebro humano en general. El estudio de este órgano durante las primeras etapas de la vida puede dotarnos de herramientas para afrontar uno de los grandes desafíos científicos del siglo XXI: descifrar los fundamentos neurobiológicos de la actividad mental.

Ahora bien, el estudio del cerebro humano durante la etapa infantil tiene importancia en sí mismo, en la medida en que resulta de utilidad para detectar tanto los estímulos que favorecen el desarrollo cognitivo de los niños como los que lo perjudican. Potenciar unos y evitar los otros nos ayudará a acompañar a los niños en su crecimiento y a garantizar el desarrollo correcto de sus facultades mentales. La infancia es un período de extraordinaria importancia para el desarrollo de la mente humana, por lo que cualquier alteración en su funcionamiento en esta fase de la vida puede ser causa de graves enfermedades, como la esquizofrenia o el autismo. Por esta razón, entender los mecanismos implicados en trastornos que tienen su origen en el neurodesarrollo puede facilitar las intervenciones tempranas, más eficaces para revertir o paliar los efectos de este tipo de patologías; y para ello primero necesitamos conocer los procesos que permiten que el cerebro adquiera e integre tal asombrosa cantidad de información en las primeras etapas de la vida.

HACIA EL DISEÑO DEFINITIVO

Sin duda, el cerebro es el órgano más complejo y, al mismo tiempo, más enigmático, de cuantos aloja el cuerpo humano. Él controla las funciones de nuestro organismo y guía los actos que nos posibilitan desenvolvernos —y sobrevivir— en nuestro en entorno. Gracias a él, podemos percibir el mundo, comprenderlo y responder a los estímulos que nos proporciona. De la misma manera, nos permite interactuar con nuestros congéneres; nos ayuda a comprenderlos, a aprender de sus acciones, a empatizar y a comunicarnos con ellos. En última instancia, el cerebro controla nuestras funciones vitales, rige nuestra percepción, posibilita nuestras capacidades lingüísticas y nos permite ser seres sociales.

Tal vez, una de las características más sorprendentes del cerebro es que si es capaz de llevar a cabo toda esta enorme variedad de tareas, simultánea y eficientemente, es, sobre todo, gracias a un solo tipo de células: las neuronas. Estas células son el componente fundamental del sistema nervioso humano —se estima que su número asciende a 100 mil millones en un hombre de entre cincuenta y setenta años— y las responsables de llevar a cabo todas sus funciones: desde recibir, analizar e integrar la información procedente de los sentidos hasta organizar los movimientos coordinados de los músculos, producir las acciones reflejas, generar recuerdos o soñar, entre otras cosas.

Las neuronas están formadas por un soma o cuerpo celular del que emergen dos tipos de ramificaciones —múltiples dendritas, y un único axón—, que otorgan a dichas células su aspecto singular (fig. 1). Desde el soma, donde se aloja la información genética de la célula, se extiende el axón, hasta contactar con la neurona o célula receptora. Su función consiste en enviar estímulos nerviosos —es decir, información— a dicha neurona. Cuando la neurona se excita, al inicio del axón se genera un impulso nervioso, o potencial de acción, que se propaga hasta su extremo. Ahí se encuentra el terminal axónico que conecta con la célula receptora de dicho impulso a través de sus dendritas. Precisamente, las dendritas son las encargadas de recibir los impulsos procedentes de la célula emisora, que se ramifican una y otra vez para formar complejos e intrincados árboles dendríticos. De este modo, la transmisión de información —bajo la forma de impulsos nerviosos— es posible gracias a la conexión establecida entre el axón de la neurona que genera la señal y la dendrita de la neurona que la recibe. Esta conexión no es otra que la sinapsis neuronal, una de las estructuras biológicas más complejas de la naturaleza.

FIG. 1

La figura muestra los principales componentes de una neurona de tipo piramidal, característica de la corteza cerebral, y de la sinapsis.

Las sinapsis están compuestas por dos elementos, el elemento presináptico y el elemento postsináptico. El terminal presináptico se sitúa en el terminal axónico —de la neurona emisora— y contiene las vesículas sinápticas, cargadas de neurotransmisores. Con la llegada del impulso nervioso a través del axón de la neurona emisora (la neurona presináptica) las vesículas sinápticas liberan los neurotransmisores que cruzan el espacio sináptico hasta alcanzar sus correspondientes receptores, localizados en el extremo de la dendrita de la neurona receptora (la neurona postsináptica). Las vesículas sinápticas almacenan distintos neurotransmisores dependiendo del tipo de sinapsis. Si la sinapsis es excitatoria, los neurotransmisores conservados serán, por ejemplo, el glutamato o la glicina; mientras que si es inhibitoria serán sustancias como el ácido gamma-aminobutírico. De este modo, los receptores se activan cuando son alcanzados por los neurotransmisores y provocan cambios químicos y electrofisiológicos en la neurona postsináptica, que pueden comportar bien su excitación (si el neurotransmisor presináptico es excitatorio) o su inhibición (si es inhibitorio), para inducir o bloquear, respectivamente, la transmisión de la señal recibida.

Gracias a las características de sus conexiones, las neuronas son capaces de formar circuitos funcionales organizados en redes más complejas que, a su vez, constituyen los distintos centros del sistema nervioso. En este sentido, el cerebro puede entenderse como una gran red, compleja y jerarquizada, constituida por millones de neuronas minuciosamente organizadas en circuitos y áreas funcionales.

Tras el nacimiento, el cerebro inicia un prolongado y complejo proceso de organización de sus conexiones para responder de la manera más rápida y eficiente posible a los retos a los que deberá enfrentarse el individuo a lo largo de su vida. Dicha organización, afecta, por un lado, a los principales circuitos neuronales formados durante la gestación y, por otro, a las incontables y supernumerarias conexiones neuronales que se generan durante la sinaptogénesis, es decir, el proceso de formación de conexiones sinápticas, que se inicia en el feto y se prolonga más allá de los veinte años. Y, aunque el cerebro del recién nacido crece con gran rapidez y se organiza muy pronto en redes funcionales, no se le puede considerar en absoluto un cerebro adulto en miniatura. En realidad, las características de sus conexiones y su funcionalidad no tienen nada que ver con las de aquel.

El cerebro del bebé es un órgano increíblemente plástico, con una gran capacidad para adaptarse y reestructurar sus conexiones; está preparado para enfrentarse al mundo que le rodea y se va moldeando gracias a la interacción entre sus capacidades cognitivas —en proceso de desarrollo— y los estímulos provenientes del entorno.

Todo ello está básicamente asociado al desarrollo de una estructura del cerebro: la corteza que, como veremos con mayor detenimiento en el próximo capítulo, corresponde a la parte más exterior del encéfalo y se encarga de la mayoría de sus funciones más complejas, como la memoria, la atención, la cognición, la percepción, la alerta, el pensamiento, el lenguaje y la conciencia. Aunque a simple vista parece una estructura con un aspecto muy homogéneo, presenta múltiples niveles de complejidad, tanto estructurales como funcionales, que han permitido a los científicos definir distintas áreas basándose en su función. Dichas áreas funcionales, a grandes rasgos, se engloban en tres especializaciones: las áreas sensitivas, que reciben estímulos sensoriales (auditivos, gustativos, visuales, táctiles y olfativos) y los traducen en percepción (conciencia); las áreas motoras, que dirigen el movimiento de los músculos esqueléticos, y las áreas de asociación, que integran la información procedente de las áreas sensitivas y motoras y controlan las conductas voluntarias (fig. 2). Pues, bien, diversos estudios han permitido constatar que, algunas áreas corticales, como las sensoriales, se desarrollan en fechas tempranas y con gran rapidez, mientras que otras, como las asociativas, lo hacen más tarde y con mayor lentitud, de manera que su organización y maduración se prolonga hasta el final de la adolescencia.

> DORMIR NOS PERMITE APRENDER

El sueño resulta esencial para garantizar tanto el desarrollo como la plasticidad del cerebro. De hecho, ya empezamos a dormir durante la gestación y tenemos que seguir haciéndolo a lo largo de nuestras vidas. Precisamente, necesitamos dormir más horas durante los primeros años de vida, cuando los procesos de desarrollo cerebral y aprendizaje son más intensos. Y es que, durante las fases de sueño, el cerebro continúa trabajando, con unos niveles de actividad similares a los observados cuando estamos despiertos. Sin embargo, mientras dormimos el cerebro lleva a cabo actividades distintas —aunque imprescindibles para su funcionamiento— a las de los períodos de vigilia. Por ejemplo, durante el sueño, revisa los patrones neuronales relacionados con tareas o conceptos aprendidos, que ha establecido cuando estamos despiertos. Los reorganiza para que, al despertar de nuevo, estén consolidados, de manera que, cuando los necesitemos, podamos usarlos de la forma más eficiente posible. Por consiguiente, dormir es imprescindible para el aprendizaje, tanto en niños como en adultos. De hecho, está ampliamente demostrado que la restricción del sueño durante el período infantil es perjudicial no solo para la memoria, sino también para la propia cognición.

La figura muestra cómo los circuitos neuronales implicados en un proceso de aprendizaje se refinan después de un adecuado período de sueño.

De este modo, el período posnatal está marcado por la formación de circuitos de corto alcance, como las conexiones dentro de la corteza cerebral. También se caracteriza por la cobertura de los axones con una membrana de mielina —una sustancia que mejora la eficiencia en la transmisión de impulsos nerviosos—, el refinamiento de las conexiones ya existentes, la arborización de las dendritas y por un incremento explosivo de la sinaptogénesis, que trae consigo la creación de una multitud de nuevas conexiones. La sobreproducción de sinapsis, seguida de la llamada poda sináptica, esto es, la eliminación selectiva de algunas de ellas, es un fenómeno observado en todos los mamíferos. Sin embargo, estos procesos —y, en particular, la poda sináptica— en la especie humana se prolongan sustancialmente a lo largo de la infancia y hasta la adolescencia. Esto confiere al cerebro humano un tiempo extra valiosísimo, que le permite gozar de gran plasticidad y configurar, de esta manera, sus redes neuronales en función de las necesidades del individuo y del entorno que le rodea.

El aprovechamiento del tiempo en el que el cerebro goza de gran plasticidad resulta de suma importancia para el correcto desarrollo de las funciones cognitivas del individuo. Si el ritmo de avance de este proceso de organización de la arquitectura cerebral se ve perturbado, por ejemplo, por situaciones de estrés elevado o por largos períodos de déficit de sueño, el desarrollo de las funciones cerebrales puede resentirse, sin que se descarte la aparición de trastornos mentales como la discapacidad intelectual.

FIG. 2

La figura detalla una de las clasificaciones de las áreas funcionales de la corteza cerebral.

LA ORGANIZACIÓN DE LOS CIRCUITOS CEREBRALES EN LA INFANCIA

Los estudios más recientes realizados con técnicas de neuroimagen que permiten evaluar el desarrollo estructural de las redes del cerebro durante el período posnatal han demostrado que la maduración del cerebro infantil se caracteriza por un incremento en la integración de sus circuitos y, a la vez, por una disminución de la aglutinación. En otras palabras, el cerebro del recién nacido no se limita a refinar sus redes neuronales eligiendo entre los circuitos necesarios e innecesarios, sino que lleva a cabo una completa reestructuración de sus comunicaciones. Partiendo de unos circuitos altamente aglomerados —es decir, con un gran número de sinapsis y conexiones—, el cerebro empieza a organizar sus circuitos en conjuntos de redes funcionales cercanas, las cuales se irán reforzando e irán madurando de forma progresiva. De esta manera, el cerebro genera centros o módulos de conexiones que operan conjuntamente no solo desde una perspectiva espacial sino también funcional. Esta organización en módulos mejora la eficiencia de los circuitos que forman parte de ellos e incrementa su capacidad de comunicación, lo que supone también una mejora en la eficiencia de la transmisión de información y en el funcionamiento general del cerebro.

A partir del sinnúmero de conexiones generadas de forma, por así decirlo, azarosa, en el momento de la sinaptogénesis, la arquitectura funcional del cerebro se reconfigura por completo durante el desarrollo posnatal gracias a los centros de redes funcionales. Estos, a su vez, irán conformando de forma paulatina las regiones cerebrales encargadas de las distintas funciones cognitivas, como lo son las áreas de asociación corticales (fig. 3). Esto es posible porque, a la vez que se produce la mielinización de los axones, las conexiones entre las distintas redes funcionales se incrementan, para promover la integración entre ellas sobre todo durante los primeros doce meses posnatales, y a lo largo de los dos primeros años de vida. De este modo, los mecanismos de poda sináptica, la mielinización y el crecimiento de determinados axones permiten al cerebro reorganizar sus circuitos, uniendo los centros de conexiones que deben funcionar conjunta y coordinadamente y potenciando los circuitos más eficientes para la funcionalidad del cerebro. De esta forma, al final, se forman las distintas redes que darán lugar a las diversas áreas funcionales, las cuales deben activarse y trabajar de forma sincronizada cuando el cerebro precisa realizar una tarea determinada. Así, el cerebro consigue optimizar su conectividad general, para procesar la información y emitir respuestas de la forma más rápida y eficiente posible.

FIG. 3

Módulos y redes funcionales cerebrales. Las áreas grises representan distintos módulos funcionales del cerebro y las diferentes líneas indican las conexiones que los unen para formar las redes implicadas en distintas funciones.

Conocer el modo como se construyen las distintas redes funcionales en el cerebro infantil nos ofrece las claves para comprender cómo van emergiendo las distintas habilidades mentales del niño en función de sus necesidades y su maduración. En este sentido, es posible identificar con claridad las redes neuronales relacionadas con funciones primarias como las sensoriomotoras, auditivas o visuales —y comprobar que ya poseen, incluso, una configuración madura— en el cerebro de un recién nacido. En cambio, las redes implicadas en funciones consideradas de altos niveles de complejidad todavía no se han organizado, por lo que se presentan muy fragmentadas y con un número limitado de conexiones funcionales con sus redes relacionadas. Así, por ejemplo, la trama de conexiones cerebrales conocida como la red neuronal por defecto —asociada con la autoconciencia, la planificación futura o ciertos tipos de empatía y de pensamientos rápidos— aparece como inmadura e incompleta en los recién nacidos, pues abarca apenas la corteza frontal y algunas áreas de la corteza asociativa, mientras que en los adultos se extiende por hasta cinco áreas distintas de la corteza cerebral, junto con el hipocampo.

De hecho, un estudio reciente realizado a partir de técnicas de neuroimagen permitió describir las trayectorias de maduración, en intervalos de tres meses, de distintas redes neuronales durante el primer año de vida. Los investigadores constataron que la red sensoriomotora, la de procesamiento visual y la relacionada con la audición y el lenguaje del recién nacido presentan una organización semejante a la del adulto y muestran cambios mínimos durante el primer año después del nacimiento. En cambio, dos conjuntos de circuitos implicados en importantes funciones cognitivas, como la red de atención dorsal —implicada en la selección de la atención hacia estímulos relevantes— y la ya mencionada red neuronal por defecto, necesitan sincronizarse con circuitos cerebrales situados en zonas remotas pero que acaban incorporándose a la red, por lo que no exhiben una organización madura hasta que el niño alcanza un año de vida. Por su parte, redes neuronales de niveles cognitivos más elevados, implicadas en el control ejecutivo, la toma de decisiones y la memoria de trabajo —es decir, la memoria temporalmente necesaria para generar nuevos pensamientos a medida que la información va llegando al cerebro—, como la red de relevancia y la frontoparietal bilateral, son las últimas en madurar y muestran todavía una configuración incompleta al final del primer año posnatal. Este contraste en las trayectorias de maduración entre las redes primarias y las más complejas refleja su optimización evolutiva. En otras palabras, las funciones primarias están activas ya en etapas muy tempranas, con el fin de asegurar la supervivencia del individuo. En cambio, las funciones de niveles superiores maduran con mayor lentitud, puesto que, por un lado, necesitan que las redes más primarias estén desarrolladas y, por otro, requieren de la influencia del entorno para construirse. De este modo, reciben estímulos externos durante más tiempo y logran que su funcionamiento sea lo más adaptativo posible.

En consecuencia, la secuencia de maduración de todas las redes neuronales determina el orden en el que el bebé, primero, y el niño, después, desarrollan sus habilidades cognitivas y de comportamiento. De esta manera, la capacidad de autorreconocimiento emerge rápidamente durante el primer año de vida, mientras que otras funciones más complejas, como la empatía —la implicación de una persona en una realidad ajena—, aparecen mucho más tarde. En el caso de la empatía esto resulta lógico, puesto que se trata de una función cognitiva compleja que, si bien ya se desarrolla en los niños, requiere obligatoriamente que el bebé sea consciente de sí mismo para poder entender las emociones de los demás. Del mismo modo, otras funciones cognitivas de niveles superiores, como el control ejecutivo o la cognición social precisan un tiempo mucho más prolongado de estructuración y maduración, por lo que no se consolidan hasta bien entrada la adolescencia y la edad adulta temprana.

Así pues, las complejas funciones cognitivas inherentes al cerebro humano no surgen de la nada de forma repentina cuando se alcanza la edad adulta, sino que poco a poco se van configurando durante al menos dos décadas de desarrollo. Después de siglos de considerar vacía y confusa la vida mental de los infantes, al fin, la investigación sobre el desarrollo cognitivo ha demostrado una y otra vez que el bebé posee un número considerable de competencias cognitivas ya durante su primer año de vida, a pesar de las limitaciones motoras que todavía experimenta. Este conjunto de capacidades tempranas encamina al recién nacido por la senda de un aprendizaje largo e increíblemente intenso, que en ocasiones puede parecer limitado en comparación con el de los adultos, pero que muchas otras veces se revela más eficiente. Así, por ejemplo, constatamos que, cuando se trata de adquirir conocimientos numéricos, los niños están en desventaja porque aún tienen que asimilar múltiples saberes matemáticos que, a menudo, requieren de la capacidad para entender conceptos abstractos. En cambio, el cerebro infantil se ha revelado mucho más eficiente que el del adulto para adquirir un gran número de habilidades como es el caso, por ejemplo, del lenguaje.

EL CEREBRO DEL BEBÉ: LISTO PARA APRENDER

Aunque pueda parecer sorprendente, el aprendizaje del bebé y la emersión de sus funciones cognitivas son procesos que guardan vínculos muy estrechos. Las funciones cognitivas emergen mediante aprendizaje y, a su vez, promueven el aprendizaje de nuevas funciones cognitivas. Se trata de un mecanismo de realimentación constante que queda bien ejemplificado con el proceso de adquisición del habla, es decir, la capacidad de comunicarse mediante el uso del lenguaje oral. De hecho, el lenguaje, paradigma de la complejidad de la cognición humana, ha permitido a los científicos identificar muchas de las competencias tempranas presentes en los niños.

El proceso de desarrollo del habla se produce con lentitud: después de una fase de vocalización y de posterior balbuceo, el niño produce su primera palabra a finales del primer año (fig. 4) y, cuando alcanza los dos años, puede articular diversas palabras. Sin embargo, esto no significa que el niño tarde dos años en entender el lenguaje hablado, puesto que las capacidades receptivas de los niños son sustancialmente mejores que las de su producción. Es decir, mucho antes de producir lenguaje efectivo, los niños son ya sensibles a determinados sonidos vocales —y a combinaciones de estos— usados en su lengua nativa para crear palabras y frases. De hecho, ya al momento de nacer, son capaces de reconocer la prosodia de su lengua. Durante su primer año de vida, establecen el repertorio fonético de esta. Empiezan por mostrar sensibilidad a las vocales, progresan con las consonantes y continúan con las combinaciones de fonemas.

FIG. 4

Cronología del desarrollo de la capacidad de percibir y de producir el lenguaje hablado.

El siguiente nivel de construcción del lenguaje hablado concierne a la capacidad de entender la estructura abstracta del discurso. El niño desarrolla con rapidez una sensibilidad a las diferentes categorías de las palabras. A los seis meses, ya es capaz de reconocer las palabras de clase funcional —es decir, las que no tienen significado, pero que son necesarias para construir el discurso, como los artículos, los verbos auxiliares o las conjunciones, entre otras— más frecuentes de su lengua nativa. A los doce meses, el niño sabe distinguir las clases de palabras carentes de significado, como las palabras funcionales y los sufijos, de las que sí lo tienen, como los morfemas —las unidades mínimas con significado de una lengua—, o las palabras de clase abierta, que incluyen los sustantivos, los adjetivos y los verbos, entre otras. Es más, antes de ser capaz de producir una frase gramaticalmente completa, cosa que ocurre alrededor de los tres años, el cerebro del niño de dos años ya posee la habilidad de analizar la estructura sintáctica de las frases y es sensible a los errores gramaticales.

En el último nivel estructural necesario para la adquisición del habla, el niño, mucho antes de empezar a hablar, conecta las palabras con las cosas a las que se refieren. Un estudio realizado con bebés de seis meses permitió constatar que, cuando se les mostraban pares de objetos diferentes, ellos dirigían su atención de forma preferente hacia el objeto que su madre nombraba, obviando el otro. Así, a los seis meses el infante empieza a entender ciertas palabras con contenido que se refieren a personas (mamá y papá), objetos (muñeco, biberón) y verbos de acción (besar, comer). Al año, comprende unas cincuenta palabras y, al final del segundo, ya sabe aprovechar las relaciones entre palabras y diferentes elementos o acciones para aprender aspectos de la gramática de su lengua. En definitiva, el lenguaje es una función cognitiva que empieza en etapas tempranas en los niños para promover lo más pronto posible el procesamiento de información sobre el mundo que les rodea.

El proceso antes descrito es posible gracias a la capacidad del cerebro de los niños para analizar estadísticamente el discurso y reconocer patrones abstractos. Así, por ejemplo, el cerebro infantil detecta las secuencias silábicas, las cadencias y las pronunciaciones presentes de forma más frecuente en el lenguaje hablado, y las reconoce como elementos inherentes a su lengua. Ellas le sirven para descubrir su repertorio fonético, segmentar el flujo de sonidos en palabras, establecer relaciones de larga distancia entre sílabas —como ocurre entre los distintos elementos de una oración— e inferir categorías gramaticales y significado a las palabras. Algunas de estas capacidades también se han observado en animales. No obstante, lo que destaca en los infantes humanos es la enorme eficiencia a la hora de llevar a cabo dichos análisis de forma simultánea y la gran capacidad de usar una combinación particular de las señales lingüísticas para aprender el lenguaje.

Por ejemplo, unas palabras especialmente difíciles de comprender son las que pertenecen a la categoría denominada de clase cerrada. Estas palabras, entre las que se encuentran las preposiciones, sirven para construir el discurso, pero carecen de significado. De hecho, se las conoce como palabras cerradas porque son muy estáticas y presentan muy pocos cambios en comparación con las abiertas. Así, mientras que un verbo presenta múltiples conjugaciones tanto en lo que se refiere al tiempo como en lo que se refiere a la persona, una preposición siempre presenta la misma forma. Por ello, el cerebro de los niños, para construir la categoría de palabras de clase cerrada, debe detectar la coocurrencia de sílabas, o de conjuntos de ellas, que comparten propiedades acústicas específicas (poca intensidad, corta duración, poco énfasis de entonación, una distribución particular de los fonemas) y sus posiciones reproducibles en el discurso hablado.

EL LENGUAJE DE LO ABSTRACTO

Sin embargo, el aprendizaje del lenguaje hablado va más allá de sus funciones comunicativas, puesto que para el cerebro infantil también es un vehículo para aprender conceptos abstractos. Un estudio demostró que los bebés de cinco meses son perfectamente capaces de extraer reglas algebraicas simples a partir de secuencias habladas como las de gramáticas repetitivas denominadas ABB (como serían, por ejemplo, «la ta ta», «gai mu mu»). Dicho estudio constató que los bebés mejoraban su capacidad de extraer reglas de secuencias no relacionadas con el lenguaje —como las de tonos musicales, sonidos de animales o diferentes timbres— si dichas reglas iban precedidas por palabras que seguían fonéticamente la misma estructura. Esta habilidad de los niños para detectar patrones algebraicos mediante el uso de etiquetas lingüísticas sugiere que podrían ser capaces de desarrollar representaciones simbólicas mucho más pronto de lo que se creía. Sabemos que los adultos usamos comúnmente sistemas simbólicos para representar aspectos de nuestro entorno, como el lenguaje, los números, los alfabetos o fórmulas matemáticas, y fácilmente asociamos símbolos a objetos y viceversa. Nuestra mente simbólica depende de características estructurales del cerebro únicas de la especie humana, tales como la expansión de las áreas corticales asociativas o el desarrollo de nuevas conexiones de larga distancia como las del fascículo arqueado. Sin embargo, cabría preguntarse en qué momento la arquitectura cerebral alcanza una maduración suficiente como para sustentar representaciones simbólicas y a qué edad los infantes usan símbolos de forma espontánea y eficiente para tener acceso a conceptos abstractos.

Para responder a estas preguntas podemos recurrir a una capacidad infantil muy relacionada con el lenguaje y la simbología: la cognición numérica. El sistema del concepto de los números naturales es único en los humanos y probablemente común a todas las culturas, pero no se manifiesta hasta la mitad de la infancia. En función del niño y de su entorno sociocultural, puede aparecer entre los cuatro y los diez años de edad. Sin embargo, las raíces de este sistema ya pueden observarse en bebés, los cuales son capaces de representar los números de forma abstracta, aunque imprecisa. Algunos estudios han demostrado que, de la misma manera que los adultos tienden a mirar hacia los acontecimientos que oyen, los recién nacidos mantienen la vista fija durante más tiempo sobre conjuntos visuales que corresponden a las secuencias que han escuchado. Por ejemplo, al presentarles un tren de secuencias de cuatro o doce sílabas, como «ba-ba-ba-ba» o «ba-ba-ba-ba-ba-ba-ba-ba-ba-ba-ba-ba», tienden a preferir imágenes donde aparecen conjuntos de cuatro o doce formas, respectivamente. De hecho, las representaciones numéricas observadas en los niños presentan las mismas propiedades en todas las edades, incluida la adulta.

No obstante, es cierto que la precisión y la robustez de dichas representaciones numéricas se incrementan con el desarrollo. Por ejemplo, los niños pueden discriminar conjuntos de objetos formados por al menos el doble de elementos uno respecto al otro —por ejemplo, ocho y dieciséis o dieciséis y treinta y dos—, mientras que cuando la ratio entre el número de objetos presentes en dos conjuntos es cercana a uno de ellos —como ocho puntos contra doce o dieciséis contra veinticuatro— tienden a fallar en la distinción. Sin embargo, es interesante mencionar que se ha demostrado que a los pocos meses los bebés ya saben realizar operaciones de adición y sustracción y ordenar o comparar numéricamente conjuntos de elementos. También aprenden a asociar un incremento en el número de elementos en diferentes conjuntos con el incremento en la longitud de una línea, lo que quiere decir que saben asociar un incremento numérico con un incremento dimensional (fig. 5). Por último, se ha visto que si al mostrar un conjunto de objetos, como, por ejemplo, cuatro limones, se muestran también dos tipos de representaciones —una que permite una representación aproximada del número de objetos, como la longitud de una línea horizontal, y otra que representa los elementos individuales, como un conjunto de cuatro puntos— los niños tienden a preferir la representación individual de los elementos antes que la representación aproximada.

Una vez alcanzadas las habilidades implicadas en el pensamiento abstracto, los niños de entre tres y cuatro años empiezan a aprender palabras para designar los números. Aunque, si bien, se sabe con certeza, que este proceso requiere de la participación del sistema neuronal implicado en la representación aproximada del número de objetos —el cual se forma durante los primeros años de la infancia—, el proceso de aprendizaje de los números no está definido todavía, pese a haber sido objeto de numerosos estudios. Posteriormente, al alcanzar los cuatro o cinco años, la mayoría de niños (de los países desarrollados) entiende perfectamente la mecánica de contar y el significado exacto de las palabras referidas a los números. De hecho, más o menos a esta misma edad, los niños desarrollan el concepto de igualdad numérica de manera que son capaces de juzgar de qué manera cambiará un conjunto de objetos si se le añade o se le elimina un elemento. Este hecho sugiere que el dominio del sistema, único en los humanos, de los conceptos numéricos naturales está asociado de alguna forma al dominio humano del lenguaje. Esto es así a tal grado que se ha observado un sistema de números naturales en todas y cada una de las diferentes culturas existentes en el mundo, incluso en aquellas con un vocabulario numérico mucho más limitado que el de los países industrializados.

FIG. 5

Los bebés son capaces de asociar un incremento numérico con un incremento dimensional. Arriba, se muestra la línea horizontal sobre la cual los niños participantes en el estudio podían posicionar el cursor en función del conjunto de puntos que se les mostraba. Abajo, posibles imágenes presentadas a los niños.

Pese a su corto tiempo de vida, el bebé es capaz de manipular diferentes niveles de discurso y de asociar unidades léxicas, como las palabras, a unidades conceptuales. También es capaz de formar conceptos en sistemas abstractos como el sistema numérico. Ahora bien, ¿qué lleva a los humanos a desarrollar habilidades de este tipo? Aunque existen diversos estudios sobre el comportamiento infantil que han proporcionado muchas claves para entender la construcción del lenguaje humano, el conocimiento del que disponemos sobre esta cuestión todavía es muy limitado. Aún no podemos responder a la pregunta acerca de por qué solo los humanos somos capaces de desarrollar sistemas para expresar conceptos abstractos productivos, explícitamente comunicables y, además, simbólicos. Casi todas las capacidades descritas en niños humanos han sido observadas en animales, lo que ha suscitado serias controversias sobre la singularidad del lenguaje humano. Sin embargo, cabe considerar que el cerebro infantil es el único sistema biológico conocido capaz de dominar con eficiencia un lenguaje natural y de desarrollar sistemas de conocimientos como el de los números naturales en tan solo cuatro o cinco años de vida, sin necesidad de ningún entrenamiento o preparación. Por ello, se espera que el estudio detallado de las bases neurológicas del desarrollo de las capacidades cognitivas infantiles nos explique las particularidades de los mecanismos biológicos que dan lugar a estas habilidades tan propias de nuestra especie.

LA CREACIÓN DE RECUERDOS

Si bien es cierto que todavía hacen falta años de investigación para descifrar con precisión la manera como el cerebro consigue asimilar tanta información con tanta rapidez, los estudios científicos de los últimos años nos han proporcionado algunas pistas. Para empezar, cabe tener en cuenta que para aprender es imprescindible generar recuerdos. A veces es necesario que la memoria a corto plazo se convierta en memoria a largo plazo, de manera que podamos utilizar una información cuando la necesitemos semanas o años después. Para ello, es necesario que ese recuerdo se consolide en nuestra memoria y lo cierto es que el cerebro posee mecanismos, como la plasticidad sináptica, para hacerlo.

La plasticidad sináptica, que trataremos con más detalle en el capítulo siguiente, no es otra cosa que la capacidad de las sinapsis neuronales para alterar su morfología y su eficiencia como conductoras de señales nerviosas en función de las características de los estímulos que reciben. En este proceso desempeñan un papel muy importante las espinas que cubren las dendritas, fundamentales para el aprendizaje y la codificación de los recuerdos. Las espinas dendríticas son muy dinámicas y tienen una propensión particular a experimentar cambios estructurales: pueden crecer, reducirse, eliminarse y formarse de nuevo, lo que les confiere gran importancia para la modulación de las sinapsis.

La plasticidad hebbiana es uno de los mecanismos celulares vinculados a la actividad sináptica que provocan cambios en las espinas dendríticas. Se trata de un proceso mediante el cual la correlación entre la actividad presináptica y la postsináptica induce cambios en la sinapsis. En otras palabras, si la célula presináptica incide sobre la célula postsináptica con estímulos de alta frecuencia o intensidad, como en el caso de la potenciación a largo plazo (PLP, fig. 6), provocará un aumento del tamaño de las espinas dendríticas, con la consecuente transformación estructural de la sinapsis, que recibirá y transmitirá los impulsos nerviosos con mayor eficiencia. Si, por el contrario, la postsinapsis recibe pocos estímulos o estos son de muy baja intensidad o de tipo inhibitorio, como sucede en la depresión a largo plazo (DLP, fig. 6), las espinas se retraerán, reduciéndose progresivamente, y llegarán incluso a desaparecer.

Así pues, con el fin de consolidarse, el recuerdo a corto plazo se activa de forma repetida para dar lugar a los cambios químicos, físicos y anatómicos en las sinapsis que causan la memoria a largo plazo. Así lo han demostrado estudios psicológicos que han permitido constatar que la repetición mental reiterada de la misma información acelera y potencia el grado de transferencia de un recuerdo a corto plazo hacia la memoria a largo plazo y, por tanto, acelera y promueve la consolidación. Algunos estudios indican que una consolidación mínima requiere la repetición de este proceso entre cinco y diez minutos, mientras que una consolidación fuerte hace necesario que se repita durante una hora o más.

FIG. 6

Figura que ilustra los cambios postsinápticos que inducen la potenciación a largo plazo y la depresión a largo plazo.

El cerebro tiene una tendencia natural a repetir nueva información que va encontrando y, en particular, la que capta la atención de nuestra mente. Por tanto, mediante la repetición el cerebro fija progresivamente las características importantes de nuestras experiencias sensoriales en los almacenes de memoria. Esto explica por qué una persona puede recordar pequeñas cantidades de información estudiada en profundidad, pero no grandes cantidades de información estudiada de forma superficial. Y también explica por qué una persona que está bien despierta tiene más capacidad de consolidar recuerdos que una persona en estado de fatiga mental.

Para que un nuevo recuerdo pueda consolidarse, el cerebro debe clasificarlo de acuerdo con la clase de información que contiene. Esto requiere cambios en los circuitos neuronales que permitan al cerebro acceder al recuerdo fácil y rápidamente cuando sea necesario. Dichos cambios van desde la generación de nuevas espinas en la dendritas de las neuronas hasta el incremento de la mielinización de los axones para mejorar su eficiencia a la hora de transmitir la información. Durante este proceso, el cerebro recupera tipos similares de información de sus compartimentos de almacenaje de memoria y los usa para procesar la nueva información y convertirla en un recuerdo. Es decir, en lugar de almacenar información no procesada, los mecanismos de pensamiento del cerebro comparan las nuevas experiencias sensoriales con los recuerdos guardados previamente. De este modo, el cerebro puede seleccionar la información sensorial relevante y canalizarla al área de almacenamiento de memoria apropiada para su uso futuro o encauzarla a las áreas motoras para provocar respuestas inmediatas del cuerpo. Este proceso es imprescindible para posibilitar el posterior acceso a los recuerdos de forma eficiente. Ahora bien, aunque las investigaciones indican que el proceso de creación y consolidación de recuerdos está controlado principalmente por las sinapsis, no existen todavía estudios a escala celular o molecular que describan los mecanismos exactos implicados en el almacenamiento y la transformación de la memoria.

LA ATENCIÓN EN EL APRENDIZAJE

Una condición imprescindible para que nuestro cerebro pueda almacenar nueva información en forma de recuerdo, esta debe captar nuestra atención. De hecho, la atención —y, en concreto, la atención visual, una habilidad esencial para el aprendizaje del niño— forma parte del conjunto de funciones cognitivas que empiezan a gestarse en etapas muy tempranas de la infancia. De entrada, un recién nacido solo es capaz de atender a los estímulos que le causan alerta o que sobresalen perceptiblemente en su entorno. En cambio, un bebé de tres meses puede dirigir su mirada con rapidez hacia un punto particular indicado por alguno de sus padres, aunque no es hasta que tiene entre cuatro y seis meses de edad cuando consigue obviar la información que le distrae de dicho punto al mover su mirada. Es entonces cuando desarrolla mecanismos visuales de orientación de la atención más complejos que le permiten focalizarse en lo que desea observar sin que le distraigan otros estímulos presentes a su alrededor. Estas habilidades sientan las bases para el desarrollo de la capacidad de orientación visual que, igual que otras funciones cognitivas importantes, tiene lugar de forma progresiva a lo largo de la infancia y la adolescencia.

La atención necesita tanto tiempo para desarrollarse porque es una capacidad cognitiva compleja que requiere la participación de múltiples procesos mentales. Por ejemplo, una atención ejecutiva efectiva implica las funciones cerebrales de control ejecutivo, que son las requeridas para implementar tareas con el fin de alcanzar un objetivo. Entre ellas se incluyen el mantenimiento de la memoria de trabajo; el control inhibitorio, que regula la conducta y la atención para permitirnos analizar el contexto antes de actuar, y la flexibilidad cognitiva, que nos hace modificar el comportamiento cuando este no nos resulta efectivo para la meta propuesta. Así pues, el comportamiento en la atención ejecutiva está dirigido por una orden o tiene una finalidad concreta. Tenemos un ejemplo simple de este comportamiento cuando un padre pide a su hijo que recoja una pelota roja, mientras una pelota verde se encuentra más cerca de él. Para llevar a cabo esta tarea correctamente, el cerebro del niño debe, por un lado, inhibir la acción de recoger la pelota verde —que, al tener la misma forma y función, compite con la roja— y, por otro, mantener el objetivo (recoger la pelota roja) en la memoria de trabajo. No obstante, con el paso tiempo, el niño necesitará flexibilizar las normas para adaptarlas a sus necesidades o preferencias, de modo que, de vez en cuando, preferirá recoger la pelota roja y, otras veces, un juguete distinto. Este ejemplo pone de relieve los conflictos que surgen entre estímulos percibidos, respuestas y reglas que tienen que ser resueltos por el sistema neuronal de atención ejecutiva.

Por otro lado, la atención es una de las funciones cognitivas clave para la generación y manejo de los recuerdos. Si bien es cierto que el uso de la atención para la memoria de trabajo es menos eficiente en los niños que en los adultos, los procesos de atención ejecutiva—incluido este tipo de memoria— se cuentan entre los mecanismos cerebrales de aprendizaje que más impacto tienen sobre los resultados académicos. Puesto que, en realidad, la atención es una capacidad cognitiva crucial durante el desarrollo cerebral del bebé pues gestiona la información que recibe en un entorno saturado de estímulos. Participa en todos los niveles de procesamiento de la información y su influencia abarca desde la percepción hasta la memoria. Tanto es así que los mecanismos de atención están implicados tanto en la codificación de la memoria visual a corto plazo como en el mantenimiento de la memoria de trabajo y de la memoria de reconocimiento a largo plazo. Es más, a medida que los recuerdos incipientes van transformándose en recuerdos consolidados, la información que contienen influye de manera directa en la selección de los estímulos sobre los que prestamos atención. Por ejemplo, aunque parezca algo obvio, se ha demostrado que las neuronas de determinadas áreas de la corteza visual se activan preferentemente ante caras y objetos familiares, lo que significa que nuestros recuerdos hacen que modulemos nuestra atención en función de si el estímulo que percibimos nos es o no reconocible. Por tanto, los mecanismos de atención relacionados con la memoria son esenciales para que el bebé aprenda y pueda relacionarse con su entorno. Por este motivo, tal como ocurre con la atención ejecutiva, los mecanismos cerebrales de la atención implicada en la memoria empiezan su desarrollo a los tres meses y continúan hasta la adolescencia y la edad adulta.

> LA BIOMETRÍA NEURONAL

Los pediatras confían en un conjunto de tablas y curvas biométricas para valorar distintos rasgos físicos del infante, como el peso, el crecimiento, o la circunferencia craneal. Estas herramientas son muy valiosas para la identificación temprana de alteraciones en su desarrollo normal. Ahora, con la llegada de las técnicas de neuroimagen funcional existe la posibilidad de extender estas medidas biométricas a la evolución de la maduración del cerebro. Dichas técnicas han permitido describir las trayectorias de cambio ocurridas dentro de las redes neuronales encargadas de las funciones cognitivas durante su proceso de organización y maduración. A partir de ello, se ha visto que es posible detectar desviaciones en las trayectorias de maduración de dichas redes, susceptibles de predecir condiciones fisiológicas clínicamente importantes. Un estudio reciente ha establecido una tabla de crecimiento neuronal que permite identificar alteraciones en el desarrollo de las redes neuronales implicadas en la atención, que pueden conducir a la aparición del trastorno por déficit de atención e hiperactividad.

Ejemplos de curvas de crecimiento en altura (izquierda) y de maduración de las conexiones neuronales (derecha). En gris claro se muestra la progresión normal de desarrollo y en gris oscuro los rasgos de un sujeto con valores anómalos.

Muchos estudios sugieren que el grado de desarrollo de las habilidades mentales del niño relacionadas con la memoria de trabajo —y, en particular, el grado de contribución de la atención ejecutiva a ellas— es un buen predictor de sus resultados académicos. Es más, se ha demostrado que la capacidad de atención no depende de las diferencias individuales en inteligencia y que, incluso antes de la escolarización, las habilidades de atención proporcionan ventaja a los preescolares cuando llegan a la escuela.

¿Qué mecanismos están detrás de la relación entre el control ejecutivo de la atención y el rendimiento académico? Cada vez existen más estudios que apuntan hacia lo que se conoce como sesgos de atención en el procesamiento de la información en la memoria de trabajo. Es decir, cada persona tiene más o menos capacidad para mantener una atención preferente sobre la tarea que está realizando, mientras sesga —es decir, obvia— el resto de los estímulos que recibe, con el fin de evitar las distracciones y procesar solo los relacionados con el objetivo. De esta manera, las diferencias individuales y de desarrollo en la habilidad para utilizar la atención determinan la eficiencia de los procesos de memoria, por lo que, con toda probabilidad, ejercen una fuerte influencia sobre el aprendizaje académico.

LAS NEURONAS DE LA IMITACIÓN

La atención, por consiguiente, es una función cognitiva crucial, muy ligada a los procesos de aprendizaje. Y lo es porque uno de los métodos más empleados por los niños para aprender cosas nuevas es, justamente, el de la imitación —la producción de una acción propia acorde a la observación de otra ajena—. En comparación con otras especies animales, los infantes humanos tienen una capacidad de aprender de las acciones ajenas muy desarrollada, puesto que son capaces de imitar una gama de acciones realmente amplia. Esto incluye no solo la reproducción de los resultados conseguidos por otros mediante el uso de herramientas (por ejemplo, la apertura de una puerta), sino también la forma precisa que emplean para conseguirlo (coger las llaves, elegir la adecuada, meterla dentro de la cerradura y girarla para abrir la puerta). Por ejemplo, se ha constatado que un bebé de dieciocho meses es capaz de encender un panel luminoso con la cabeza incluso una semana después de haberlo visto hacer por vez primera. Esto implica que la imitación de los niños no es solo la manifestación de un impulso incontrolable, puesto que los niños discriminan las acciones vistas en función de su familiaridad o del interés del resultado. La imitación de los niños está regulada por funciones cognitivas superiores —como el conocimiento previo de la posible reacción emocional de las personas de su entorno al presenciar la acción a realizar— que influyen en la decisión de emprender un acto imitativo.

Uno de los sistemas neuronales implicados en la extraordinaria capacidad de imitación de los niños es el denominado sistema neuronal espejo, desarrollado antes de los dos meses y que comprende la corteza premotora, el lóbulo parietal inferior y la corteza motora y somatosensorial. Tal como su nombre indica, esta red neuronal está compuesta por neuronas espejo, que tienen la particular capacidad de activarse no solo cuando realizamos una acción sino también cuando observamos a alguien realizarla. Pero no solo eso: algunos estudios han demostrado que las neuronas espejo también se activan cuando se observa el contexto en el que tuvo lugar una acción contemplada previamente o cuando esta se observa incompleta (fig. 7). En definitiva, el sistema de neuronas espejo nos permite no solo imitar con mayor o menor fidelidad la acción ajena observada, sino —y esto es más importante aún— identificarla y comprenderla. Se trata, por tanto, de un mecanismo neuronal que nos permite comprender el objetivo de una acción realizada por el individuo observado, al convertirla en un mensaje directamente comprensible, sin necesidad de emplear muchos recursos mentales. De esta manera, la observación de, por ejemplo, una persona que sujeta una manzana es interpretado de forma inmediata, porque evoca la misma representación motora en el sistema de neuronas espejo parietofrontal del observador.

La imitación tiene múltiples ventajas para el desarrollo cognitivo. Reproducir las acciones precisas de otras personas acelera y consolida el aprendizaje de nuevas habilidades, de técnicas para el uso de herramientas y de prácticas culturales. De este modo, las innovaciones instrumentales (como el uso de un teléfono inteligente) y la rutinas sociales (como dar la mano para saludar a alguien o los pasos de una coreografía que se pone de moda) pueden aprenderse y expandirse entre comunidades mediante la imitación. Esto permite que estos comportamientos se preserven a través de las generaciones potenciando así el progreso acumulativo de la sociedad.

FIG. 7

Experimento realizado para determinar la actividad del sistema neuronal espejo. En las gráficas superiores se muestra la actividad de las neuronas espejo al observar la acción de coger un objeto. Dichas neuronas se activan tanto cuando se observa la acción completa (izquierda) como cuando se omite el final de la acción (derecha).

Desde nuestra perspectiva, la cualidad más interesante de los mecanismos de imitación radica en el hecho de que evita que los niños deban aprender solo a partir de sus propios descubrimientos o mediante recompensas y fracasos derivados de sus propias acciones. Por el contrario, los niños aceleran y amplifican su conocimiento de las personas, de las cosas y de las consecuencias de una acción humana mediante la observación de los actos de los demás, que utilizan como base de sus propias acciones. De hecho, un beneficio particularmente interesante de la imitación es que incrementa las oportunidades de aprendizaje. Los niños que son capaces de imitar los actos que observan con una elevada precisión —aunque, de entrada, no los entiendan por completo— ganan oportunidades de alcanzar una comprensión cognitiva de las acciones más profundas.

El patrón imitativo es evidente ya desde las primeras etapas de la vida, lo que pone de manifiesto que el cerebro comienza a aprender del mundo que le rodea tan pronto como el bebé abandona el útero materno. Tal como hemos explicado a lo largo de estas páginas, el niño adquiere conocimientos gracias a la interacción con otras personas y con el entorno, la cual comienza prácticamente en el mismo instante de su nacimiento. De hecho, los estímulos del mundo circundante influyen de un modo decisivo en la manera como el cerebro organiza sus conexiones y sus circuitos nerviosos a lo largo de su proceso de maduración. Sin embargo, no es menos cierto también que la estructura física de las redes cerebrales condiciona la dinámica de circuitos neuronales. Para decirlo en otras palabras, la forma y las características físicas del cerebro tienen un papel determinante en el funcionamiento de los conjuntos de neuronas conectadas entre sí. Nuestra capacidad de aprender, de conocer y de empatizar depende de una serie de procesos biológicos que comienzan a desarrollarse desde la etapa embrionaria y que tendrán continuidad hasta principios de la edad adulta.

Del embrión
al cerebro infantil

La manera como el cerebro organiza sus redes neuronales está condicionada por los estímulos que el individuo recibe del entorno, pero también por las particularidades genéticas de cada individuo. Por este motivo, el conocimiento de la organización del cerebro, empezando por su anatomía y terminando por los mecanismos moleculares que lo gobiernan, resulta indispensable para comprender la manera como emergen y se construyen las diferentes funciones cognitivas durante el desarrollo infantil.

Sin duda, las cualidades más fascinantes del cerebro del niño residen en su extraordinaria plasticidad —estructural y funcional— y su gran capacidad para amoldarse en función de los estímulos recibidos. Esta capacidad de transformación es lo que permite al infante adquirir con suma rapidez conocimientos de gran complejidad y le ayuda a adaptarse con eficiencia al entorno, con las ventajas evolutivas que ello representa para nuestra especie. Todo ello es el resultado de una serie de procesos biológicos que se inician en el útero materno y que se prolongan tras el parto.

Dichos procesos están minuciosamente regulados a nivel molecular por la información genética de las células, que dicta cuándo y de qué manera debe tener lugar cada nuevo evento en el desarrollo del cerebro. Por ejemplo, el crecimiento y la maduración cerebral siguen un patrón propio, controlado por unos mecanismos moleculares concretos. Asimismo, procesos como la sinaptogénesis y la poda sináptica —a los que ya aludimos en el capítulo anterior y que trataremos con mayor detenimiento en las siguientes páginas— lejos de producirse de forma simultánea en las diferentes capas de la corteza cerebral o en las distintas áreas corticales, están regulados por una información genética y unos mecanismos moleculares propios de cada una de dichas estructuras.

La información genética regula cómo se establecen las conexiones neuronales entre sí, cómo se organizan los circuitos cerebrales y, en definitiva, cómo se estructura el cerebro. Todo ello constituye el soporte físico sobre el que se asienta la actividad mental y que, a fin de cuentas, la condiciona. Nosotros pensamos como pensamos en buena medida porque nuestro cerebro es como es.

LA CONSTRUCCIÓN DEL CEREBRO

El desarrollo del cerebro humano tarda entre veinte y veinticinco años en completarse. De hecho, el sistema nervioso central, que comprende el cerebro, la médula espinal y todos los nervios que los conectan al resto de órganos, se encuentra entre los primeros sistemas de órganos del cuerpo humano en iniciar su desarrollo, en la etapa prenatal, y es de los últimos en completar su maduración. Esto se debe a que la construcción de este órgano de tan importante complejidad y altamente organizado requiere la generación de una amplia variedad de tipos celulares tanto neuronales como no neuronales, que deben producirse en la cantidad correcta, en los lugares apropiados y en el momento preciso. Además, para que el cerebro pueda desempeñar un control centralizado del comportamiento, la percepción y las funciones cognitivas superiores, es crucial que las conexiones entre neuronas se generen de forma muy precisa y que la comunicación entre las distintas poblaciones celulares sea muy eficiente.

El sistema nervioso central se forma a partir de una placa de tejido embrionario, la placa neural, que alrededor de la segunda semana de gestación se pliega sobre su eje longitudinal y se fusiona para dar lugar al tubo neural. Las dos aberturas que se crean al principio y al final del tubo se cierran para separar del líquido amniótico (el fluido que rodea al embrión y, luego, al bebé en el útero) el sistema ventricular, el cual dará lugar al cerebro y a la médula espinal, a los veintinueve y treinta días después de la concepción, respectivamente. Como consecuencia de un crecimiento desigual en la parte delantera del tubo neural se forman tres estructuras distribuidas de forma longitudinal, las tres vesículas principales destinadas a dar lugar al prosencéfalo, el mesencéfalo y el rombencéfalo (respectivamente, las porciones anterior, media y posterior del cerebro del embrión), mientras que la médula espinal se forma a partir de la región situada en la parte anterior del tubo (fig. 1).

El rombencéfalo da lugar al bulbo raquídeo, el puente troncoencefálico y el cerebelo. Estas estructuras coordinan funciones fundamentales para la supervivencia. Por ejemplo, el bulbo raquídeo controla funciones autónomas (involuntarias) como el latido del corazón o la respiración, mientras que el cerebelo coordina la actividad y el aprendizaje motor, y el puente troncoencefálico, además de conectar la médula espinal con el bulbo raquídeo, es la estructura que nos permite mantenernos en pie. Por su lado, el mesencéfalo da lugar a las estructuras evolutivamente más primitivas del cerebro, ya que su arquitectura general es compartida con la mayoría de vertebrados. Controla funciones importantes como los movimientos del ojo y también el procesamiento auditivo y visual. Desde un punto de vista anatómico, se le considera parte del tronco del encéfalo, una estructura cilíndrica situada en el centro del cerebro que constituye la principal vía de comunicación entre la médula espinal y el cerebro. Por último, el prosencéfalo forma dos vesículas más que dan lugar al telencéfalo —que constituye la corteza cerebral, los ganglios basales y estructuras relacionadas—, y el diencéfalo —el tálamo, el hipotálamo, y otras estructuras—.

FIG. 1

La figura muestra las fases del desarrollo del sistema nervioso central.

Entre las funciones del tálamo se encuentran recibir y procesar la información de los diferentes sistemas sensoriales, además de regular los estados de sueño y vigilia. El hipotálamo es el encargado de regular determinados procesos metabólicos y otras actividades del sistema nervioso autónomo, así como sintetizar y secretar hormonas —la oxitocina, la vasopresina o corticotropinas— implicadas tanto en múltiples procesos fisiológicos como en el control de determinados comportamientos, entre los que se encuentran las conductas sexuales o parentales.

Por su lado, los ganglios basales se forman en la parte interna de la vesícula telencefálica, y actúan sobre las áreas motoras tanto de la corteza como del tronco del encéfalo para asegurar unos movimientos eficientes, focalizados y bien coordinados. Finalmente, la corteza, junto con los ganglios basales, es la región cerebral fundamental del sistema cognitivo y se encarga de la planificación, priorización, iniciación, evaluación de las consecuencias del comportamiento voluntario.

LA CORTEZA CEREBRAL: LOS CIMIENTOS DE LA MENTE HUMANA

La corteza cerebral es la región más grande del cerebro de los mamíferos y es la principal encargada de funciones tan importantes como la memoria, la atención, la cognición, la percepción, la alerta, el pensamiento, el lenguaje y la conciencia. Aunque a simple vista parece una estructura muy homogénea desde un punto de vista morfológico, presenta múltiples niveles de complejidad que han dado pie a varias clasificaciones para entender y estudiar su funcionamiento. Uno de los utilizados es el modelo de organización centrado en la división de la corteza en diferentes áreas funcionales. Estas pueden ser muchas, aunque, a grandes rasgos, la corteza cerebral se puede dividir tres grupos de áreas especializadas, tal como mencionamos en el primer capítulo: las áreas sensitivas, las motoras y las áreas de asociación. A partir de aquí, es posible establecer muchas otras subdivisiones susceptibles de describir con mayor precisión la función de cada zona de la corteza cerebral.

Por ejemplo, el área de asociación parieto-occipital, situada entre las zonas corticales (lóbulos) occipital y parietal, comprende diversas subáreas asociativas relacionadas principalmente con la recepción e integración de estímulos sensoriales y con la visión. Así, esta gran área asociativa se encarga de funciones tan importantes como el análisis de la coordinación espacial del cuerpo, la comprensión del lenguaje, el procesamiento inicial del lenguaje visual (la lectura), el reconocimiento visual —como, por ejemplo, el reconocimiento facial— y la nomenclatura de objetos.

Por otro lado, el área de asociación prefrontal, ubicada en la parte más anterior de la corteza, trabaja a la par con la corteza motora para planificar patrones complejos y secuencias de movimientos voluntarios. Para ello, recibe gran cantidad de información sensorial ya procesada en otras áreas corticales (como la parieto-occipital), principalmente la relacionada con la coordinación espacial del cuerpo, esencial para planificar movimientos efectivos. Sin embargo, unas de sus funciones más importantes son la elaboración de los pensamientos y el almacenamiento de la memoria de trabajo.

En definitiva, las áreas funcionales de la corteza cerebral no se corresponden necesariamente con algún lóbulo anatómico del cerebro. De hecho, en algunas ocasiones, la especialización funcional cortical no es siquiera simétrica, de manera que cada lóbulo tiene funciones específicas no compartidas con el lóbulo correspondiente del lado opuesto. Sin embargo, las distintas áreas corticales están altamente conectadas entre sí y con las demás estructuras subcorticales.

Aunque todas las estructuras del cerebro son esenciales para su funcionamiento, la corteza desempeña un papel clave en funciones de gran importancia y complejidad. Algunas de ellas como la cognición, están especialmente desarrolladas en la especie humana. De hecho, la corteza cerebral es la parte del cerebro que más distingue a los humanos del resto de las especies. Aunque los humanos somos muy similares a los demás mamíferos desde un punto de vista anatómico e incluso genético, nuestro potencial cognitivo es único en la naturaleza, y esto es sin duda resultado de la particular optimización del funcionaminento de nuestra corteza cerebral gracias a un mayor número de neuronas, conexiones más complejas y elaboradas, especializaciones funcionales y la potenciación de determinadas áreas corticales. Esto significa que las claves para explicar nuestras capacidades cognitivas, inteligencia y creatividad tan singulares se encuentran en el neurodesarrollo y, particularmente, en los principios que gobiernan la formación de la corteza humana desde el feto hasta el adolescente.

LA CONSTRUCCIÓN DE LA CORTEZA CEREBRAL

El estudio del desarrollo de la corteza de los mamíferos ha revelado que la expansión evolutiva de la corteza cerebral humana y la consecuente aparición de nuevas funciones cognitivas tiene su origen en pequeñas particularidades en los procesos biológicos acontecidos durante su formación. Las más relevantes son el momento y la duración de la génesis de las células neurales; los cambios en la composición de tipos neuronales, y la velocidad de proliferación y muerte celular programada en las zonas embrionarias transitorias del desarrollo cerebral.

La corteza cerebral es una fina capa de tejido nervioso que cubre la superficie del cerebro. Esta capa, aunque tiene tan solo entre dos y cuatro milímetros de grosor, está formada por aproximadamente 100 mil millones de neuronas, de las que aproximadamente un 80 % son excitatorias del tipo piramidal (llamadas así por la forma de su árbol dendrítico que típicamente apunta hacia la superficie) mientras que el 20 % restante está formado por neuronas inhibitorias corticales, de formas diversas.

Por extraño que parezca, ninguna de las neuronas corticales se origina propiamente en la corteza. En concreto, las neuronas piramidales corticales nacen a partir de sus células precursoras —que también dan lugar a las células gliales—, de las zonas ventricular y subventricular, ubicadas en la base de la corteza cerebral embrionaria (fig. 2). Las células de la glía son las encargadas de dar soporte a las neuronas para que puedan ejercer su función transmisora de señales.

Entre la quinta y la sexta semanas de gestación, las células precursoras ventriculares y subventriculares se van multiplicando con gran rapidez y se transforman en las denominadas células gliales radiales. Estas, a su vez, se dividen para generar, bien, nuevas células radiales o, bien, neuronas. Cuando nacen, las neuronas se valen de las células radiales para migrar hacia capas más superficiales y formar, de esta manera, las distintas láminas que darán lugar a la corteza cerebral. Una vez que han migrado y se han ubicado en su localización definitiva, las neuronas se van diferenciando para adquirir las características propias del tipo neuronal correspondiente a la región cerebral que ocupan.

Cabe destacar que tanto el volumen de las zonas ventricular y subventricular embrionarias como el número de células precursoras presente en ellas es especialmente importante en el cerebro embrionario humano. Esto podría explicar la gran magnitud de la expansión de la población neuronal que presenta nuestro cerebro, ya que un mayor número de precursores implicaría un incremento importante en el número de células radiales y, por ende, de neuronas.

La migración de los precursores neuronales de la corteza cerebral alcanza su punto álgido entre las doce y las veinte semanas de gestación mientras que entre las veintiséis y veintinueve semanas casi se ha completado. Se trata de un proceso que depende de intrincados mecanismos genéticos y moleculares, muy influenciados por el entorno. Su estudio siempre ha despertado mucho interés científico porque sienta las bases para que el individuo pueda formar, durante la etapa infantil, los circuitos y redes neuronales necesarios para aprender, hablar, coordinar sus movimientos, y desarrollar sus habilidades sociales, y todas las demás funciones cognitivas.

La ubicación de las neuronas en la lámina cortical correspondiente, con la consiguiente adquisición de sus características diferenciadas, representa solamente el primero de todos los pasos en el desarrollo cortical específico de cada especie. El siguiente, de igual importancia, es la sinaptogénesis y la consiguiente consolidación de las sinapsis útiles en exclusiva. Este proceso hace necesaria una sobreproducción de células, axones y sinapsis, y su posterior eliminación como respuesta a la influencia del entorno, lo que resulta posible gracias a una de las características más fascinantes de las neuronas: la plasticidad, es decir, la capacidad de las células nerviosas para formar y eliminar conexiones entre ellas.

FIG. 2

La figura ilustra el proceso de migración de las neuronas en la corteza embrionaria.

La sinaptogénesis se desarrolla durante un período de tiempo muy prolongado en los primates y particularmente largo en los humanos: mientras que en el macaco este proceso tiene su pico justo después del nacimiento y se extiende hasta los tres o cuatro años, en los humanos se inicia en el feto y se prolonga hasta el inicio de la edad adulta. Por este motivo, diversos investigadores consideran que el conjunto de procesos que tienen lugar durante esta fase del desarrollo podría explicar la singularidad de las capacidades cognitivas humanas.

> MIGRACIÓN NEURONAL, REGULACIÓN Y PLASTICIDAD CEREBRAL

Investigaciones recientes realizadas post mortem en cerebros de infantes han constatado que, durante los primeros meses de vida del niño, tiene lugar una migración masiva de neuronas precursoras de interneuronas inhibitorias que parten de las paredes ventriculares para dirigirse al lóbulo frontal del cerebro, una región vinculada a funciones ejecutivas y de asociación. Este proceso —iniciado cuando el bebé comienza a interactuar con el entorno— puede servir para compensar el efecto de las neuronas excitatorias equilibrando la actividad del cerebro y contribuyendo a su plasticidad.

La formación del patrón final de las conexiones corticales se alcanza mediante una serie de interacciones que requieren al menos de dos pasos bien definidos: la sinaptogénesis propiamente dicha, primero, y la poda sináptica, después.

Durante la sinaptogénesis, unos marcadores moleculares guían a los axones hacia la célula postsináptica para que entre en contacto con ella. Una vez en su destino, los terminales axónicos forman la sinapsis mediante moléculas de adhesión con la célula postsináptica (fig. 3). Durante la estabilización de los contactos entre las células y su evolución hacia sinapsis maduras y funcionales, tienen lugar tanto el reclutamiento de componentes moleculares presinápticos y postsinápticos como la formación de los citoesqueletos o esqueletos celulares, conjunto de proteínas que organizan las estructuras internas de las células.

Cabe señalar que, durante la primera fase de la sinaptogénesis, que se prolonga hasta los primeros años de vida, las neuronas generan más sinapsis de las necesarias, por lo que el cerebro debe realizar una poda para eliminar las sinapsis redundantes o de las que existe un número excesivo, con el fin de ajustar sus conexiones. La poda sináptica empieza ya en el útero, pero tiene lugar sobre todo después del nacimiento y se prolonga durante la adolescencia y la edad adulta.

Pero ¿cómo pueden las neuronas detectar las sinapsis que no son útiles para el funcionamiento del cerebro? Este proceso de eliminación de sinapsis depende en buena medida de la actividad y estimulación sensorial del cerebro, el factor que determinará la configuración de los circuitos neuronales del cerebro maduro. A final de cuentas, una sinapsis solo se consolida si recibe suficientes estímulos. De este modo, la estimulación se convierte en un instrumento de selección, que permite clasificar las conexiones sinápticas y garantizar su pervivencia únicamente en conjuntos determinados de dendritas.

> EL EQUILIBRIO SINÁPTICO DEL NEURODESARROLLO

El estudio post mortem del cerebro de personas con distintos trastornos mentales ha revelado que cada uno de ellos presenta unos rasgos particulares en lo que se refiere al número y a la morfología de las espinas dendríticas, hecho asociado a defectos en los procesos de sinaptogénesis y poda sináptica. Las características sinápticas de estas enfermedades son una prueba de que los rasgos estructurales y fisiológicos de cada una de las sinapsis son tan importantes como el momento y la intensidad en que se producen la sinaptogénesis y la poda sináptica, para que el cerebro pueda llevar a cabo sus funciones. Un exceso de sinapsis no es sinónimo de una mejora de las funciones cognitivas, puesto que, en el autismo, la sinaptogénesis posnatal se dispara y se inicia prematuramente. En cambio, una reducción de espinas dendítricas puede causar discapacidad intelectual o esquizofrenia y trastorno bipolar.

Evolución del número de espinas (abajo) en relación con el inicio de la sintomatología de distintos trastornos neuropsiquiátricos durante la infancia (arriba).

FIG. 3

La figura ilustra cómo a medida que el terminal axónico y la espina dendrítica se acercan para formar la conexión sináptica (arriba), el elemento sináptico y postsináptico se unen a la vez que van armando sus respectivos complejos moleculares (abajo).

Precisamente, los procesos de sinaptogénesis y poda sináptica confieren al cerebro su extraordinaria plasticidad. Y es ella la que proporciona a los niños su capacidad para asimilar una cantidad enorme de estímulos de la más diversa índole.

EL APRENDIZAJE SINÁPTICO

Una vez ubicadas y diferenciadas, las neuronas piramidales —las principales neuronas de la corteza cerebral— elaboran complejos árboles de dendritas que incrementan su superficie de contacto y su conectividad. Las dendritas maduras, a su vez, quedan cubiertas de las espinas dendríticas, que reciben los estímulos excitatorios de los axones. El total de estímulos excitatorios que una neurona es capaz de recibir depende directamente de la complejidad de su árbol dendrítico y de la densidad y el tamaño de sus espinas. En consecuencia, el crecimiento de las dendritas y sus espinas es fundamental para el desarrollo de los circuitos neuronales.

Como ya hemos comentado anteriormente, las espinas dendríticas pueden experimentar con facilidad transformaciones en su estructura. De hecho, los cambios morfológicos de las espinas dendríticas son el fundamento del aprendizaje y la codificación de los recuerdos. Como nuestro cerebro carece de la capacidad de almacenar palabras o imágenes como tales, debe traducirlas a un código reconocible por las neuronas. Los investigadores creen que dicho código se basa en la reactivación repetida de determinados circuitos neuronales, que traen consigo cambios en la eficacia de transmisión sináptica. Esto es posible gracias a una propiedad inherente a las neuronas: la plasticidad sináptica. Esta depende de muchos factores, entre los que se incluyen la fase del desarrollo, la región cerebral, las experiencias sensoriales o las características de la actividad de la propia sinapsis. La plasticidad sináptica resulta esencial a la hora construir y almacenar información en forma de recuerdos para su utilización en el futuro, puesto que sus dos principales mecanismos, la potenciación y la depresión a largo plazo, provocan un incremento o una disminución, respectivamente, en el tamaño, el número y la estabilidad de las espinas que perdura en el tiempo. Del mismo modo, es la encargada de la creación y la organización de los circuitos neuronales durante el largo proceso de desarrollo del cerebro humano. De hecho, la reorganización de los circuitos neuronales durante el proceso de poda sináptica, que tiene lugar al final de la infancia y durante la adolescencia, provoca cambios en la conectividad neuronal que concuerdan con la emergencia de funciones cognitivas superiores como lo son la atención, la memoria de trabajo o el llamado control cognitivo, concepto referido a los procesos mentales que guían nuestras decisiones frente a dilemas que se nos plantean comúnmente o frente a impulsos y deseos que sentimos, como cuando un niño tiene que escoger entre comer una golosina a media tarde o reservar el hambre para la cena.

La niñez en los humanos es un período marcado por el refinamiento estructural de los árboles dendríticos y las espinas que posee una enorme importancia para construir unos circuitos neuronales adaptables y funcionales. Ahora bien, cabe recalcar que el proceso de ajuste de los circuitos, posibilitado por la plasticidad de las neuronas, no es autónomo, sino que depende en buena medida de las experiencias vividas por el sujeto.

Además, hay que tener en cuenta que el refinamiento de los circuitos neuronales durante el desarrollo nervioso no solo depende de las sinapsis; en él intervienen también los oligodendrocitos, un tipo de células gliales, encargados de mejorar la eficiencia de la transmisión de los impulsos nerviosos de los axones.

LAS AUTOPISTAS DE LA INFORMACIÓN

La principal función que desempeñan los oligodendrocitos es la mielinización. Para realizarla, dichas células envuelven la membrana del axón con la suya, que es rica en mielina —una sustancia que genera una capa eléctricamente aislante sobre la zona en la que se deposita— para formar las llamadas vainas de mielina, que incrementan la eficiencia en la transmisión del impulso nervioso. Lo consiguen porque reducen la pérdida de iones a través de la membrana del axón, pero sobre todo porque permiten la propagación del potencial de acción mediante saltos entre vainas, lo que incrementa su velocidad de forma sustancial (fig. 4).

> PLASTICIDAD NEURONAL SÍ, PERO CONTROLADA

Una plasticidad desenfrenada haría del cerebro un órgano infinitamente maleable que, aunque aprendería con mucha rapidez, no sería eficiente a la hora de retener la información o de automatizar sus procesos de aprendizaje. Por este motivo, el cerebro utiliza mecanismos homeostáticos que estabilizan el aprendizaje y los cambios en la conectividad de los circuitos neuronales equilibrando las fuerzas que actúan sobre ellos y sobre sus neuronas para mantenerlos dentro de sus límites fisiológicos. Para ello, el cerebro modula desde la expresión de receptores de neurotransmisores hasta la morfología y el tamaño de las espinas. Así, cuando un circuito es sobreactivado (como en un ataque epiléptico), compensa el exceso de estimulación reduciendo la densidad y el tamaño de las espinas de sus neuronas, y viceversa. Por eso, muchas de las enfermedades psiquiátricas que tienen su origen en el neurodesarrollo están relacionadas con un desequilibrio entre los mecanismos de plasticidad y homeostasis. Esto se debe a que el cerebro, mientras se está formando, se adapta descontroladamente a errores en los mecanismos que dirigen el neurodesarrollo.

La figura representa los cambios en las sinapsis de las neuronas como resultado de la diferente estimulación del circuito al que pertenecen.

Los oligodendrocitos se generan durante el desarrollo del embrión y migran extensamente durante los tres primeros años de vida, si bien la mielinización continúa tras el nacimiento del individuo en la mayoría de las regiones cerebrales y se dilata incluso hasta que este ronda la treintena en algunas áreas asociativas de la corteza. Dados los efectos inhibitorios de la mielina sobre la sinaptogénesis y la plasticidad, este importante retraso en la mielinización completa de los circuitos prolonga el tiempo de que dispone el cerebro para realizar actividades relacionadas con el aprendizaje, la memoria y la percepción sensorial.

Como hemos visto, el desarrollo estructural y funcional del cerebro es un proceso de gran complejidad, que engloba un gran número de procesos biológicos. Requiere no solo la generación de millones de neuronas y de células gliales, sino también su organización en forma de circuitos y redes neuronales, junto con la especialización y maduración funcionales de todos los elementos que las componen: axones, dendritas, sinapsis y vainas de mielina, entre otros. En última instancia, el objetivo consiste en posibilitar la emergencia de las funciones cognitivas del cerebro y en refinarlas con el paso del tiempo, para dar lugar así, poco a poco, a la mente, la personalidad y los comportamientos del individuo. Este proceso se inicia en la etapa prenatal y se prolonga incluso cuando el individuo ha llegado a la edad adulta. Ahora bien, ¿cuándo emergen dichas funciones cognitivas? ¿Existen ya en las etapas fetales o hay que esperar hasta el nacimiento para que se manifiesten?

FIG. 4

La figura compara la propagación del impulso nervioso en un axón mielinizado y en uno sin vainas de mielina.

LA MENTE DEL FETO

Aunque conozcamos gran parte de los procesos celulares y muchos de los eventos genéticos y moleculares que tienen lugar durante el desarrollo cerebral humano, uno de los obstáculos más importantes a los que nos enfrentamos cuando intentamos entender y estudiar el origen de la conciencia, los pensamientos, la memoria y el aprendizaje radica en que desconocemos los procesos neurales que originan el pensamiento y sabemos muy poco sobre los de la memoria.

Por fortuna, las técnicas de neuroimagen nos han permitido detectar cuándo el cerebro lleva a cabo las funciones cognitivas y qué estructura cerebral o área cortical las desempeña. Gracias a dichas técnicas, sabemos que cada pensamiento activa señales simultáneas en múltiples regiones de la corteza cerebral y en muchas otras estructuras del cerebro como el tálamo o el tronco cerebral.

La neuroimagen ha permitido constatar también que la cognición madura depende directamente de un conjunto de módulos especializados del cerebro que progresivamente integran características de su entorno construyendo representaciones abstractas cada vez más complejas, primero a partir de procesadores sencillos de la corteza primaria, y después a partir de otros más complejos —capaces de gestionar y procesar información de distinta índole— de las áreas asociativas de la corteza madura.

Existen diferentes puntos de vista para explicar cómo se forma la arquitectura funcional del cerebro, que nos permite transitar de una cognición elemental hacia otra de gran complejidad. La visión más popular de la maduración del cerebro humano —que pone énfasis en el hecho de que las áreas más primitivas presentan una sinaptogénesis y mielinización de los axones más rápida en comparación con las áreas de mayor nivel cognitivo— propone que los individuos, dotados solo de capacidades sensoriales en las etapas tempranas de su desarrollo, adquieren de forma gradual la habilidad para elaborar pensamientos cada vez más abstractos.

En contraste con este punto de vista, las investigaciones de la última década, basadas en técnicas de imagen neurológica aplicadas a individuos sanos de diferentes edades, revela un patrón de desarrollo neural mucho más intrincado. Estas técnicas han permitido constatar que el cerebro está sujeto a una compleja organización funcional al principio del tercer trimestre de la gestación, la cual trae consigo la consolidación de áreas funcionales diferenciadas para procesar los distintos estímulos recibidos, como, por ejemplo, las relacionadas con el lenguaje o con el procesamiento del número y las características de los objetos. En este sentido, los investigadores han comprobado que el cerebro de un neonato nacido hacia la semana treinta de la gestación es capaz de responder de forma distinta al cambio de consonante de una sílaba (ba frente a ga). Asimismo, han observado respuestas diferenciadas a la voz de la madre y a la de una mujer desconocida, con patrones de activación muy similares a los que manifiestan los adultos cuando responden, respectivamente, a estímulos conocidos y desconocidos. También han comprobado que la asimetría entre los hemisferios izquierdo y derecho, característica del cerebro adulto, ya emerge en el desarrollo prenatal de dicho órgano.

APRENDER ANTES DE NACER

El hecho de que se suela considerar al nacimiento como la edad cero perjudica seriamente la consideración del período prenatal, en el que se asume que no ocurre nada importante. No obstante, durante dicho período el organismo se desarrolla con gran rapidez, y es muy vulnerable y plástico, por lo que determinadas experiencias vividas entonces pueden afectar de forma significativa al desarrollo del individuo a largo plazo. Por ejemplo, la exposición a teratógenos —agentes que pueden causar malformaciones en el feto—, como el alcohol, afecta permanentemente tanto la estructura y la función de los órganos del individuo como su comportamiento.

El período prenatal no es un tiempo de desarrollo pasivo a través del cual pasa el feto. Todo lo contrario. Se ha demostrado que este muestra comportamientos y respuestas frente a su entorno que incluyen la capacidad de aprender. Por ejemplo, aunque es bien sabido que el feto se mueve activamente desde la gestación muy temprana, sus movimientos incrementan su complejidad a menudo que esta avanza, lo que pone de manifiesto el desarrollo de su sistema nervioso. De hecho, el feto es capaz de realizar algunos movimientos de forma coordinada y sucesiva, como abrir la boca justo antes de tocársela con la mano. Además, alrededor de la décima semana de gestación demuestra preferencia por el uso de una de sus manos, un patrón prenatal que permite predecir el lado dominante que el niño exhibirá más adelante.

Por otro lado, la mayoría de los estímulos sensoriales disponibles después del nacimiento (como sonidos, sabores, colores y cambios de temperatura, entre otros) están presentes también antes del nacimiento y son capaces de estimular al feto. El primer sentido en desarrollarse es el tacto. El feto responde a las sensaciones táctiles alrededor de sus labios a la octava semana de gestación, mientras que seis semanas después casi todo su cuerpo reacciona ante dichos estímulos. Del mismo modo, los investigadores han detectado que el feto responde con un cambio en el ritmo cardíaco a determinados movimientos de la madre, como el balanceo de atrás hacia delante. También lo hace a los sabores (alrededor de la semana quince), al sonido (entre las semanas veintidós y la veintiséis, con un rango de frecuencia auditiva que aumenta a medida que avanza la gestación) y a la luz (entre las semanas veintiséis y veintiocho). El útero no está privado de estímulos, sino que es un entorno de sensaciones cambiantes y variadas, que permite que las capacidades sensoriales del feto se incrementen de forma progresiva y le posibiliten responder a un abanico cada vez más amplio de estímulos. A medida que avanza la gestación, la relación entre los estímulos externos y los movimientos se va haciendo más estrecha, como pone en evidencia el hecho de que el feto se asuste ante la exposición a un sonido fuerte.

Más interesante es el hecho demostrado de que, alrededor de las semanas veintidós y veinticuatro, el feto muestra cierta capacidad de aprender, lo que probablemente tiene el fin evolutivo de que sea capaz de adaptarse a su entorno antes de nacer para garantizar su supervivencia. Aunque la voz de la madre sufre alteraciones cuando pasa a través del abdomen, la información recibida es suficiente para permitir al feto identificarla y distinguirla de la de su padre o de la de otras personas. Es más, algunos estudios apuntan que el feto no solo es capaz de reconocer la voz de la madre, sino también la lengua que habla, lo que después permitirá al neonato identificar su estructura, cadencia y elementos fonéticos para distinguirla frente a otras lenguas muy diferentes a la suya. También está ampliamente demostrado que el feto no solo aprende a reconocer a su madre mediante la voz sino también a través del olfato. De este modo, cuando el recién nacido, que ya dispondrá de los sentidos funcionales, se encuentre inmerso en un entorno completamente nuevo y extraño tras el parto, percibirá la familiaridad de su madre. Esto le proporcionará un punto de anclaje crucial, a partir del cual podrá explorar el mundo tras abandonar el útero materno.

Arriba, imagen obtenida con un microscopio electrónico de barrido de una sección del cuerpo estriado del cerebro de un feto. Abajo, micrografía que permite observar las neuronas del cuerpo estriado de un cerebro fetal.

Se ha demostrado que el feto también aprende a reconocer los sabores que experimenta en el útero. Por ejemplo, los recién nacidos aceptan mejor el gusto de alimentos que su madre había ingerido de forma habitual durante el embarazo y que llegaban al líquido amniótico, ingerido por el feto desde la semana doce de gestación. Algunos estudios apuntan que conocer el sabor del líquido amniótico de su madre permite después al recién nacido identificar con facilidad el sabor de la leche materna. Así, cuando el recién nacido succiona el pecho de su madre por vez primera, paladea un sabor familiar, lo que incrementa las probabilidades de una lactancia materna exitosa y, por tanto, de su supervivencia. Hay estudios que indican que existe una relación en el cambio de dieta de las madres tras el nacimiento de su hijo y ciertos problemas en la lactancia.

La capacidad de aprender del feto pone de relieve los orígenes prenatales de las funciones psicológicas y cognitivas. Se trata de una capacidad de gran importancia para el desarrollo del sujeto. Es probable que el aprendizaje prenatal tenga efectos duraderos en las preferencias posteriores del individuo, no solo en la infancia sino también en la edad adulta. Algunos investigadores han sugerido que la capacidad de aprender durante la gestación podría utilizarse para mejorar las capacidades de obtención de conocimiento del individuo, si bien no existen evidencias para sustentar tal afirmación. En cambio, sí que tenemos la certeza de que los procesos de aprendizaje que tienen lugar en el cerebro fetal sientan las bases para recorrer el largo sendero del desarrollo cognitivo, experiencial, social y, en definitiva, mental, que le espera al individuo después de nacer.

El cerebro para vivir
en sociedad

Las funciones principales de nuestro cerebro consisten tanto en recibir e integrar la información procedente del exterior como en emitir una respuesta acorde con los estímulos percibidos. Esto significa que dicho órgano debe estar preparado para trabajar en sintonía con nuestra realidad y debe ser capaz de entenderla, procesarla y reaccionar de una manera adecuada ante las situaciones que nos ofrece. Por esta razón, no resulta extraño que la estructura y funciones del cerebro —y, sobre todo, las de la corteza cerebral— estén completamente abiertas a las influencias del entorno desde el inicio de su desarrollo en el feto hasta el final de su maduración en el adulto. Tanto es así que nuestro comportamiento y nuestra personalidad están directamente definidos por nuestras experiencias. De ahí que el contexto en el que un niño crece y se desarrolla adquiera un papel determinante para la construcción de su mente y su personalidad, susceptible de convertirle en un futuro adulto sano.

Por consiguiente, el cerebro debe llevar a cabo un largo y complejo proceso de aprendizaje social de forma simultánea a su desarrollo cognitivo. La cognición social incluye todas las habilidades que nos permiten entender los diferentes tipos de agentes sociales —personas, organizaciones, naciones, culturas e ideologías— e interactuar con ellos. Resulta básico para ello tener la capacidad de predecir el comportamiento de los demás, detectando, analizando e interpretando sus intenciones. De hecho, el desarrollo de la cognición social es tan importante para el ser humano que, tal como ya hemos comentado, este nace con los sentidos desarrollados. De hecho, empieza a utilizarlos ya durante el período de gestación, como forma de prepararse para interactuar con el mundo que le espera fuera del útero. De esta manera, en el mismo momento de nacer, el bebé no solo recibe sus primeros estímulos sensoriales —olfativos, visuales y sonoros, entre otros— sino que realiza sus primeros contactos sociales, que son, o que idealmente deberían ser, con sus padres.

Al momento de comenzar su vida fuera del útero, el recién nacido ya conoce la voz de sus padres, es capaz de reconocer su lengua y es probable que, de alguna manera, le sea familiar el sabor de la leche materna. De hecho, las interacciones sociales mantenidas por el bebé desde el primer minuto de su vida serán tan importantes como su genética para el desarrollo de las facultades que le permitirán relacionarse e integrarse en su sociedad. Por ello, la interacción social —que tiene en la comunicación su principal herramienta— es el mecanismo fundamental del desarrollo cognitivo humano. Y, si bien es cierto que en toda interacción entre un bebé y un adulto, es este último el responsable de mantener la comunicación, el infante no asume en ningún caso un papel pasivo. Cuando el adulto se comunica con él, su cerebro pone en marcha todos los sistemas sensoriales a su disposición para recibir y procesar, a su manera, los estímulos recibidos.

La calidad y la cantidad de estas primeras interacciones tiene una especial relevancia en los niños puesto que su cerebro es particularmente plástico, lo que significa que tiene una especial predisposición para modificar sus funciones y aprender a partir de la percepción de su entorno. Así pues, tanto las experiencias vividas por el infante como los estímulos recibidos del mundo circundante modularán los procesos biológicos que tienen lugar en el cerebro durante su desarrollo, para potenciar algunos de ellos y atenuar o, incluso, bloquear algunos otros.

Además, tal como hemos visto, el cerebro humano goza de esta enorme plasticidad durante un período de tiempo especialmente largo, sobre todo si lo comparamos con el de las demás especies animales. Esta característica singular permite al individuo aprender con mayor facilidad del mundo que le rodea, pero también le hace vulnerable durante más tiempo a los impactos negativos que este le pueda causar. De ahí que no solo sea importante la cantidad sino también la calidad de las interacciones mantenidas por el infante con las personas próximas y el entorno circundante.

Algunos estudios realizados recientemente sugieren que el desarrollo cerebral manifiesta un grado distinto de susceptibilidad —tanto negativa como positiva— a las experiencias vividas en función de la persona. Estas diferencias vendrían condicionadas tanto por las características genéticas del propio individuo como por el entorno en el que crece. Para decirlo con otras palabras, un niño que goce de una buena salud mental gracias no solo a la ausencia de alteraciones genéticas, sino también a un buen soporte emocional por parte sus progenitores, producirá una respuesta mucho más moderada ante situaciones de estrés grave —como lo puede ser, por ejemplo, el fallecimiento de un ser querido— que un infante sin patologías de origen genético, pero sin un apoyo emocional suficientemente sólido, quien podría incluso desarrollar patologías mentales como la depresión.

LA IMPORTANCIA DE LAS RELACIONES ENTRE PADRES E HIJOS

Por obvio que parezca, conviene recalcar que el cuidado de los hijos es el proceso que determina de una manera más crítica su supervivencia y, por ende, la continuidad de la vida en nuestro planeta. Se trata de uno de los pocos comportamientos sociales observados en una amplia mayoría de las especies del reino animal, aunque lo cierto es que puede adquirir formas múltiples. A veces, la madre es la encargada de velar por los hijos, mientras que en algunas especies no mamíferas dicha tarea recae en el padre. En ocasiones, ambos padres se encargan del cuidado de sus crías, si bien, en ciertos casos, lo hacen en colaboración con otros miembros de su especie, tal como ocurre con algunos animales que viven organizados en grupos.

Para los infantes humanos, los cuidados dispensados por sus padres son especialmente importantes, puesto que somos una de las especies animales más prematuras de la naturaleza. Para justificar esta afirmación, centrémonos en el tamaño del cerebro al nacer, que nos puede dar una idea del grado de madurez alcanzado por cada especie durante la gestación. De este modo, mientras que el cerebro de un macaco recién nacido ya mide el 70 % del tamaño del cerebro de un adulto de su especie y, el del chimpancé representa el 40 % del de un adulto, el cerebro de un neonato humano mide solamente el 25 % del tamaño que alcanzará una vez llegada la edad adulta. Esta particular inmadurez al nacer implica que el bebé humano depende de sus padres y requiere de sus cuidados durante un período de tiempo más extenso, lo que también prolonga la etapa durante la cual su cerebro permanece permeable a los estímulos proporcionados por ellos. Esto supondrá, por tanto, un período de plasticidad cerebral más largo. Lo que ocurra durante este período de dependencia especialmente prolongado impactará directamente sobre el desarrollo cognitivo y social del niño, pero también en las características del cerebro del adulto.

El cuidado recibido por el infante por parte de sus padres no solo garantiza su supervivencia, sino que se erige como el fenómeno social implicado de manera más profunda en el desarrollo de su cerebro. Tal es la importancia de este proceso que el propio comportamiento de los padres durante la atención de las necesidades de sus hijos va siendo modelado en función de los estímulos proporcionados por el infante. Dada la relevancia que la conducta de los progenitores tiene para los niños, el cerebro de los padres reorganiza sus funciones con la llegada de un nuevo miembro a la familia. En este sentido, es bien sabido que el cerebro de la mujer experimenta cambios profundos ya durante el embarazo, con el fin de optimizar sus conductas maternales. Dichos cambios implican desde modificación de la función de determinadas estructuras cerebrales hasta la expresión —es decir, el proceso por el cual la información de un gen se utiliza para sintetizar una molécula biológicamente activa— de determinados genes. Así, por ejemplo, la función del hipotálamo de la madre se ve modificada por las hormonas producidas por la placenta, como la progesterona, que suprime su comportamiento sexual y su fertilidad, incrementa su ingesta de comida y promueve la síntesis de la hormona oxitocina, implicada en el proceso del parto, en los comportamientos maternales —una vez nacido el bebé— y en la producción de la leche.

> EL INSTINTO DE CRIANZA

En 1943, el etólogo Konrad Lorenz definió el esquema del bebé como un conjunto de características faciales (cara redondeada, frente amplia y grandes ojos, entre otras), que son percibidas como adorables y motivan los comportamientos de cuidado parental en los animales, incluidos los humanos, con la función evolutiva de promover la supervivencia de las crías. En 2009, un estudio realizado por Melanie L. Glocker y colaboradores demostró que esta percepción es real. En el estudio, los investigadores mostraron a chicas que nunca habían tenido hijos (ni lo habían intentado) fotografías en las que aparecían caras de niños manipuladas para que tuvieran los ojos, la frente, la boca y la nariz más o menos grandes y el rostro más o menos redondo. Mediante neuroimagen funcional observaron que las fotografías de niños con características dentro del esquema del bebé de Lorenz activaban, por un lado, el sistema mesolímbico, el cual incluye estructuras clave en la anticipación y la recompensa —lo que sugiere que su activación es un incentivo positivo que motiva los comportamientos de crianza, así como procesos más complejos relacionados con las conductas altruistas y afiliativas— y, por otro, áreas de la corteza implicadas en la atención y el reconocimiento facial, lo que indica que el esquema del bebé promueve la focalización de la atención en la cara de este.

La figura muestra las diferencias entre los rasgos faciales adultos e infantiles en distintas especies animales. Los rasgos de niños y cachorros impulsan comportamientos de cuidado parental.

PADRES E HIJOS: ESTÍMULOS RECÍPROCOS

La gestación y la interacción con los hijos desencadenan una serie de procesos que influyen en los adultos más próximos a ellos, por lo que no solo los hijos son permeables a los estímulos que les ofrecen a sus padres. Podemos hablar entonces de una cadena de estímulos recíprocos entre padres e hijos, si bien será el cerebro infantil, dada su plasticidad, el que se verá marcado de una manera más profunda y duradera por la relación paternofilial.

Tras el nacimiento del bebé, la influencia recíproca entre madre e hijo se produce mediante los denominados sistemas de sincronía biocomportamental. La sincronía biocomportamental consiste en la regulación maternal de los sistemas inmaduros del niño por la acción de elementos reguladores específicos —como el calor corporal, el tacto, el olor, los ritmos cardíacos y la lactancia— ubicados en el propio cuerpo de la madre. Cada uno de estos elementos emite señales fisiológicas, hormonales y sensoriales, y percibe las del niño, con el fin de coordinarlas. De este modo, los elementos maternos proporcionan un contexto que permite la orientación de los sistemas inmaduros del bebé dependientes del entorno, como lo son la respuesta al estrés y algunas funciones autónomas, entre las que se cuentan el reloj biológico, la atención o la exploración.

La sincronización viene motivada en gran medida por el hecho de que, al modelar la distribución de receptores de hormonas, la conducta materna influye de una manera directa en el desarrollo de los sistemas hormonales del niño, cruciales para el desarrollo cognitivo de su cerebro. En concreto, se ha observado una sincronización entre padres e hijos de los niveles de oxitocina, los cuales son buenos predictores de la calidad de ciertas habilidades que emergerán en el niño, como la participación social, las relaciones de amistad y la empatía. Del mismo modo, los investigadores han constatado que el sistema regulado por los glucocorticoides determina el modo como el niño manejará sus respuestas ante situaciones estresantes.

Ahora bien, ¿cómo es posible coordinar sistemas hormonales físicamente separados? La respuesta radica en el hecho de que la coordinación entre hijos y padres se extiende mucho más allá de los propios sistemas hormonales, puesto que, entre los niños y sus progenitores, se produce lo que se conoce como sincronía social. Esta no es otra cosa que la coordinación paternofilial de los comportamientos sociales relacionados con la mirada, la vocalización, el afecto y el tacto. Es tan importante y efectiva que promueve la sincronía biológica entre las funciones fisiológicas del padre y las del hijo. Así, durante los momentos de sincronía, los ritmos cardíacos y los niveles de hormonas como la oxitocina de uno y otro se armonizan. Para el bebé, la sincronía social representa un estímulo esencial del entorno durante el período crítico de desarrollo que tiene lugar entre los dos y los nueve meses. De hecho, existen estudios que demuestran que la sincronía social entre padres e hijos es fundamental para que se produzca el vínculo o apego maternofilial. Este vínculo, de alguna manera, representa la primera relación social que establece el infante con otra persona de su entorno y tiene como objetivo garantizar la protección y la satisfacción de las necesidades emocionales más básicas del bebé como lo son sentirse protegido, aceptado, querido y acompañado. Por consiguiente, el grado de sincronización social alcanzado entre padres e hijos es un buen predictor de la manera como el niño, a medida que vaya creciendo, será capaz de controlar sus emociones, desarrollará la empatía y manejará el estrés.

Algunos estudios han observado que el cerebro del niño contiene redes neuronales que reaccionan de forma coordinada ante estados, acciones y emociones de personas distintas de sus padres. De este modo, la capacidad del cerebro para sincronizarse no solo contribuiría a la maduración de las funciones implicadas en la cognición social del infante, sino que lo ayudaría a acoplarse dentro de la comunidad a la que pertenecen sus padres, permitiendo que aprenda sus normas sociales y promoviendo su integración como un miembro más de su propia cultura. De hecho, el comportamiento social sincrónico y la relación entre padres e hijos establecidos durante la infancia son tan primordiales para la persona que constituyen las bases sobre las que esta construirá las conductas asociadas a las diferentes formas de apego desarrolladas a lo largo de su vida: el apego parental, el filial, el de pareja y el de las amistades más íntimas.

> EL CEREBRO DE LOS PADRES

La conducta de los padres es vital para el desarrollo de su hijo. Por ello, el cerebro de los adultos con hijos se torna un órgano capaz de moldearse a partir de los estímulos del infante. De entrada, la conectividad funcional experimenta cambios en las madres, cuya red de neuronas espejo estrecha sus conexiones con las redes encargadas de la empatía. Los padres experimentan un aumento de la conectividad entre la amígdala, implicada en el procesamiento de las emociones, y el giro temporal superior, relacionado con la mentalización. Además, se han observado cambios en el volumen de materia gris de estructuras críticas para el cuidado de los hijos. Madres y padres presentan un incremento en el volumen de la materia gris del hipotálamo, la amígdala, el tálamo —vinculados a la percepción sensorial— y la corteza prefrontal, que gobierna la toma de decisiones. Estos cambios también se producen en direcciones opuestas. Pasa en la ínsula, ligada a emociones básicas, como la felicidad o la tristeza, cuyo volumen de materia gris se reduce en los padres pero crece en las madres. En los padres también decrecen los niveles de materia gris en la corteza cingulada posterior, relacionada con las emociones, y el giro fusiforme, implicado en el reconocimiento visual, y aumentan en el giro temporal superior.

En la figura se muestran las distintas estructuras cerebrales cuyo volumen de materia gris se modifica tanto en los padres como en las madres.

LA IMPORTANCIA DEL TACTO

El contacto físico maternofilial —en el que la lactancia materna desempeña un papel fundamental— constituye otro de los elementos con mayor influencia en la construcción del cerebro social del niño. Esto es así porque el tacto destaca como uno de los sentidos más importantes para el desarrollo de las habilidades sociales del ser humano. De hecho, algunos investigadores sugieren que el contacto físico —susceptible de comunicar intenciones o significados de una manera genuina durante las interacciones sociales— permite expresar mejor las emociones que el habla. En última instancia, el tacto se perfila con nitidez como un canal de comunicación privilegiado en los comportamientos asociados a la crianza.

De hecho, el sentido del tacto desempeña un papel privilegiado en las interacciones sociales entre madre e hijo, en la medida en que activa procesos de recompensa inducidos por cierto tipo de receptores táctiles asociados al vello de la piel. Así, el contacto entre la piel de la madre y la del niño es una forma de interacción que permite una relación afectiva maternofilial. Se trata de un vínculo benéfico para ambos en el que los estímulos táctiles —capaces de transmitir intenciones y emociones— desempeñan un papel fundamental. A continuación, explicaremos los procesos que permiten al tacto actuar como una herramienta comunicativa.

La piel con vello (la más común entre los mamíferos) está inervada por dos tipos de axones, ambos altamente sensibles a los estímulos mecánicos, aunque cada uno de ellos transmite las señales a diferente velocidad (fig. 1). Esto supone, en la práctica, la existencia en la piel de dos tipos de sistemas nerviosos sensores del tacto. El primero de ellos —y el más veloz a la hora de transmitir los estímulos—, es el que nos proporciona la información táctil básica que necesitamos para controlar nuestro entorno y movernos y orientarnos sin problemas en él. El segundo está constituido por un sistema de axones que también responden con rapidez a los estímulos, pero que, al no estar mielinizados, transmiten más lentamente la información. Los científicos piensan que este segundo sistema de receptores táctiles es precisamente el que proporciona uno de los sustratos neurobiológicos para el desarrollo del cerebro social en los bebés.

FIG. 1

La figura muestra el recorrido de los estímulos táctiles hasta el cerebro y el de las respuestas ofrecidas por este. Los receptores de la piel envían los estímulos que perciben al cerebro mediante los axones de las neuronas sensitivas procedentes de la médula espinal.

Las investigaciones han demostrado que el feto humano ya responde a una caricia —realizada con un pelo fino— en la zona que rodea la boca cuando tiene ocho semanas y media, y los receptores táctiles rápidos todavía no se han desarrollado. Por este motivo, algunos investigadores consideran que las fluctuaciones del líquido amniótico provocadas por los movimientos del cuerpo del feto activan sus receptores táctiles lentos y preparan, de este modo, tanto la arquitectura afectiva de su cerebro social como la percepción de su propio cuerpo. De hecho, se piensa que tales fluctuaciones podrían activar ciertas regiones cerebrales importantes para el desarrollo de los comportamientos sociales, como el hipotálamo. Este, a su vez, liberaría oxitocina, una hormona que actúa como neurotransmisor en el cerebro y está implicada en importantes comportamientos sociales, como la percepción social, el aprendizaje o determinados conductas reproductivas.

La función de los receptores lentos adquiere una relevancia especial durante el período posterior al nacimiento, cuando las interacciones sociales ejercen una influencia extraordinaria sobre el desarrollo y la expresión del comportamiento social del infante. Múltiples estudios realizados fundamentalmente en animales han demostrado que el contacto físico de la madre sobre su descendencia tiene un efecto balsámico. Dichos trabajos se han centrado en las conductas observadas por hembras de ratón y de rata encargadas de cuidar a sus crías, y que consisten básicamente en acariciarlas y lamerles partes del cuerpo —como la espalda, la cabeza o las orejas— con una elevada densidad de receptores táctiles asociados al pelo. De este modo, ha sido posible demostrar que la intensidad con la que la madre realiza estas acciones tiene consecuencias en la expresión del comportamiento social adulto de sus crías. Esto es así porque, al estimular determinadas zonas corporales de sus descendientes, modifica la sensibilidad a neurotransmisores como la oxitocina o la arginina vasopresina, que a su vez tienen incidencia sobre comportamientos como la paternidad, la agresividad, la conducta sociosexual y la respuesta al estrés. Pero no solo eso: las investigaciones también han demostrado que los comportamientos antes citados pueden provocar cambios en los genes, hecho que permite su transmisión de padres a hijos.

Los estudios del comportamiento realizados en madres humanas ha permitido constatar que, por regla general, la interacción mediante el tacto tiene lugar más de la mitad de las veces en que la madre mira a su hijo a la cara. También han demostrado que el contacto táctil reduce de forma significativa el estrés del niño, incrementa el afecto positivo entre madre e hijo y tiene efectos sobre la memoria a corto y a largo plazos.

Cabe señalar, sin embargo, que no es el tacto en sí lo que proporciona beneficios al infante: lo que importa de verdad es la calidad de las interacciones. Los estudios demuestran que los niños hacen evidentes signos de recompensa, como las sonrisas, como respuesta a las caricias, pero no a los estímulos táctiles pasivos. De hecho, múltiples evidencias indican que el contacto físico entre madre e hijo es esencial para el desarrollo de este, puesto que su carencia le puede causar altos niveles de estrés e impedir una adecuada construcción de sus aptitudes sociales.

René A. Spitz fue el primero en proponer los beneficios de la crianza en el desarrollo de los bebés. En 1945, dicho psicoanalista austroestadounidense observó que los orfanatos alemanes presentaban unas altas tasas de mortalidad infantil durante el primer año de vida, a pesar de que en apariencia los niños tenían cubiertas todas sus necesidades básicas —lecho, comida, agua, temperatura adecuada—, lo que le permitió atribuir a carencias afectivas el origen del problema. Del mismo modo, un estudio reciente realizado en niños de un año demostró que la relación entre ellos y sus madres mejoraba de una manera sustancial si habían tenido contacto piel con piel al menos durante veinticinco minutos en las dos horas posteriores al parto.

LA CONSTRUCCIÓN DEL CEREBRO SOCIAL

Una de las principales fuentes a las que recurre nuestro cerebro —muy permeable al entorno— para configurar la cognición social es, lógicamente, el comportamiento de los demás. La percepción de la conducta de los otros resulta de gran importancia para el infante en la medida en que el desarrollo de las habilidades sociales implica una compleja y delicada interacción entre distintos elementos característicos del comportamiento humano, como lo son la sonrisa, el contacto visual, la imitación, la atención conjunta, el lenguaje y el sistema motor, entre muchos otros.

Ahora bien, ¿de dónde surge exactamente la cognición social? ¿Debe aprenderse desde cero o existe algún tipo de base genética que la sustente? Si bien es cierto que la genética desempeña un papel importante en la construcción tanto de nuestra personalidad como de nuestras capacidades cognitivas y sociales, no es menos cierto que, en general, su influencia sobre dichas capacidades y, especialmente, sobre las de tipo social, no supera el 50 %. En realidad, las aptitudes sociales de un cerebro maduro derivan de las facultades desarrolladas durante el período infantil —a partir, principalmente, de la información genética del individuo— y que, gracias a los estímulos del entorno, van evolucionando hasta dar lugar a las funciones superiores del cerebro social. En otras palabras, el cerebro construye las complejas funciones implicadas en la cognición social sobre habilidades sencillas, conocidas con el nombre de precursores del comportamiento social, que aparecen de forma muy temprana en la vida del niño. Dichas habilidades son la imitación; la detección del movimiento biológico —no mecánico—; el reconocimiento y la discriminación faciales; la preferencia por focalizar la atención en los ojos de otra persona; la capacidad de seguir y dirigir la mirada o de hacerla coincidir con la de otra persona, y la atención conjunta, en la que dos personas coordinan su atención hacia un mismo objetivo.

Todos estos precursores del comportamiento —ligados, de forma significativa, al sistema visual— son imprescindibles para la adquisición de las habilidades sociales más complejas. Por consiguiente, el desarrollo social está íntimamente relacionado con la maduración de dicho sistema. En particular, lo está con la capacidad de reconocer características específicas en las personas —como la cara y los ojos, entre otras— y con la maduración de los sistemas neuronales implicados en la orientación y la atención visuales. Son estas competencias visuales las que permiten al bebé identificar a las personas de su entorno, comunicarse con ellas para obtener lo que necesita y, a la vez, aprender de ellas para desarrollar su cerebro social, desde las primeras etapas de la vida. Así, por ejemplo, un acto tan sencillo como el de orientar la mirada permite al niño captar señales del mundo que le rodea. Cuando a la capacidad de orientar la mirada suma la de identificar los ojos de su interlocutor, el infante adquiere la habilidad de aprender de los demás, sobre todo, a partir de la imitación. De hecho, se ha comprobado que los bebés de dos meses ya tienden a dirigir su mirada preferentemente hacia los ojos de la persona con la que están interaccionando, antes que hacia su boca o al resto de cuerpo. Se trata de una forma de actuar que se va consolidando de manera progresiva con el tiempo.

Desde esta perspectiva, podría parecer que las funciones relacionadas con la cognición social surgen una tras de otra, de acuerdo con un orden jerárquico o dirigidas por mecanismos inherentes a nuestra biología. Nada más lejos de la realidad: tal como hemos indicado con anterioridad, el desarrollo del cerebro social es inseparable de los estímulos que el infante recibe de su entorno. Por ejemplo, un estudio científico comprobó que el desarrollo de la capacidad de seguir la mirada es equivalente en niños con iguales edades cronológicas, independientemente de si han nacido o no de forma prematura. Esto quiere decir que la estimulación recibida por los bebés prematuros desde el exterior consigue compensar la falta de desarrollo cerebral que presentan al nacer en comparación con los bebés nacidos con el tiempo de gestación adecuado.

La preferencia hacia los ojos de las personas y el seguimiento de la mirada no son las únicas habilidades empleadas por el bebé para distinguir a los individuos con los que interacciona. La discriminación del movimiento biológico también desempeña un papel muy importante. Y, al igual que la preferencia hacia los ojos, es una competencia operativa ya desde etapas muy tempranas en la vida del bebé, que madura y se especializa de forma progresiva. De hecho, unos estudios en los que se mostraban diferentes tipos de secuencias de movimiento representadas por puntos o líneas a un grupo de bebés han demostrado que los recién nacidos de entre uno y tres días de vida ya saben distinguir los movimientos biológicos de los no biológicos (fig. 2). Se trata de una capacidad de especial importancia para que más adelante podamos interpretar el significado de las acciones y los movimientos realizados por los demás, lo que es imprescindible tanto para entender la realidad circundante como para comunicarnos. Así, por ejemplo, gracias a esta facultad, comprendemos con rapidez que, cuando alguien a quien acabamos de conocer nos acerca la mano frontalmente, a la altura de la cintura, quiere estrecharnos la mano en forma de saludo y no golpearnos o tocarnos la barriga.

Por su lado, el reconocimiento facial, aunque también constituye un precursor comportamental crucial para la socialización del cerebro y lleva a cabo una maduración progresiva, requiere, para su desarrollo, de mecanismos más complejos que los de habilidades sencillas como el seguimiento de la mirada. Por este motivo, un recién nacido no muestra ningún tipo de preferencia cuando se le presentan imágenes de caras de individuos pertenecientes a diferentes grupos étnicos. En cambio, un bebé de tres meses tiende a decantarse por las imágenes de caras de individuos de su mismo grupo étnico. Esto significa que los estímulos ofrecidos por el entorno a los bebés durante los tres primeros meses de su vida son suficientes como para permitirles reconocer rasgos generales de las personas del grupo étnico al que pertenecen. Y no solo esto: se ha demostrado que los bebés también distinguen, a esa edad, las caras femeninas de las masculinas. De hecho, se postula que el tercer mes de vida correspondería a un período crítico en lo que se refiere a las funciones asociadas al procesamiento facial.

FIG. 2

El dibujo de la izquierda representa una figura caminando y la localización de los puntos de movimiento indicados en las imágenes central y derecha. La imagen central representa los movimientos naturales de la figura cuando camina desplazándose hacia la derecha. La imagen de la derecha representa los mismos puntos, si bien el movimiento se ha modificado al azar, de manera que no se identifica como un movimiento coherente de una persona caminando.

Si seguimos la secuencia temporal de la emergencia de los distintos comportamientos sociales (fig. 3), podemos comprobar que el hecho de que el recién nacido solo disponga de las habilidades más primitivas lo lleva a preferir situaciones sociales donde solo él y otra persona se dirigen su atención visual de forma recíproca. Más adelante, estas interacciones básicas evolucionan hacia otras de mayor complejidad en las que el niño puede entender e identificar otros focos de atención. Así, gracias a la capacidad primaria de seguimiento de la mirada, el niño desarrolla la habilidad de identificar que la mirada de su acompañante se focaliza en un punto alejado de ambos y, de este modo, aprende a dirigir su propia atención hacia el punto de atención de la otra persona. Finalmente, esto termina con el desarrollo de una facultad todavía más compleja, la atención conjunta, una forma de atención que se define por la capacidad de compartir la percepción de un objeto con otra persona. Una de las características principales de la atención conjunta es la división y la alternancia de la atención de la persona entre el objeto y su interlocutor. Así, los dos comportamientos más comunes de la atención conjunta son, por un lado, señalar para centrar el interés en un objeto concreto y, por otro, alternar la mirada para comprobar que tanto el niño como su interlocutor están atendiendo al mismo objeto. Sin embargo, en realidad, la atención conjunta puede disociarse en dos tipos principales de comportamiento: responder a la atención conjunta e iniciarla. El primero se refiere a cuando el bebé responde a gestos que le dirige otra persona, mientras que el segundo alude al momento en que el niño indica, muestra y usa el contacto visual de forma espontánea para compartir la atención hacia un objeto. Diversos estudios revelan que la atención conjunta aparece alrededor de los nueve meses, cuando el niño aprende a usar el contacto visual para obtener información sobre el comportamiento que otra persona está llevando a cabo con el fin de lograr un propósito. No obstante, parece ser que el comportamiento de iniciación de la atención conjunta emerge con posterioridad a la capacidad de responder a ella.

FIG. 3

Cronología del desarrollo cognitivo social en la infancia, en la que se indican las distintas habilidades adquiridas por el niño con el paso del tiempo. Dentro de la flecha, se muestran las características de la adquisición de dichas habilidades atribuibles a los agentes sociales.

Ahora bien, para entender los comportamientos de los demás y aprender de ellos no es suficiente con saber compartir la atención con otra persona. También hace falta entenderla desde el propio punto de vista. Y esto es posible gracias a la toma de perspectiva social, es decir, a la capacidad de construir una visión propia de la realidad que nos rodea (incluyéndonos dentro de esta) y de aceptar la visión de la misma realidad desde el punto de vista de otra persona. De esta manera, la perspectiva social permite al niño —y, luego, al adulto— comprender las capacidades, las cualidades, las expectativas, las sensaciones y las potenciales reacciones de otra persona. También le proporciona la oportunidad de cambiar de situaciones y de equilibrarlas, así como de evaluar lo que sabe y lo que percibe de cada objeto. La toma de perspectiva difiere de la empatía en el hecho de que esta última implica una respuesta emocional hacia otra persona, mientras que la primera hace referencia simplemente a la capacidad de entender el comportamiento de dicha persona, sin necesidad de emitir ninguna respuesta emocional.

Cabe destacar que la toma de perspectiva social es necesaria para que el niño pueda generar expectativas o predicciones precisas sobre los comportamientos de los demás. De hecho, parece que alrededor de los veinticuatro meses de vida los niños ya son capaces de identificar las preferencias y perspectivas de los demás. Esto resulta muy útil porque así pueden memorizar las expresiones realizadas por personas de su interés ante sus predilecciones, con el objetivo de contrastar experiencias nuevas con anteriores. De esta manera, los niños pueden identificar las diferencias entre las expresiones e interpretar las intenciones y las preferencias de las personas. De hecho, observamos muy a menudo esta habilidad en los niños a los que sus padres les presentan una persona nueva. Entonces, el niño, que conoce a la perfección el significado de las expresiones faciales de sus padres, mira al nuevo sujeto y, acto seguido, observa detenidamente a su padre o a su madre para determinar si aquella persona es amiga o enemiga y en qué grado lo es. Por tanto, se trata de un aprendizaje social que es construido a partir de lo que el niño y su compañero comunicacional —el padre o la madre, en el anterior ejemplo— hicieron, presenciaron o escucharon de forma conjunta. Así, este aprendizaje basado en la experiencia permite que el niño establezca sus referentes sociales y, en última instancia, cimiente su toma de perspectiva social.

La forma como se desarrollan estas complejas funciones sociales del cerebro pone de manifiesto la importancia del entorno del niño desde su nacimiento. El infante mide el mundo y construye sus principios a partir de experiencias vividas con las personas de su entorno más cercano y, sobre todo, con sus progenitores. Esto significa que, ya desde los primeros meses de vida, el bebé toma como referencia —tanto desde un punto de vista positivo como negativo— las conductas de las personas próximas a él para fundar las suyas. Así, si sus padres muestran afecto hacia otra persona, el niño tomará a aquella persona como una referencia positiva. En cambio, si los padres reaccionan, por ejemplo, con miedo ante un perro, muy probablemente el bebé tomará los perros como un ente peligroso para su seguridad.

LA TEORÍA DE LA MENTE EN EL NIÑO

La toma de perspectiva social y la atención conjunta constituyen los pilares sobre los que se fundamenta el desarrollo de una de las funciones cognitivas más extraordinarias del cerebro humano: la capacidad de comprender y predecir la conducta, los conocimientos, las intenciones y las creencias de otras personas. Se trata de la capacidad conocida con el nombre de teoría de la mente, que comporta la definitiva mentalización del individuo. Y es que para que una persona pueda interactuar en sociedad de una forma adecuada es importante que sea capaz de comprender los comportamientos ajenos, entender que los demás pueden tener creencias distintas a las suyas, y conocer el estado mental e intelectual propio y de los demás, aspectos, todos ellos, muy significativos de la inteligencia social.

La capacidad de la teoría de la mente se hace evidente en niños de cuatro años, y se considera el reflejo de que el niño entiende que la mente no es una copia de la realidad sino una representación de esta que puede ser verdadera o falsa. En otras palabras, gracias a esta capacidad, el infante comprende que la mente de cada individuo es una representación del mundo que le rodea, construida acorde con sus experiencias, influencias y creencias, que puede ser en ocasiones muy cercana o muy alejada de la realidad.

Ahora bien, algunos estudios afirman que ciertos aspectos de la teoría de la mente aparecen en edades más tempranas —alrededor de los dos años o, incluso, hacia el año y medio—, pero que el cerebro todavía no dispone de las herramientas —de carácter biológico o fruto de aprendizajes basados en la experiencia— necesarias para ponerla en pleno funcionamiento. Muchas evidencias indican que niños de entre dieciocho meses y tres años son capaces de entender conceptos constitutivos de la teoría de la mente, como los deseos, las intenciones y las creencias. En este sentido, hay estudios que demuestran que un bebé de entre quince y dieciocho meses ya comprende que las personas pueden tener falsas creencias y actuar de acuerdo con ellas. La capacidad de atribuir una falsa creencia a otra persona, es decir, de reconocer que dicha persona cree algo que en realidad no es cierto, representa uno de los hitos fundamentales en el desarrollo de la teoría de la mente en los infantes; y, por este motivo, es uno de los aspectos de la comprensión de las mentes ajenas más estudiados en los niños.

Algunos investigadores consideran que los niños disponen inicialmente de un sistema neuronal —eficiente aunque limitado— que les permite representar determinadas falsas creencias simples. Con el tiempo, el cerebro adquiere de forma progresiva un sistema independiente de redes neuronales para llevar a cabo representaciones mucho más ricas e integrarlas a otros procesos; todo esto con el objetivo de realizar explicaciones refinadas de los comportamientos ajenos, revisiones flexibles de las creencias e, incluso, juicios morales sobre los demás basados en las propias convicciones.

LAS BASES NEUROLÓGICAS DEL CEREBRO SOCIAL

Tal como sucede con la mayoría de las funciones cognitivas complejas del cerebro, el desarrollo del cerebro social se construye a partir de una secuencia progresiva de adquisición y maduración de habilidades que, de forma conjunta, van dando forma a funciones cerebrales cada vez más refinadas. Como hemos visto, la cognición social se inicia con la especialización de competencias sensoriales visuales, tales como el reconocimiento del movimiento biológico, la detección de los ojos en la cara del interlocutor, el reconocimiento facial o el seguimiento de la mirada. Alrededor de los tres meses, el sistema cognitivo social empieza a abrirse hacia la incorporación de la atención de los demás de una forma rudimentaria, proceso que parece ir asociado a mecanismos de especialización neuronal vulnerables a la influencia del ambiente. Esto hace posible que, a los nueve meses, el bebé empiece a responder a la atención de las personas que se comunican con él y que, unos meses después, inicie los intercambios sociales con intencionalidad. A los trece meses, las atribuciones sociales empiezan a ser más refinadas, lo que permite al niño interpretar las preferencias, perspectivas, intenciones y creencias ajenas, y manifestar los primeros signos de la capacidad de realizar predicciones sobre los comportamientos de los demás. Al final, este desarrollo se hace más especializado y permite a los niños anticipar las acciones de los demás y expresar sus predicciones de una manera explícita, es decir, verbalmente. Así pues, la cognición social es un proceso mental complejo que requiere de la participación combinada de mecanismos neuronales para percibir, procesar y evaluar los estímulos que el cerebro recibe con la finalidad última de llevar a cabo una representación del entorno social. Esto supone la participación de un gran número de áreas corticales, como las del lóbulo parietal; la orbitofrontal; los cíngulos anterior y posterior, y la corteza somatosensorial derecha.

> PARA IDENTIFICAR LAS FALSAS CREENCIAS

Una de las herramientas más utilizadas para detectar el desarrollo de la teoría de la mente en los niños es el test de la falsa creencia. Tenemos un buen ejemplo de este en un estudio realizado a niños de tres años. Durante el test se explicaba a los niños que una chica situada dentro de una habitación había visto esconderse a su perro detrás de un sofá; pero que, mientras ella estaba fuera de la habitación, el animal se había ocultado detrás de un televisor, como explica la figura. Después, se preguntaba a los niños dónde creían que la chica buscaría primero a su perro al volver a la habitación. Mientras que los adultos inmediatamente entienden que ella buscaría a su perro detrás del sofá, donde ella cree que se encuentra, los niños del estudio, en cambio, predijeron que la chica miraría, en primer lugar, detrás del televisor. Por el contrario, los resultados del mismo test realizado en niños de cinco años dieron resultados completamente distintos: los infantes predijeron que la chica primero buscaría a su perro detrás del sofá. Esto se debe a que, a la edad de cinco años, los niños ya son capaces de entender la falsa creencia de la chica sobre la localización de su perro.

Experimento sobre las falsas creencias en los niños. La imagen de la izquierda muestra a la chica observando a su perro cerca del sofá, mientras que la imagen de la derecha muestra al perro dirigiéndose hacia el televisor cuando ella no lo ve.

Cabe considerar que la adquisición progresiva y la subsiguiente maduración de las funciones cognitivas del cerebro social está directamente asociada a continuos e intensos cambios estructurales que tienen lugar en el cerebro del infante a lo largo de su desarrollo. Por un lado, los investigadores han comprobado que la materia gris (reflejo del número de conexiones neuronales, como ya hemos indicado) de determinadas áreas de la corteza asociadas al desarrollo de la teoría de la mente y a la percepción, procesamiento y predicción del comportamiento ajeno —como la corteza prefrontal medial, la unión temporoparietal y el surco temporal posterior— aumenta inicialmente tanto su volumen como su grosor hasta alcanzar sus máximas dimensiones alrededor de los diez años, para luego disminuir de forma progresiva hasta la edad de veinte años. De la misma manera, se ha observado un incremento progresivo del volumen, hasta la adolescencia, y del grosor, hasta el inicio de la edad adulta, de la materia gris de la corteza temporal anterior, implicada en el proceso de mentalización y, en particular, cuando se requiere el uso contextual de información social adquirida previamente. Por consiguiente, existe una relación directa entre la maduración de las estructuras cerebrales y la adquisición de las habilidades sociales, puesto que estos cambios reflejan la especialización cortical de las estructuras cerebrales y redes neuronales gracias a la influencia que ejerce el entorno social sobre los mecanismos de sinaptogénesis, poda sináptica y mielinización de los axones. Como sucede con la cognición asociada al aprendizaje y la memoria, estos mecanismos guían la reestructuración de los circuitos neuronales asociados a la cognición social. En otras palabras, los citados mecanismos reducen la segregación en la conectividad local e incrementan la conectividad entre regiones cerebrales distantes, para promover, de este modo, la configuración de una estructura neuronal susceptible de llevar a cabo de manera eficiente las distintas funciones cognitivas sociales durante toda la vida.

Vistas las cosas, queda claro que el entorno es uno de los factores que más relevancia tiene en la construcción y organización de nuestras funciones cerebrales. Esta conclusión ha llevado a los científicos a preguntarse por el mecanismo que permite que la experiencia y el ambiente induzcan cambios neurobiológicos y de comportamiento susceptibles de perdurar a lo largo de la vida del individuo. Debe de tratarse de un tipo de mecanismo biológico susceptible de realizar cambios profundos en la naturaleza del cerebro que trasciendan la mera potenciación o bloqueo de determinadas sinapsis y circuitos neuronales. Lo que sucede en realidad es que el entorno ejerce un impacto tan importante sobre dichos procesos que acaba por modificar la función de nuestras neuronas repercutiendo sobre su principal centro de control: su genoma, el conjunto de moléculas (cromosomas) que contiene toda la información genética de la célula y, por extensión, de cada uno de nosotros.

LA INFLUENCIA DEL ENTORNO EN NUESTRA BIOLOGÍA

¿Cómo puede el entorno llegar a modificar la información genética de nuestras neuronas? La respuesta se encuentra en la epigenética, un mecanismo biológico mediante el cual los genes son modificados superficialmente en respuesta a los cambios que tienen lugar en el entorno. Esto hace posible modular las características de las células y del organismo a partir de los estímulos recibidos del exterior, más allá de la información genética heredada de los progenitores. En otras palabras, las modificaciones —o marcas— epigenéticas activan y desactivan la expresión o función de ciertos genes para promover la adaptación del organismo a su entorno. Cabe destacar que estas modificaciones no alteran la estructura primaria de los genes, sino que podríamos decir que solamente los hacen visibles o invisibles a los mecanismos de expresión génica. Por tanto, no se trata de modificaciones irreversibles, sino que la mayoría pueden cambiar dinámicamente en virtud de factores como podrían ser, por ejemplo, el estadio de desarrollo del individuo, las experiencias vitales particularmente impactantes para la persona o ciertos estados patológicos. Sin embargo, existen algunas marcas epigenéticas que pueden ser permanentes y que, en ciertas circunstancias, pueden transmitirse de padres a hijos.

Uno de los mecanismos implicados en la regulación epigenética de la expresión de los genes es la metilación, un proceso que consiste en modificar químicamente ciertas regiones de la secuencia del gen, denominadas islas CpG —y caracterizadas por contener un mayor número de citosinas (C) y guaninas (G)—, añadiéndoles un grupo metilo, formado por un átomo de carbono y tres de hidrógeno (fig. 4). Este cambio conlleva la represión del gen de manera que deja de expresarse y, por tanto, de funcionar. La metilación es un mecanismo especialmente importante durante la diferenciación celular, puesto que cada una de las células adquiere sus características morfológicas y fisiológicas gracias a que cada tipo celular expresa un conjunto específico de genes. Por este motivo, el cigoto, producto de la unión del óvulo y del espermatozoide, es una célula particularmente especial, puesto que ha sufrido una desprogramación genética. Es decir, ha borrado todas sus marcas epigenéticas con el fin de ser capaz de expresar cualquiera de sus genes y dar lugar a todos los tipos celulares que formarán el nuevo organismo. Así, durante el desarrollo embrionario y fetal, las células irán reprogramándose epigenéticamente para adquirir las características necesarias y así convertirse en células de la piel, de los pulmones o neuronas, entre muchas otras.

Si bien es cierto que casi toda la reprogramación epigenética ocurre durante el desarrollo prenatal, en algunas zonas del cerebro parte de esta se produce después del nacimiento. Así, por ejemplo, la mayor parte del desarrollo de la corteza cerebral tiene lugar una vez nacido el niño. Y, dado que esta es la principal estructura implicada en la construcción de las funciones cognitivas, de la personalidad y del comportamiento, su naturaleza está diseñada para adaptarse al ambiente social. Por este motivo, las neuronas corticales pertenecen a un grupo exclusivo de células que mantiene la capacidad de reprogramación mediante metilación y desmetilación más allá del desarrollo prenatal. De este modo, durante los procesos de aprendizaje y procesamiento de nuevos recuerdos se produce la desmetilación y, en consecuencia, la activación de determinados genes, gracias a los mecanismos de plasticidad sináptica.

FIG. 4

La figura ilustra los cambios en la expresión génica en función de presencia (arriba) o ausencia (abajo) de metilación de las islas CpG.

Aunque la mayoría de los estudios científicos sobre los cambios epigenéticos que tienen lugar durante el desarrollo del cerebro se han llevado a cabo en animales, existen múltiples evidencias que indican que los factores epigenéticos son los mediadores en la relación entre los inputs externos (experiencias y entorno) y los efectos que estos ejercen sobre el cerebro a largo plazo. Los investigadores han constatado, en este sentido, que la nutrición de la madre durante la gestación y la lactancia tienen una influencia directa sobre el crecimiento, el metabolismo y al desarrollo cerebral del bebé. En particular, se ha observado que dietas muy pobres en proteínas o altamente ricas en grasas pueden modificar los patrones de las neuronas de ciertas áreas, llegando a inducir una reducción en la sensibilidad del sistema neuronal implicado en los procesos de recompensa, para provocar anhedonia, una disminución en la capacidad de experimentar placer, síntoma de la depresión.

En general, uno de los mecanismos biológicos que más se resiente ante circunstancias adversas del entorno es el relacionado con la respuesta al estrés. De hecho, se ha demostrado que ciertos factores que afectan a la madre, como el desarrollo de cuadros depresivos o el hecho de estar sometida a presión de forma continuada durante el embarazo; la deficiencia en los cuidados y atenciones hacia el bebé, y la exposición de este a situaciones traumáticas o de tensión crónica —como ocurre en los casos de maltrato y abusos infantiles—, traen consigo la modificación epigenética de la expresión de genes implicados en la respuesta al estrés. Esto altera de una manera profunda —aunque en distinto grado, en función de la causa— la respuesta hormonal y del comportamiento del niño y, sobre todo, del futuro adulto al estrés. Las implicaciones de esta alteración son claras. La respuesta al estrés es un mecanismo que permite al cerebro de los individuos sanos reaccionar con rapidez ante situaciones de tensión y no supone un peligro para la salud. Sin embargo, cuando una persona presenta alteraciones en dicho mecanismo neurológico, incrementa su sensibilidad al estrés, de manera que su reacción frente a este tiende a ser desproporcionada, lo que puede conducirlo, incluso, a desarrollar patologías mentales como ansiedad o depresión.

En definitiva, la realidad, los estímulos, la gente de nuestro alrededor y nuestras vivencias son importantes escultores de nuestro cerebro y de nuestra mente, al grado de que llegan a modificar de una manera profunda nuestra biología. Esto implica que situaciones adversas, tanto de carácter psicológico como físico pueden provocar la aparición de graves trastornos mentales como la depresión o incluso la esquizofrenia. Sin embargo, también sucede justamente lo contrario: los estímulos provenientes del entorno y de las personas que nos rodean pueden ser positivos, lo que terminará por enriquecer y promover nuestro desarrollo social e intelectual.

El entorno: a favor y en contra
del neurodesarrollo

Los responsables de nuestras habilidades cognitivas, nuestros comportamientos y nuestra personalidad —desde el primer hasta el último aliento— son un conjunto de procesos biológicos que tienen lugar durante los primeros años de nuestra vida. Ellos están controlados por nuestra información genética y modulados por los estímulos que recibimos del entorno. En este sentido, es muy importante tener presente que nosotros, tal como nos percibimos y comportamos, somos fruto de nuestra infancia en todos y cada uno de los sentidos.

Y, aunque es cierto que algunas patologías neurológicas, como las enfermedades neurodegenerativas, son características de la edad adulta, la mayoría de los trastornos neuropsiquiátricos —epilepsia, esquizofrenia, trastorno bipolar, depresión, ansiedad, autismo, discapacidad intelectual, entre otros— tienen su origen en el neurodesarrollo. En otras palabras, gran parte de las enfermedades mentales se deben a errores genéticos y epigenéticos que afectan al neurodesarrollo; al efecto de un entorno adverso durante la gestación y la infancia, o a una combinación de ambos factores. De hecho, existen estudios que vinculan ciertas enfermedades neurodegenerativas, entre las que se cuentan determinadas formas de párkinson, con la exposición a factores ambientales nocivos, como pesticidas comunes o drogas, durante las etapas fetal o posnatal.

De todos modos, conviene destacar que, si bien el entorno puede ser muy perjudicial para la configuración de nuestro cerebro, también tiene el poder de promover el desarrollo de nuestras capacidades cognitivas. Está ampliamente demostrado que un entorno rico en estímulos de calidad, una buena socialización y un correcto acompañamiento del aprendizaje vital resultan muy beneficiosos para la construcción de la personalidad y las habilidades cognitivas y sociales del niño y, por ende, del futuro adulto. Cada vez es más habitual el uso de terapias psicológicas que incluyen ejercicios de motivación y enriquecimiento del entorno para tratar a personas con trastornos mentales, pues se ha comprobado que un ambiente rico y estimulante puede paliar sus efectos e, incluso, revertir algunos de sus síntomas.

ERRORES BIOLÓGICOS

En general, las enfermedades neuropsiquiátricas tienen un fuerte componente genético, característica que comparten con muchas otras enfermedades. El problema en este tipo de enfermedades radica en que la mayoría de ellas presenta una arquitectura genética muy compleja, dado que poseen una naturaleza poligénica, que, además está altamente influenciada por el ambiente. En otras palabras, son raros los casos en los que un único gen o una sola mutación cause la patología. Lo más habitual es que los desórdenes neuropsiquiátricos tengan su origen en mutaciones de múltiples genes o en reorganizaciones de cromosomas que provocan cambios —como duplicaciones, inserciones, inversiones o deleciones, entre otros— de regiones enteras del genoma (fig. 1). Unas y otras modifican la secuencia normal de los genes para dar lugar a las denominadas variantes genéticas, que normalmente se clasifican en comunes y raras, según su frecuencia en la población. Por regla general, las variantes genéticas bien son heredadas de los progenitores, o bien se producen de novo durante la formación de los gametos o durante el crecimiento embrionario.

FIG. 1

La figura muestra diferentes alteraciones genéticas que pueden tener lugar en un cromosoma, como pueden ser la duplicación de un gen o una mutación que altera la secuencia genética.

Así pues, decimos que la arquitectura de los trastornos mentales es compleja porque se trata de unas patologías que normalmente tienen su causa tanto en una combinación de alteraciones genéticas —que suele ser única y específica para cada enfermo— como por el efecto de los estímulos procedentes del ambiente. De este modo, se han descrito centenares de variantes genéticas comunes y raras para padecimientos como la esquizofrenia, el autismo o el trastorno bipolar. Y, aunque todas están implicadas en la etiología (u origen) de dichas enfermedades, no es necesario que el genoma de una persona las contenga todas para que aparezca el trastorno neuropsiquiátrico. Por el contrario, cada enfermo presenta una combinación específica de dichas variantes —que pueden ser muchas o pocas— causante de un conjunto de síntomas específicos. Es más, cada variante genética tiene asociado un riesgo de desarrollar la enfermedad, el cual es acumulativo y depende del número de variantes de cada tipo presentes en el genoma. Por tanto, el hecho de que un niño nazca con alguna variante genética implicada en la esquizofrenia no implica necesariamente que vaya a desarrollar la enfermedad, sobre todo si dicha variante es de bajo riesgo. En cambio, si por algún motivo su genoma contiene un número elevado de variantes de bajo riesgo o pocas variantes de alto riesgo —por ejemplo, heredadas de sus padres—, es posible que el niño desarrolle esquizofrenia en algún momento de su vida, sobre todo si sufre alguna experiencia traumática o el entorno en el que crece resulta perjudicial para su neurodesarrollo, por factores como la exposición a ciertos contaminantes. Por este motivo, la mayoría de los trastornos psiquiátricos muestran sintomatologías diversas en las distintas personas que los padecen, de modo que cada enfermo presenta diferentes grados de severidad de la enfermedad y los síntomas que se puedan manifestar de forma muy marcada en un individuo pueden no aparecer nunca en otro.

La compleja naturaleza poligénica de los trastornos neuropsiquiátricos sugiere que muchas de las variantes genéticas que los causan afectan directamente a características estructurales y funcionales de las neuronas y sus conexiones. Un ejemplo de ellos son las mutaciones que perturban la maquinaria molecular implicada en la migración de las neuronas. Los errores en este proceso resultan muy perjudiciales para el neurodesarrollo y llegan a causar, incluso, lo que se conoce como lisencefalia o cerebro liso, un desorden de la migración neuronal en el que se ve alterado el patrón normal de los giros y los surcos de la corteza cerebral, de manera que su superficie pierde total o parcialmente su aspecto arrugado. Esto conlleva, según el grado de severidad, desde discapacidad intelectual hasta muerte durante la infancia. Los casos de lisencefalia identificados presentan mutaciones en genes que dan lugar a componentes estructurales de la célula, como el citoesqueleto, encargado del movimiento de la neurona durante su migración, junto con alteraciones en los factores que causan los mecanismos de señalización celular que dirigen dicho proceso. Asimismo, la alteración de los patrones de la migración de las neuronas de la corteza también puede provocar el crecimiento de focos de tejido cortical fuera de su lugar natural y, en concreto, dentro de la sustancia blanca. Dichos focos provocan perturbaciones en la conectividad de los circuitos donde se instalan, provocando la aparición de ataques de tipo epiléptico.

De hecho, es habitual que el cerebro de las personas con enfermedades neuropsiquiátricas cuyo origen se encuentra en el neurodesarrollo presente cambios en la funcionalidad (hiperactividad o hipoactividad) o en la estructura de sus circuitos (hiperconectividad o hipoconectividad). Una de las características más comunes en los trastornos de este tipo es la alteración de la morfología, el tamaño o la densidad de las espinas dendríticas en determinadas regiones cerebrales y en momentos concretos del neurodesarrollo. Debido a la estrechísima relación existente entre la estructura de las espinas y su función, un pequeño cambio experimentado, por ejemplo, en su tamaño puede provocar una importante disfunción de las neuronas y de los circuitos de los que forman parte. Del mismo modo, un desequilibrio en el balance entre los procesos de sinaptogénesis y poda sináptica comporta cambios en la densidad sináptica que pueden afectar severamente la función cerebral, sobre todo si a ello se le añaden alteraciones en la morfología de las espinas (fig. 2). Aunque los estudios en este sentido son más bien escasos, se han observado alteraciones como las anteriormente citadas en distintos trastornos mentales. Por ejemplo, se ha visto que las neuronas de las personas con discapacidad intelectual presentan un menor número de dendritas mientras que sus espinas son más finas, rasgo indicativo de un bajo nivel de madurez sináptica. Del mismo modo, se ha comprobado que la esquizofrenia tiende a provocar una reducción en la densidad de las espinas y en la complejidad de los árboles dendríticos en diversas capas de distintas regiones de la corteza cerebral, como la corteza prefrontal o la auditiva. Sin embargo, no siempre las situaciones patológicas tienen su origen en la reducción de las espinas. Se ha observado, por ejemplo, que quienes padecen autismo presentan un número superior de espinas en una de las capas neuronales de los lóbulos frontal, parietal y temporal. De hecho, se ha visto que este exceso de espinas tiene su origen en una sobreproducción de sinapsis durante el período de proliferación y formación de estas, cuyo pico se encuentra alrededor de los dos años.

FIG. 2

La figura ilustra los posibles cambios experimentados a escala sináptica y dendrítica por las neuronas de personas con trastornos neuropsiquiátricos. También muestra el posible origen y las consecuencias de dichos cambios.

Justamente, el autismo es un trastorno neuropsiquiátrico en el que convergen todas las características antes descritas en relación con este tipo de patologías. Se trata de una enfermedad mental provocada por la formación y configuración anómala de los circuitos que conectan las distintas regiones cerebrales (fig. 3). De hecho, para referirse al autismo es conveniente usar la denominación trastorno del espectro autista, puesto que en realidad se hace referencia a una familia de trastornos del desarrollo que afecta a varios sistemas del cuerpo, con sintomatologías muy variadas, con grados de severidad distintos y con una gran diversidad de etiologías. Actualmente, se estima que uno de cada sesenta y ocho infantes lo padece, y es más común en los niños de etnia blanca que en los hispanoamericanos o los africanos.

FIG. 3

La figura muestra las diferencias en la conectividad del cerebro entre una persona sana y un paciente con trastorno del espectro autista.

En particular, el trastorno de espectro autista está asociado tanto a dificultades en las interacciones sociales y la comunicación como a la posesión de un rango de intereses muy limitado y la manifestación de estereotipias —movimientos, posturas o expresiones repetitivas sin un fin determinado—. Por regla general, su sintomatología se detecta en niños a partir de un año y medio o dos años, de entrada bajo la forma de alteraciones en el sueño y en los hábitos alimentarios, que pueden ir acompañadas de retraso en el balbuceo. En los niños varones es común que se observen comportamientos agresivos, hiperactividad y estereotipias, mientras que es más frecuente que las niñas manifiesten ansiedad, depresión y un mayor grado de discapacidad intelectual.

La patología del autismo empieza en etapas muy tempranas, a menudo ya durante el desarrollo gestacional, cuando las neuronas se encuentran inmersas en procesos de gran importancia para la configuración de las conexiones del cerebro. De hecho, estudios recientes han identificado áreas de neuronas deslocalizadas en el cerebro de niños con autismo, lo que es un indicador de alteraciones en el proceso de proyección de los axones y de formación de los circuitos neuronales.

Ahora bien, ¿cuáles son las causas exactas del autismo? Por un lado, se han identificado centenares de mutaciones genéticas asociadas a dicho espectro de trastornos que afectan a muchas características y funciones celulares —como la proliferación o la estructura de los cromosomas—, pero, sobre todo, a múltiples proteínas implicadas en la función y plasticidad sinápticas. La alteración de la expresión de estos genes sin duda tiene un impacto sobre la formación de los circuitos y la función de las neuronas inmaduras tanto antes como después del nacimiento. Además, se ha visto que la exposición a un entorno nocivo o a experiencias traumáticas puede promover también el desarrollo del trastorno de espectro autista. De este modo, tanto el nacimiento prematuro y las posibles complicaciones que puedan ocurrir durante el parto como la exposición intrauterina a sustancias nocivas —entre las que se encuentran los pesticidas— son factores de riesgo de este trastorno. Por consiguiente, el autismo no solo viene causado por errores biológicos sino que, tal como ocurre con muchas otras enfermedades neuropsiquiátricas, su sintomatología y su grado de patogenicidad están condicionados por el entorno.

Arriba, imágenes de resonancia magnética de cerebros con lisencefalia, un desorden en la migración neuronal que provoca la pérdida del aspecto arrugado de la superficie de la corteza cerebral. Abajo, un niño de cuatro meses, en brazos de su madre, participa en un estudio de la Universidad de Durham sobre el desarrollo del cerebro infantil y las posibles causas de los trastornos del espectro autista.

LAS CONSECUENCIAS DE UN MAL AMBIENTE

Al margen de los errores biológicos, los factores de riesgo más importantes asociados al neurodesarrollo durante la infancia tienen relación con los estímulos que recibimos del entorno y las circunstancias que experimentamos, como podrían ser, por ejemplo, la exposición a drogas durante el período prenatal, posibles enfermedades mentales de la madre o malnutrición, con los cambios epigenéticos que conllevan. Pese a tener naturalezas distintas, todas estas situaciones entrañan importantes riesgos para el neurodesarrollo del infante. Y hay que tener en cuenta que las secuelas en el comportamiento debidas a la exposición a un entorno nocivo pueden manifestarse a lo largo de toda la vida y de muchas maneras distintas: pueden afectar desde los resultados académicos hasta cualquiera de las funciones cerebrales ejecutivas, de la atención, de la conducta y las relacionadas con habilidades sociales y emocionales, entre otras.

En general, podríamos definir dos tipos de factores de riesgo procedentes del entorno con capacidad de afectar de manera severa el desarrollo cerebral: los biológicos y los psicológicos. Una vez fuera del útero, los principales riesgos de tipo biológico causados por el entorno derivan sobre todo de la dieta y de posibles enfermedades que pueda padecer el infante. Por ejemplo, en muchos países con pocos recursos, los niños crecen padeciendo una desnutrición severa y un déficit de determinados nutrientes. Además, la desnutrición va acompañada a menudo de enfermedades gastrointestinales causadas por parásitos o infecciones virales, lo que agrava la situación. Y las consecuencias de todo esto son altas tasas de trastornos mentales.

En los países ricos, los trastornos mentales por malnutrición suelen ser menos frecuentes, pero, por desgracia, existe un factor de riesgo de tipo biológico que todavía no sabemos combatir con total eficacia: los nacimientos prematuros. Se trata de uno de los factores de riesgo asociados al alumbramiento, entre los que se cuentan también un peso o un tamaño neonatal demasiado pequeños o las posibles complicaciones durante el parto, tales como la asfixia perinatal, en la que se reduce significativamente la llegada de oxígeno al cerebro.

Normalmente, se considera prematuro todo nacimiento que tiene lugar antes de la semana treinta y siete de gestación o en el que el bebé pesa menos de 2,5 kg. Esto implica que el parto ocurre en un momento en el que el cerebro del feto todavía no ha alcanzado el nivel de madurez necesario para enfrentarse al mundo que le espera fuera del útero. De hecho, se encuentra en un punto del desarrollo en el que están teniendo lugar procesos cruciales para su configuración, como la formación de circuitos neuronales, la sinaptogénesis, el crecimiento de los axones o las últimas fases de la migración neuronal. Además, la prematuridad, sobre todo si es extrema, a menudo va acompañada de enfermedades que pueden agravar la situación. Es el caso, por ejemplo, de la parálisis cerebral, normalmente asociada a alteraciones en las habilidades motoras, entre las que se cuentan desde anomalías en el tono muscular, los reflejos, la coordinación y los movimientos hasta retrasos en el desarrollo motor.

Al margen de las posibles patologías secundarias, el nacimiento prematuro con frecuencia provoca alteraciones como la reducción del volumen y el retraso en la maduración de algunas estructuras cerebrales, además de la disminución de la girificación cortical, es decir, el proceso de formación de los giros de la superficie de la corteza cerebral (fig. 4). Dichas alteraciones tienen lugar especialmente en bebés que nacen muy prematuramente o con un peso muy bajo —antes de las veintiocho semanas o por debajo de los 1-1,5 kg—, aunque en ocasiones se observan también en infantes nacidos entre las treinta y dos y las treinta y seis semanas de gestación. Al final, esto puede traducirse en múltiples disfunciones cognitivas, cuya gravedad es proporcional al grado de prematuridad. Antes de los seis años, por ejemplo, se observan déficits en ciertas habilidades relacionadas con la memoria de trabajo junto con dificultades a la hora de controlar las emociones. Al llegar a la edad de escolarización, estos niños pueden manifestar además problemas en la fluidez verbal o en la flexibilidad cognitiva —que permite cambiar el foco de atención, de pensamiento o de acción en función de lo que ocurre en el entorno—, a los que se aúna una menor capacidad de elaborar estrategias para resolver problemas corrientes. Asimismo, se ha observado que, tanto en la etapa preescolar como en la de la escuela infantil, los niños prematuros tienden a manifestar padecimientos como ansiedad o el trastorno por déficit de atención e hiperactividad, y en muchos casos incluso presentan desórdenes emocionales que pueden llegar a derivar en depresión. Estos problemas persisten y a veces llegan a agravarse en la edad adulta.

FIG. 4

La figura muestra la morfología del cerebro en los distintos trimestres de gestación y de los bebés nacidos de forma prematura.

> EL DESARROLLO EN CONDICIONES DESFAVORABLES

La residencia de niños en centros de acogida tiene consecuencias sobre el funcionamiento y el desarrollo de su cerebro. Esto se debe a que habitualmente dichos centros no disponen de las herramientas para procurar a los infantes un ambiente psicosocial adecuado, lo que da como resultado una severa falta de estimulación en un momento crítico para la construcción de sus funciones cerebrales. De hecho, se ha visto que los menores internados pueden sufrir alteraciones en su metabolismo neuronal e, incluso, presentar un menor volumen cerebral. En cambio, se ha comprobado que, si se les proporciona un ambiente adecuado y rico en estímulos, su función cerebral se ve beneficiada. Así, por ejemplo, la figura compara la actividad cerebral alfa —un indicador de la salud de múltiples funciones cognitivas en infantes y adultos— determinada a partir del encefalograma de niños en distintas situaciones de acogida. Se puede observar que, si antes de cumplir los dos años se procura una familia de acogida a niños que llevan más de la mitad de su vida en un centro, su función cerebral mejora a largo plazo.

Actividad alfa en los distintos lóbulos del cerebro en función de las condiciones de acogida que ha vivido el infante.

Sin embargo, cabe destacar que no todos los casos de deterioro motor, cognitivo o del comportamiento identificados en niños nacidos prematuramente desembocan en limitaciones a largo plazo. En realidad, esto depende del trastorno causado por la prematuridad del nacimiento. Y, si bien es cierto que algunos de los desórdenes son permanentes, no lo es menos que ciertas disfunciones pueden revertirse si se interviene a tiempo y a distintos niveles. Por ejemplo, aunque es cierto que es absolutamente necesario que los bebés prematuros permanezcan en la incubadora dada la inmadurez de sus órganos, la aplicación de medidas que mejoran el entorno del bebé, como permitir que tengan el mayor contacto posible con su madre, son de gran importancia puesto que disminuye de un modo muy significativo su nivel de estrés. La influencia de estas medidas es tal que llega a reducir el nivel de dependencia de los bebés al oxígeno, lo que rebaja el riesgo de posibles secuelas en la función cerebral. Sin embargo, se ha visto que, si las intervenciones de este tipo no van más allá del período de hospitalización, los beneficios no perduran más allá de los dos años. En cambio, los programas de intervención destinados a promover un entorno positivo para el bebé tanto dentro como fuera del hospital, una vez que este ya se encuentra entre su familia y en lo que será su entorno habitual, ejercen un efecto reparador muy importante y a largo plazo sobre las distintas funciones cerebrales.

En realidad, los factores psicológicos tienen un impacto tan fuerte sobre la construcción de la estructura y funciones cerebrales como lo puede tener cualquier factor biológico. Aunque, en apariencia, los riesgos psicológicos no dan lugar a pruebas físicas —lo que ha causado que durante muchos años no se hayan tomado realmente en cuenta—, pueden provocar un grave deterioro de la salud física y mental. Su efecto es tan potente que llegan, incluso, a inducir enfermedades metabólicas, como la diabetes o la obesidad, y patologías cardíacas, pulmonares o hepáticas.

Llegados a este punto, podemos preguntarnos, ¿qué es lo que necesita un niño para llevar a cabo un desarrollo cognitivo adecuado? En realidad, nada especial. Simplemente necesita que los adultos que están a su cargo inviertan tiempo en su cuidado, es decir, que lo alimenten, le hablen y lo estimulen psicológicamente. De hecho, aunque a medida que el niño crece sus requerimientos se van volviendo más complejos, sus necesidades básicas siguen siendo las mismas. De este modo, si el niño tiene cubiertas las necesidades de alimentación, estimulación y socialización durante toda su infancia, al llegar a la edad adulta muy probablemente será capaz de enfrentarse con normalidad a las situaciones que le depare la vida; de desarrollar comportamientos acordes con su entorno y su cultura, y de construir relaciones sanas con los demás para llevar una vida social normal y satisfactoria. Por este motivo, una de las adversidades que ejercen un mayor impacto sobre el desarrollo de un niño es simplemente la privación de estas tres necesidades, lo que normalmente se conoce como negligencia infantil.

De hecho, uno de los problemas que tras siglos permanece enquistado en nuestra sociedad es el de la enorme cantidad de niños que crecen en instituciones y centros de acogida debido al abandono o a la muerte de sus padres. La UNICEF estima que actualmente hay alrededor de 140 millones de niños sin padres, ocho millones de los cuales viven en instituciones. Numerosas evidencias científicas —entre las que se cuentan las investigaciones de René A. Spitz, mencionadas en el capítulo anterior— indican que los niños que pasan toda su infancia en tales condiciones sufren daños irreparables en su desarrollo cognitivo y social, especialmente si están expuestos a otros factores adversos, como malnutrición, altos niveles de contaminación ambiental o episodios de violencia. Estudios recientes que han analizado el impacto de dichos factores sobre el cerebro infantil mediante neuroimagen indican, además, que los daños son acumulativos. Es decir, al observar los cambios estructurales en el cerebro de niños que crecen en instituciones a distintas edades, los investigadores han comprobado que el cerebro de un niño de seis meses presenta muchas menos alteraciones en comparación con el de un niño de treinta y seis que ha vivido en las mismas condiciones. Esto sugiere que, igual que ocurre con los bebés prematuros, una intervención temprana sobre el entorno de estos niños, por ejemplo, mediante una familia de acogida, podría evitar o incluso revertir muchos de los daños en su desarrollo cerebral.

> LA FORMACIÓN DEL CEREBRO INFANTIL Y EL PAPEL DEL ENTORNO

Pese a que tarda entre veinte y veinticinco años en completarse, el cerebro humano experimenta una actividad frenética durante la gestación del individuo y los primeros años de su vida fuera del útero materno. Durante ese tiempo, no solo se operan la neurogénesis y la formación del cerebro propiamente dicho, sino que también se crean y se consolidan los circuitos que posibilitarán las distintas funciones cerebrales. Se trata de un conjunto de procesos fuertemente condicionados tanto por factores genéticos como por la influencia del entorno.

LOS BENEFICIOS DE UN ENTORNO FAVORECEDOR

De la misma forma que un entorno nocivo puede provocar daños irreversibles en el cerebro de un niño, un ambiente con los estímulos adecuados tiene el poder de promover y mejorar sus habilidades cognitivas y sociales, e incluso, tal como hemos mencionado antes, revertir alteraciones que el niño haya podido sufrir debido a experiencias adversas.

Un buen ejemplo de ello es la aplicación de programas de intervención temprana vinculados a la adaptación e inserción de neonatos prematuros dentro de lo que será su comunidad. Gracias a la enorme plasticidad del cerebro infantil, la introducción desde el nacimiento de un programa de intervención bien planeado puede regular de nuevo la maduración del cerebro y revertir los daños provocados por su prematuridad. En el capítulo anterior explicamos que la calidad de las primeras interacciones entre padres e hijos es crucial para el desarrollo cognitivo y social de los niños. Esto reviste especial importancia en los bebés prematuros, puesto que su inmadurez puede impedirles regular sus respuestas a los estímulos externos, lo que les llevaría a ofrecer respuestas exageradas o baja tolerancia frente a estímulos mínimos. Sin embargo, se ha demostrado que una interacción tranquila y de calidad con sus padres ayuda a evitar que los niños prematuros desarrollen problemas de comportamiento. Por este motivo, los programas de intervención se centran en el entorno familiar y en el ambiente del nuevo hogar del bebé. Las estrategias aplicadas, aunque parezcan muy obvias, no siempre resultan sencillas. Por ejemplo, los programas fomentan la relación entre los padres y su hijo mediante la sensibilización de los primeros a las señales que les intenta transmitir el segundo; además, se les enseña a responder de manera apropiada y a tiempo a las necesidades del bebé, y se procura adaptar el entorno para impulsar el desarrollo de las habilidades motoras, sociales y cognitivas del infante. También se busca que las familias reciban apoyo e información en relación con las limitaciones que el niño prematuro puede sufrir a corto y a largo plazo. A fin de cuentas, la detección temprana de posibles trastornos y la aplicación de cuidados preventivos en los niños nacidos prematuramente, aunadas a los programas de detección, resultan la mejor opción para revertir las potenciales alteraciones en el neurodesarrollo de estos infantes.

La lactancia materna es otro factor positivo para el desarrollo neurológico del neonato. En este sentido, conviene tomar en cuenta que alrededor de un 60 % del cerebro está formado por ácidos grasos (las principales moléculas que forman la grasa), que son, a su vez, uno de los principales componentes de la leche. Aunque el debate sobre los beneficios de la alimentación del bebé mediante la leche de la madre sigue estando abierto, son cada vez más los estudios que indican que la lactancia materna exclusiva durante los primeros meses de vida está asociada a una mejor salud mental del infante. En concreto, algunos estudios han constatado cambios en la estructura del cerebro, que van desde un mayor volumen de la sustancia blanca hasta un incremento en el tamaño de determinadas áreas corticales, entre las que se cuentan las relacionadas con las habilidades motoras (fig. 5).

FIG. 5

Las figuras muestran las zonas de sustancia blanca donde se han observado cambios en el contenido de mielina en bebés alimentados mediante lactancia materna exclusiva.

Existen evidencias científicas de que la lactancia materna exclusiva impulsa el desarrollo de ciertas habilidades cognitivas del niño, como las implicadas en distintas funciones ejecutivas y en el aprendizaje del lenguaje. Del mismo modo, diversos estudios indican que el amamantamiento durante períodos prolongados estaría asociado a un mayor coeficiente intelectual —con independencia del coeficiente y las condiciones socioeconómicas de los padres—. Esto no significa que la alimentación mediante leche de fórmula tenga efectos perjudiciales sobre el cerebro del bebé o que los niños que no han sido amamantados —o que lo han sido durante poco tiempo— vayan a presentar en el futuro problemas relacionados con la cognición o la inteligencia. Nada más lejos de la realidad: lo que estos estudios confirman es que unas condiciones de crianza del bebé próximas a las biológicamente naturales resultan beneficiosas para su desarrollo en todos los sentidos. Se trata de una idea extensible a muchas de las características de la vida del niño —y a menudo también a las del adulto—. Y, esta es, precisamente, una de las razones que justifican la importancia del juego, una actividad que el niño tiende a realizar de una manera natural y que tiene una importancia extraordinaria para la adecuada configuración de las funciones cognitivas del cerebro infantil.

LA VERTIENTE LÚDICA DEL NEURODESARROLLO

El juego es inherente a la vida de los niños. De hecho, es frecuente oír que ellos perciben todo como un juego, como si eso fuera algo malo. Lo cierto es que es todo lo contrario. Para los niños, el juego es un instrumento para enfrentarse a la realidad, para explorarla y para entenderla; y, por este motivo, se erige como uno de los aspectos más importantes de su vida. De entrada, esta actividad promueve la curiosidad, lo que facilita el aprendizaje y la memoria. Pero sus efectos van más allá, al grado de que afectan de una manera directa la estructura y el funcionamiento de su cerebro. Diversos estudios realizados básicamente en animales han permitido constatar que el juego conlleva cambios epigenéticos en la conectividad neuronal y en el comportamiento, sobre todo en lo que se refiere a las habilidades socioemocionales y ejecutivas, vinculadas al aprendizaje y a los comportamientos adaptativos o prosociales (orientados al beneficio de los otros). Así, por ejemplo, un estudio realizado en ratas permitió constatar que, cuando los animales eran sometidos a una sola sesión de juego de treinta minutos, experimentaban transformaciones en la expresión de un tercio de los genes activos de las regiones frontal y posterior de su corteza cerebral, debidas principalmente a cambios en su regulación epigenética. Otro estudio con ratas demostró que dos horas diarias de juego provocaban cambios en el peso del cerebro de dichos animales, los cuales además mostraban una mayor capacidad para la resolución de problemas.

En definitiva, los beneficios del juego son muchos y muy variados. Esta actividad mejora las funciones ejecutivas del niño, su lenguaje, sus habilidades matemáticas, su desarrollo social, sus relaciones con otros niños, su autonomía e, incluso, su desarrollo físico y su salud. Por este motivo, la privación del juego está asociada a un incremento en el riesgo de padecer patologías mentales como el trastorno de déficit de atención e hiperactividad. Asimismo, los investigadores han comprobado que el juego adquiere gran importancia cuando el niño se encuentra ante situaciones adversas que le causan altos niveles de estrés, como puede ser vivir en un campo de refugiados. El mero hecho de jugar exige coordinación y provoca la alegría de los participantes —ya sean solo niños o, bien, infantes y adultos—, con la consecuente disminución de la intensidad de la reacción del cuerpo al estrés, por ejemplo, disminuyendo los niveles de hormonas asociadas a dicha respuesta.

Sin embargo, ¿es válido cualquier tipo de juego? La respuesta sería afirmativa siempre y cuando estos fuesen variados. Lo cierto es que, aunque a simple vista no lo parezca, existen incontables maneras de jugar, y cada una de ellas aporta su granito de arena al desarrollo del infante. Para empezar, el juego con objetos —que representaría el tipo más primitivo de actividad lúdica— es una de las primeras herramientas con que cuenta el niño para examinar su entorno. Dicha forma de jugar comienza con la exploración sensomotora mediante el uso de todos los sentidos —vista, tacto, olfato, oído e, incluso, gusto— y, poco a poco, evoluciona hacia el uso de los objetos de forma simbólica, lo que fomenta la comunicación y el pensamiento abstracto. Así, por ejemplo, un estudio constató que el simple hecho de proporcionar bloques de madera a niños en edad preescolar para que jugaran en casa con una intervención mínima de los adultos mejoraba de forma significativa su adquisición del lenguaje. Por otro lado, el juego colectivo cultiva la capacidad de negociación y cooperación, puesto que obliga al niño a enfrentarse a la resolución de problemas con los demás compañeros, lo que, a su vez, impulsa la comunicación entre ellos y el aprendizaje de nuevas palabras y formas de expresarse. Del mismo modo, durante el juego simbólico con otros infantes, el niño debe colaborar a crear un entorno imaginario, acordar su papel dentro de este y desarrollarlo convenientemente, lo que favorece su capacidad de dirigir su propia conducta (autorregulación), así como la de razonamiento sobre hechos hipotéticos.

> LOS VIDEOJUEGOS COMO TERAPIA ESPECÍFICA

El uso adecuado y consciente de ciertos videojuegos puede ser beneficioso en situaciones concretas, como en el tratamiento de algunos aspectos de trastornos mentales. Es el caso de un estudio realizado en una escuela de Tijuana, México, en la que quince maestros y psicólogos especializados estaban a cargo de sesenta alumnos con autismo de distintas edades. Los investigadores pusieron a su disposición diversas herramientas electrónicas que, mediante el juego, pretendían promover varias habilidades cognitivas afectadas por esta enfermedad, para contribuir, de esta manera, a su rehabilitación. Los juegos incluían desde el reconocimiento de objetos, hasta el acto de pintar sobre una pantalla mediante el movimiento del cuerpo. Después de dos meses de seguimiento, los investigadores observaron que la implantación de esta metodología mejoraba múltiples competencias de los alumnos relacionadas con la función motora, la atención y el comportamiento, todas ellas alteradas en mayor o menor grado en las personas con autismo.

La imagen muestra un ejemplo de videojuego que requiere el movimiento coordinado de las extremidades del jugador.

Si a todo esto le sumamos un juego que implique cierta actividad física, los beneficios se multiplican. De hecho, el ejercicio no solo mejora la salud física de los niños, en la medida en que ayuda a disminuir el riesgo de desarrollar obesidad o patologías cardiovasculares. El juego activo reduce el estrés, la fatiga y la depresión, al tiempo que incrementa el rango de movimientos del niño e impulsa su agilidad, coordinación, equilibrio y flexibilidad. Del mismo modo, el juego al aire libre estimula a los niños a ejercitar de forma simultánea sus habilidades motoras, cognitivas, sociales y lingüísticas. Esto permite una mejora de sus capacidades de integración sensorial, necesarias para organizar todas las sensaciones que perciben de su propio cuerpo y del exterior para emitir una respuesta acorde.

Por estos motivos, es posible afirmar que el recreo constituye una parte esencial de la jornada escolar de los niños. De hecho, se ha constatado que proporcionar más tiempo de recreo a los estudiantes se traduce en mejores resultados académicos. Tanto es así que se ha comprobado que los niños prestan más atención a las lecciones después de un tiempo de juego libre que después de una clase de educación física dirigida, la cual tiende a ser más estructurada. Esto se debe a que el recreo no solo impulsa la actividad física, sino que también invita a niños de características muy diferentes y procedentes de distintos entornos a jugar de manera conjunta y entablar amistades a la vez que aprenden y crecen. De hecho, el juego también refleja y transmite valores culturales. De ahí que el juego libre y activo sea uno de los aspectos esenciales en el desarrollo de las habilidades cognitivas y sociales de los niños.

Esto nos lleva a plantearnos qué ocurre cuando los niños invierten la mayor parte de su tiempo libre utilizando juegos electrónicos, una situación más que habitual en el mundo actual. Se trata de un motivo de preocupación, puesto que, en los países desarrollados, los juegos de esta clase son muy accesibles a niños de todas las edades desde múltiples plataformas. Así pues, ¿son perjudiciales los videojuegos? Aunque algunos estudios indican que determinado tipo de juegos digitales estimulan ciertas habilidades cognitivas, sobre todo aquellas asociadas a las competencias visuales y espaciales, cuando se ha comparado el juego físico estándar con el basado en aparatos electrónicos ha quedado demostrado con creces que el primero es infinitamente más beneficioso para el desarrollo de las habilidades cognitivas y sociales de los niños que el segundo. Esto es verdad, en especial, cuando los videojuegos utilizados no empujan a interactuar con otras personas.

El uso de la televisión, los videojuegos y las aplicaciones de los teléfonos inteligentes y las tabletas como herramientas lúdicas promueve la pasividad y el consumo de la creatividad ajena en detrimento de la propia; desplaza la conversación con los padres y la práctica de la atención conjunta; inhibe la actividad física, y quita tiempo al aprendizaje activo y al juego real y socialmente interactivo, sea en casa o en el exterior. Esto se traduce en efectos dañinos sobre la memoria relacionada con el lenguaje, la atención, el sueño, el aprendizaje y el conocimiento en general. De hecho, se ha demostrado que se aprende mejor al interactuar con otras personas que con una máquina, quizá porque, desde un punto de vista biológico, el cerebro está mejor preparado para captar e integrar información procedente de otro miembro de nuestra especie que de un aparato. Tanto es así que estudios en los que se han comparado las características de niños en edad preescolar que de forma preferente jugaban con bloques frente a las de niños de la misma edad a los que se les había inducido a mirar horas de vídeos educativos demuestran que los primeros desarrollan significativamente mejor sus habilidades cognitivas y su lenguaje. Por consiguiente, aunque es posible que el uso de medios electrónicos adecuados para la edad y las características de cada niño —siempre y cuando se realice en conjunto con otros niños o con los padres— comporte ciertos beneficios, el juego físico y las interacciones sociales reales siempre son con diferencia una fuente de aprendizaje de mucha mejor calidad. En última instancia, no es el uso de juegos o juguetes sofisticados, sino la presencia y la atención de los padres —o de las personas a cargo del niño— y la interacción con sus semejantes lo que enriquece cognitivamente al infante.

NEUROCIENCIA Y EDUCACIÓN

Aunque la interacción de los niños con el entorno familiar es muy importante, lo cierto es que las características de la sociedad moderna provocan que una parte muy importante de su vida transcurra en los centros educativos. Por tanto, teniendo en cuenta lo que hemos visto hasta ahora, se nos plantea una importante cuestión: ¿pueden los conocimientos neurocientíficos aplicarse a la práctica educativa? La respuesta es afirmativa, pero con matices. Ocurre con frecuencia que los resultados científicos se malinterpretan o se sacan conclusiones precipitadas que dan lugar a prácticas erróneas en las aulas. Un ejemplo de ello es la creencia extendida de que existen personas con habilidades distintas debido al hecho de que utilizan de forma preferente el hemisferio izquierdo o el derecho. Esto es un mito procedente de la simplificación extrema de resultados de estudios científicos de la década de 1960 en los que se analizaban las diferencias entre ambos hemisferios en enfermos a los que se les había cortado la comunicación entre los dos lados del cerebro, en aquel entonces el único tratamiento existente contra la epilepsia muy severa. En realidad, el cerebro necesita que los dos hemisferios trabajen de forma conjunta para llevar a cabo todas las funciones cognitivas.

De todas formas, esto no significa ni de lejos que los resultados científicos no puedan contribuir a mejorar los programas educativos. En la actualidad, existen muchos estudios prometedores para entender el funcionamiento de determinadas funciones cerebrales relevantes para la educación escolar. Un buen ejemplo de ello es el progreso que desde la neurociencia y la psicología cognitiva se está haciendo en lo que se refiere a la comprensión de los mecanismos y procesos neurológicos que sustentan habilidades esenciales para el aprendizaje en la escuela, como el cálculo o la lectura. Estos conocimientos no solo nos ayudan a explicar cómo el cerebro desempeña las habilidades de este tipo, sino que, en muchos casos, podrían ser aplicables a la metodología educativa. En particular, se ha visto que cuando calculamos y comparamos números, se activan áreas específicas de la región parietal del cerebro, que se encuentran sobrepuestas o muy cercanas a áreas corticales implicadas en el manejo de las dimensiones físicas, como la localización, el tamaño, el ángulo y la intensidad lumínica. Por consiguiente, la representación espacial de los números es esencial para su procesamiento. De hecho, desde pequeños, figuramos los números por medio de lo que se conoce como la línea (o recta) numérica mental. Es decir, los representamos linealmente, normalmente de izquierda a derecha y en orden creciente. El cerebro lleva a cabo esta representación, de un modo automático y sin que seamos conscientes, siempre que tiene que trabajar con datos numéricos de cualquier tipo, puesto que esto le ayuda en su procesamiento. Esto es así a tal grado que algunos estudios indican que la calidad de la representación de la línea numérica de un niño está asociada a su capacidad para solucionar problemas aritméticos que no conoce. Asimismo, se ha visto que la práctica de la línea numérica mediante juegos en la pizarra o que implican actividad física —como saltar sobre una línea dibujada en el suelo con números— mejora las competencias relacionadas con la comprensión numérica de los niños.

Sin embargo, la representación espacial no es la única herramienta física que usamos en este sentido. Otra área de la corteza muy cercana al área parietal encargada del procesamiento numérico es la encargada de la coordinación de los movimientos de las manos. Esto no es una coincidencia, puesto que casi todos los niños utilizan sus manos cuando aprenden a contar y a calcular. De hecho, está ampliamente demostrado que somos más hábiles con la mente a la hora de realizar cálculos cuando aparece el número cinco —como cinco más tres— que cuando nos enfrentamos a operaciones con números distintos al equivalente de dedos de la mano, como ocho más tres. Incluso hay estudios que sugieren que los niños que mejor saben usar sus dedos para hacer sus cuentas son los que mejor se manejan con las matemáticas.

También cabría preguntarnos cómo se aprende a leer o, mejor, cuál es la mejor forma para aprender realmente a leer, es decir, a entender e integrar la información a la vez que desciframos las palabras escritas. Porque, aunque parezca obvio, lo importante no es que el niño sepa identificar las letras de una palabra o sepa pronunciarla correctamente. Saber leer significa identificar la palabra, su escritura, su sonido y, sobre todo, su significado, y todo debe realizarse simultáneamente. Por este motivo, durante años existió un debate acerca de si la mejor forma de aprender a leer era mediante el aprendizaje del sonido fonético de las palabras escritas, o poniendo énfasis en el significado de las palabras. La realidad es que la mejor opción es la combinación de ambas metodologías. Es decir, para que un niño aprenda a leer correctamente es imprescindible que primero asocie las letras y las sílabas a sus correspondientes sonidos, pero, si a la vez se le proporciona información sobre su significado, esto le ayudará mucho en el proceso de aprendizaje.

En realidad, los sistemas neuronales implicados en la lectura involucran distintas áreas corticales con funciones muy diversas, muchas de las cuales están íntimamente relacionadas con el lenguaje. Es el caso, por ejemplo, del sistema anterior, que incluye el área de Broca, y que siempre se asocia a la articulación de las palabras en el lenguaje oral, pero que desempeña un papel importante en la lectura silenciosa. Ahora bien, estudios basados en neuroimagen indican que los dos principales sistemas neuronales que, inicialmente, participan en la alfabetización de un niño precisamente se encargan de traducir el lenguaje escrito a sus correspondientes sonidos fonéticos. El primero en actuar es el sistema parietotemporal izquierdo, esencial para el análisis de las palabras puesto que asocia el estímulo visual (palabra) a su estructura fonológica asociada (pronunciación). Este sistema está especialmente activo en los niños que están aprendiendo a leer y es el que poco a poco va instruyendo al sistema occipitotemporal izquierdo, que contiene el área de formación visual de las palabras y que, además, se encarga del reconocimiento inmediato y automático de las letras y las palabras en el cerebro de los lectores más expertos (fig. 6). De esta manera, a medida que el niño aprende a leer, combina las funciones de los distintos circuitos neuronales implicados en el procesamiento de los estímulos visuales y auditivos para configurar de forma progresiva un nuevo sistema neuronal que integrará ambas funciones y que le permitirá comprender y procesar el lenguaje escrito. Cabe destacar que la lectura no es una habilidad innata, ya que surge en el ser humano con la invención del alfabeto. Por consiguiente, lo que hace el cerebro es aprovechar las funciones de dos áreas corticales, especialmente evolucionadas en el ser humano, encargadas del reconocimiento de los objetos y la comprensión del lenguaje hablado, para dar lugar a una nueva competencia: la lectura.

FIG. 6

La figura muestra las diferencias en la actividad cerebral según el nivel de alfabetización.

Esto pone de manifiesto, una vez más, la increíble capacidad de aprendizaje y de transformación que tiene el cerebro de los niños. Ellos, solo ellos, disponen de esta fascinante plasticidad a todos los niveles: genético, celular, estructural y funcional. Por este motivo resulta tan interesante estudiar qué mueve su mente. Lejos de ser un órgano quiescente y vacío, el cerebro infantil se distingue por ser dinámico, cambiante y abierto a todos los estímulos que pueda recibir del entorno circundante, sean del tipo que sean: hormonales, visuales, olfativos o sociales, entre otros. A fin de cuentas, el cerebro de los niños resulta ser bastante más complejo que el del humano adulto, lo que lo convierte en un órgano único en la naturaleza. Por fortuna, cada vez queda más lejos la concepción de que los niños son menos inteligentes que los adultos. Esto ha podido ser así en parte gracias a las nuevas corrientes educativas y al amplio acceso a la información de que disponen los padres en la actualidad, pero sobre todo porque en los últimos años hemos avanzado mucho en el conocimiento científico de la estructura y la manera de funcionar del cerebro infantil.

Ahora bien, si desentrañar la complejidad del cerebro humano supone de por sí un reto enorme para los científicos, la comprensión del cerebro infantil, con todas sus particularidades y sus constantes cambios a lo largo de los primeros años de vida, representa un desafío de una magnitud sin precedentes, que apenas comenzamos a encarar. Por este motivo, necesitamos ser humildes y activos, y debemos buscar las sinergias entre áreas de conocimiento como la biología molecular y celular; la psicología; la psiquiatría; la bioinformática, y la bioingeniería, entre otras. Solo así podremos, algún día, detectar y revertir a tiempo las alteraciones ocurridas durante las primeras etapas del desarrollo cerebral y que dan lugar a trastornos mentales tan graves como la discapacidad intelectual o el autismo. Y, solo así, podremos ir descifrando poco a poco los intrincados procesos que permiten al cerebro infantil adquirir, de una manera tan rápida y eficiente, todas las competencias y conocimientos que necesitará el adulto futuro. Si logramos resolver estas cuestiones no solo estaremos más cerca de comprender a los infantes, sino también de comprendernos a nosotros mismos, los adultos.

Bibliografía

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