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LAS CLAVES DE LA NEUROEDUCACIÓN

En los últimos años se ha producido un enorme desarrollo en las tecnologías de visualización cerebral que ha posibilitado el análisis del cerebro humano realizando tareas cognitivas similares a las que se dan en el aula. Asumiendo un enfoque interdisciplinar en el que confluyen estos conocimientos suministrados por la neurociencia, junto a lo conocido en psicología cognitiva o pedagogía, surge esta nueva disciplina llamada neuroeducación que tiene como objetivo mejorar los procesos de enseñanza y aprendizaje.

En el siguiente artículo realizamos un breve recorrido sobre algunas cuestiones estudiadas por la neurociencia que tienen implicaciones pedagógicas importantes. Porque conocer cómo funciona nuestro cerebro constituye el nuevo paradigma educativo que va a revolucionar la escuela del S. XXI.

PLASTICIDAD CEREBRAL

¡Se acabaron las etiquetas!

A diferencia de lo que creíamos hace unos años, en la actualidad sabemos que nuestro cerebro es tremendamente moldeable y que, como consecuencia de esta plasticidad, puede reorganizarse de forma estructural y funcional adaptándose continuamente al aprendizaje. Esta propiedad inherente al cerebro posibilita que el aprendizaje se dé durante toda la vida y constituye una puerta abierta a la esperanza porque sugiere que siempre podemos esperar la mejora de nuestros alumnos, algo especialmente importante en aquellos con dificultades de aprendizaje. Con la ayuda de programas informáticos específicos, se ha comprobado que las regiones cerebrales previamente hipofuncionales de niños con dislexia (ver figura 1), discalculia o TDAH pueden mejorar su actividad ostensiblemente (Howard-Jones, 2014). Y no solo eso, sino que, como demostró el grupo de investigación de Carol Dweck hace unos años (Blackwell et al., 2007) enseñar a los alumnos que el cerebro es muy plástico, que somos capaces de generar nuevas neuronas, que la inteligencia no es fija y que, en definitiva, los alumnos pueden responsabilizarse de su aprendizaje, constituye un elemento motivacional muy potente, algo que podemos utilizar los docentes, especialmente en el inicio de los cursos académicos. Junto a esto, se ha comprobado que para fomentar esta mentalidad de crecimiento tan importante en el aula es necesario generar entornos de aprendizaje en los que el alumno se sienta seguro y protagonista activo del mismo, elogiarlo por el esfuerzo y no por la capacidad o que el profesor tenga expectativas positivas sobre la capacidad de sus alumnos. Etiquetar a los alumnos, como se ha hecho tantas veces, no está en consonancia con los conocimientos que disponemos sobre el cerebro humano y su enorme plasticidad, e incide de forma negativa sobre el factor más importante que se ha identificado en el aprendizaje: el autoconcepto del alumno (Hattie, 2012).

EMOCIONES

¡La letra con sangre no entra!

Las neuroimágenes revelan que se activan regiones cerebrales concretas ante contextos emocionales diferentes. Por ejemplo, se activa la amígdala ante estímulos negativos pero cuando el contexto es positivo lo hace el hipocampo, una región del cerebro que interviene en los procesos de memoria y aprendizaje (Erk et al., 2003). Esto sugiere la necesidad de generar en el aula climas emocionales positivos en donde los alumnos, tal como comentábamos anteriormente, se sienten seguros, están activos, cooperan, se asume con naturalidad el error porque forma parte del proceso de aprendizaje y en donde las expectativas, tanto del profesor como del alumno, son siempre positivas. Y es que sabemos que la actividad cerebral del alumno es mínima cuando se convierte en un receptor pasivo de la información, pero aumenta considerablemente cuando participa directamente en el proceso de aprendizaje, como cuando hace las prácticas en el laboratorio o cuando realiza sus propios proyectos de investigación, tal como demostró el grupo de investigación de Rosalind Picard (Poh et al., 2010).

Sabemos que la motivación es esencial para el aprendizaje, pero la verdaderamente importante es la intrínseca, porque cuando se suscita la curiosidad se activa el llamado sistema de recompensa cerebral (asociado al neurotransmisor dopamina; ver figura 2) que conecta el sistema límbico o emocional con la corteza prefrontal (Schultz, 2015), sede de las llamadas funciones ejecutivas del cerebro. Estas funciones de orden superior como el autocontrol, la flexibilidad cognitiva o la memoria de trabajo, nos permiten planificar y tomar decisiones adecuadas, por lo que tienen una enorme incidencia educativa.

En la práctica, hemos comprobado que para despertar la chispa emocional del aprendizaje (motivación inicial) y para mantener la llama del proceso (motivación de logro) resulta imprescindible suscitar la curiosidad y despertar el interés del alumno vinculando el aprendizaje a la realidad, suministrar retos adecuados, generar dinámicas en el aula que conviertan al alumno en un protagonista activo del aprendizaje, asumir un proceso constructivista del mismo que tiene en cuenta sus conocimientos previos, asumir la evaluación formativa y el uso de proyectos que hagan útil el aprendizaje y fomentar la cooperación.

Junto a las evidencias empíricas que provienen de la neurociencia sobre la importancia de las emociones en la toma de decisiones y el aprendizaje, existen estudios longitudinales que avalan la implementación de los programas de educación socioemocional en las escuelas. En un estudio en el que participaron más de 270000 alumnos de todas las etapas educativas, se comprobó que este tipo de programas inciden positivamente en el comportamiento y el bienestar de los alumnos pero, además, mejoraron en promedio su rendimiento académico en un 11% (Durlak et al., 2011). Y también se han obtenido resultados muy satisfactorios cuando se integran en los programas de educación emocional las prácticas contemplativas, como en el caso del mindfulness, porque se mejoran los resultados en relación a cuando se utilizan estas estrategias por separado (Lantieri y Zakrzewski, 2015; ver video 1). Algunas subcompetencias emocionales como el optimismo, la resiliencia o el autocontrol, cuya importancia hemos comprobado en el aula, pueden mejorarse especialmente cuando se implementan estos programas desde las primeras etapas educativas, con un enfoque transversal y haciendo partícipes a todos los componentes de la comunidad educativa. Aprender por y para la vida es un proceso continuo que resulta indispensable desde la perspectiva neuroeducativa.

ATENCIÓN

¡Mamá, no es que tenga déficit de atención, es que no me interesa!

La atención constituye un constructo más complejo de lo que se creía años atrás y ante todo es un recurso limitado. Difícilmente un niño o adolescente puede mantener la atención de forma focalizada por periodos de tiempo que superen los diez o los quince minutos, a lo sumo (Tokuhama, 2011). Los neurocientíficos han identificado diversas redes atencionales (ver figura 3) que involucran circuitos neurales y neurotransmisores concretos que se pueden activar de forma específica. Así, por ejemplo, se habla de la red atencional de alerta, de la orientativa y de la ejecutiva (Petersen y Posner, 2012). Esta última es muy importante desde la perspectiva educativa porque está asociada a la autorregulación e interviene tanto en los procesos cognitivos como en los emocionales. Estudios recientes han demostrado que esta atención ejecutiva puede mejorarse, especialmente en niños con edades entre los cuatro y los siete años, utilizándose programas informáticos específicos en los que los niños han de ir resolviendo tareas que requieren autocontrol. Solo cinco días de práctica son suficientes para mejorar la actividad de los circuitos neuronales que intervienen en la atención ejecutiva y que afectan al desarrollo intelectual del niño (Rueda et al., 2005). De estos descubrimientos se pueden beneficiar todos los alumnos pero especialmente aquellos con TDAH, lo cual constituye una alternativa plausible a la utilización de fármacos que tienen estructuras químicas similares a las anfetaminas y cuyos efectos secundarios a largo plazo se desconocen. Junto a esto, también se ha comprobado la utilidad para mejorar los procesos atencionales de las técnicas de relajación y meditación como el mindfulness o la actividad física, especialmente cuando se requiere ese plus de concentración como en el caso de las artes marciales (Posner et al., 2015). Sin olvidar que un simple paseo por un entorno natural puede recargar los depósitos de neurotransmisores que intervienen tanto en la atención como en el aprendizaje, como en el caso de la acetilcolina, la noradrenalina o la dopamina, que se han vaciado como consecuencia de tener que mantener la atención por periodos de tiempo prolongados (Berman et al., 2008).

El hecho que la atención sea un recurso limitado sugiere la necesidad de fraccionar la clase en bloques de diez o quince minutos con los correspondientes parones. Y como recordamos más lo que aprendemos en el inicio y en el final de las tareas (efecto de primacía y recencia), el comienzo de la clase debería ser aprovechado para analizar las cuestiones más importantes o para plantear ese reto que despierte la necesaria curiosidad del alumnado, mientras que, en los últimos minutos, el alumno debería realizar alguna tarea que le permitiera sintetizar la información más relevante analizada.

MEMORIA

¡Estudio y aprendo!

La memoria y el aprendizaje constituyen dos procesos indisolubles. Ahora bien, conocer la existencia de diferentes tipos de memoria, tal como revelan las investigaciones en neurociencia, permitirá aplicar los recursos más adecuados en cada caso. Por ejemplo, existe una memoria implícita asociada a los hábitos que su consolidación requiere la práctica continua, como en el caso del aprendizaje de la escritura o de algunas operaciones aritméticas básicas. Pero hay otra memoria explícita que sí podemos verbalizar y que está asociada a datos, hechos o sucesos autobiográficos, que tiene que ir acompañada de un enfoque más relacional o asociativo porque para que se dé un aprendizaje eficiente es necesaria la reflexión. Por eso es tan importante enseñar la metacognición, a través de hábitos de pensamiento que los alumnos pueden ir adquiriendo con la utilización de rutinas de pensamiento, como la KWL, o desarrollando sus proyectos personales a través de los portfolios.

Para facilitar su estudio, los investigadores clasifican esta memoria explícita en memoria a corto plazo y en memoria a largo plazo atendiendo al tiempo que requiere el procesamiento de la información. La memoria a corto plazo nos permite manipular pequeñas cantidades de información en breves periodos de tiempo y cuando requiere más reflexión se habla de la memoria de trabajo, la cual es muy importante en la resolución de problemas. Relacionado con esto, es imprescindible automatizar determinados procesos (operaciones aritméticas, reglas ortográficas, etc.) para que la memoria de trabajo no se sature y pueda dedicar sus recursos a las cuestiones importantes. En cuanto a la memoria a largo plazo es la que nos permite ir consolidando lo aprendido.

Es cierto que el mejor antídoto contra el olvido (ver figura 4) es la práctica continua y que el aprendizaje a nivel neuronal se da a través de la repetición con el correspondiente fortalecimiento de las conexiones neuronales (en el cerebro se aplica aquello de “úsalo o piérdelo”), pero eso no significa que debamos repetir de forma continuada una y otra vez los mismos contenidos porque resulta desmotivador. La utilización variada y creativa de los recursos está en plena consonancia con nuestro cerebro multisensorial y holístico al que le agradan los retos novedosos para mantenerse en forma.

En el laboratorio se ha comprobado la utilidad para cualquier etapa educativa de algunas estrategias, como intentar recordar lo más significativo que se ha estudiado a través de pequeñas pruebas o cuestiones (nada que ver con el examen tradicional que se utiliza como herramienta calificadora y que suele tener poca incidencia en el aprendizaje), espaciar en el tiempo las sesiones de análisis y estudio, lo cual está en consonancia con la adopción de un currículo en espiral, intercalar los procedimientos de resolución en las listas de problemas o tareas en lugar de agruparlas mediante procedimientos similares, o reflexionar a través del autocuestionamiento o de preguntas que guían el aprendizaje. Y todo ello en detrimento de otras técnicas tradicionalmente utilizadas por los alumnos como el estudio repetitivo, subrayar los textos sin más o memorizar palabras o conceptos de forma descontextualizada (Dunlosky et al., 2013).

EJERCICIO FÍSICO

¡Bueno para el corazón y bueno para el cerebro!

La actividad física no solo es buena para preservar una gran variedad de funciones corporales o para combatir el tan temido estrés que perjudica el aprendizaje sino que tiene una incidencia positiva sobre el cerebro. Al realizar ejercicio físico, especialmente aeróbico, se segrega la molécula BDNF que está asociada a los procesos de plasticidad sináptica, neurogénesis o vascularidad cerebral (Gómez-Pinilla y Hillman, 2013). Cuando niños o adolescentes desarrollan una actividad física de intensidad moderada entre 20 y 30 minutos y luego realizan unas pruebas de autocontrol que requieren concentración o relacionadas con competencias académicas como las lingüísticas o aritméticas, obtienen mejores resultados que no aquellos que han estado el tiempo previo a las pruebas en una situación pasiva (Erickson et al., 2015). Y se ha comprobado también que los niños y adolescentes con mayor capacidad cardiovascular poseen volúmenes del hipocampo mayores que el resto (ver figura 5). Todo esto sugiere la necesidad de reconsiderar el tiempo dedicado a la actividad física en la escuela y el mismo patio como partes esenciales del currículo. Y si con el ejercicio físico se optimiza la atención y la concentración del alumno, no es una buena idea colocar la clase de Educación Física en la última hora de la jornada escolar, tal como se hace habitualmente, sino que debería ubicarse en el inicio de la misma.

Junto al ejercicio físico, también se ha comprobado la importancia del sueño en el aprendizaje, en especial en la fase de ondas lentas y la fase REM. Durante el sueño se produce un proceso de regeneración neuronal que facilita la consolidación de las memorias e incluso la aparición de ideas creativas. Cuando se priva del adecuado sueño al aprendiz, el rendimiento en las tareas de aprendizaje empeora mucho, tal como han demostrado diversos estudios (Guillén, 2015). En el caso específico del adolescente, existe una necesidad de sueño mayor e incluso un retraso en el ritmo circadiano por la liberación tardía de la hormona melatonina que le impide acostarse temprano. En estudios realizados en escuelas americanas se ha comprobado que un retraso de solo una hora en el inicio de la jornada escolar puede incidir positivamente en el rendimiento académico de los alumnos (Edwards, 2012).

En nuestro caso particular, como prevalecen los horarios laborales de los adultos sobre el aprendizaje de los alumnos y no vamos a poder cambiar eso, resulta imprescindible que podamos adaptar las tareas a los horarios. Una actividad importante será mejor realizarla a las diez que no a las ocho y, durante el inicio de la tarde, mejor leer un texto durante unos pocos minutos y fomentar un debate posterior que no leer durante una hora completa.

Y no olvidemos también de compartir con los alumnos y las familias la necesidad de adoptar hábitos nutricionales adecuados para el buen funcionamiento cognitivo. Las necesidades energéticas del cerebro son muy grandes por lo que requiere el aporte necesario de nutrientes para su buen funcionamiento, en especial en la primera comida del día: el desayuno.

JUEGO

¡Juego y aprendo!

El juego, ese mecanismo natural arraigado genéticamente en el que confluyen placer, emociones y recompensa, es imprescindible para el aprendizaje. Y eso es así debido a la incertidumbre asociada al mismo que activa el sistema de recompensa cerebral y que nos motiva, y al feedback durante el juego que nos suministra información inmediata sobre cómo nos desenvolvemos en el mismo y que hace que perseveremos y sigamos jugando. En el aula, se puede jugar de formas diversas pero siempre en consonancia con los objetivos de aprendizaje identificados. Así, por ejemplo, se ha demostrado que los puzles o juegos de bloques son muy útiles para mejorar la orientación espacial que es tan importante en matemáticas (Verdine et al., 2014), el ajedrez incide en el desarrollo de diversas funciones ejecutivas porque cultiva el hábito de la reflexión, la concentración o la toma de decisiones (Bart, 2014), mientras que los videojuegos de acción mejoran la agudeza visual y la atención ejecutiva (Cardoso-Leite, Bavelier, 2014). Todo en su justa medida.

En neurociencia se han utilizado con éxito diversos programas informáticos o videojuegos, que luego se han comercializado, para mejorar dificultades de aprendizaje como en el caso de la dislexia (Graphogame), discalculia (Number Race) o funciones ejecutivas específicas como la memoria de trabajo (NeuroRacer; ver figura 6).

Y es que las tecnologías digitales constituyen una necesidad en los tiempos actuales y son una herramienta educativa imprescindible para atender la diversidad en el aula, porque hemos de asumir que cada alumno tiene un cerebro único y un ritmo de maduración cerebral y de aprendizaje particular. Desde esta perspectiva, resulta especialmente neuroeducativo el aprendizaje invertido, como el que propone la metodología flipped classroom en la que el alumno ve videos cortos en casa relacionados con los contenidos que se están trabajando a su propio ritmo, mientras que el tiempo en el aula puede dedicarse a realizar tareas complementarias o proyectos cooperativos y en donde el profesor puede ser más sensible a las necesidades particulares y disponer de más tiempo para ello. El alumno se convierte en un protagonista activo de su propio aprendizaje y el rol del profesor cambia, sin dejar de ser importante, pasando de un mero transmisor de información a un guía en el proceso de aprendizaje del alumno.

CREATIVIDAD

¡Me llueven las ideas!

Las investigaciones en neurociencia están suministrando información relevante sobre cómo surge el llamado insight (¡eureka!), esa aparición repentina e inconsciente que nos permite encontrar la solución de un problema o tarea que no sabíamos resolver y que nos provocaba el tan temido bloqueo mental. En el momento inicial, es conveniente tener muchas ideas (lluvia de ideas en el aula), ir asociándolas y poco antes de que aparezca la idea feliz se da un estado de relajación cerebral (Sandküker y Bhattacharya, 2008). Esto sugiere que cuando no seamos capaces de resolver un problema, al que hemos dedicado mucho tiempo, la mejor estrategia puede ser no perseverar más, sino aparcarlo temporalmente y dedicarnos a otras tareas, o mejor realizar ejercicio físico o simplemente dormir porque existen unos mecanismos cerebrales inconscientes que seguirán trabajando en el problema en cuestión y que facilitarán su resolución.

Hay muchos mitos asociados a la creatividad y lo cierto es que, con el entrenamiento adecuado, tal como sugieren las investigaciones modernas, también podemos aprender a ser más creativos, una auténtica necesidad en los tiempos actuales de predominio tecnológico.

En el aula, hemos comprobado que hay diferentes estrategias para fomentar la creatividad. Podemos proponer problemas o tareas más abiertas (ver figura 7) que vayan acostumbrando al alumno a resolverlas utilizando procedimientos menos analíticos y dando importancia tanto a la fluidez como a la originalidad de las ideas.

Desde la perspectiva metodológica, resulta necesario fomentar el trabajo por proyectos en los que el alumno puede elegir el tema de investigación y se plantean los objetivos de aprendizaje atendiendo a sus necesidades individuales, o el aprendizaje por indagación en el que vamos guiando el proceso a través de preguntas que convierten al alumno en un investigador promoviendo su autonomía en el proceso.

Y qué importante también es la educación artística para fomentar la creatividad (ver video 2). Pero si son importantes las distintas variedades artísticas, como la música, el dibujo o el teatro, los estudios revelan que todavía lo es más la integración de las artes en los distintos contenidos curriculares (Hardiman et al., 2014). Enseñar la poesía de Lope de Vega a ritmo de rap, escribir unas estrofas en las que se especifican los apartados de un teorema matemático o escenificar en inglés un final alternativo de la obra Romeo y Julieta son casos reales. Y es que si exigimos a los alumnos que sean creativos, los primeros que deberíamos hacer el intento por serlo somos los propios docentes.

COOPERACIÓN

¡Nos necesitamos!

Los humanos somos seres sociales. Los bebés son capaces de imitar gestos de sus padres a los pocos minutos de nacer, lo cual ya podemos justificar por las llamadas neuronas espejo que constituyen el correlato neural del aprendizaje por imitación. Y los bebés también son capaces de manifestar comportamientos altruistas con pocos meses de edad (Warneken y Tomasello, 2007). En consonancia con la naturaleza social de nuestro cerebro, resulta una necesidad fomentar la cooperación en el aula. Las neuroimágenes muestran que cuando cooperamos se activa el sistema de recompensa cerebral liberándose dopamina en el llamado núcleo accumbens que nos hace sentir bien (Rilling et al., 2002; ver figura 8). Y los estudios longitudinales muestran que el trabajo cooperativo en el aula, en detrimento del competitivo o individualista, favorece más las buenas relaciones entre los compañeros e incide positivamente en el rendimiento académico (Roseth et al., 2008).

Pero cooperar es algo más que colaborar o trabajar en equipo porque añade ese componente empático que facilita las buenas relaciones entre los miembros del grupo. Y para ello, hay que ir enseñando a los alumnos toda una serie de competencias sociales y emocionales relacionadas con la toma de decisiones, la responsabilidad, el respeto, la solidaridad o la resolución de conflictos. Sin olvidar la importancia de generar el entorno de aprendizaje que facilite este tipo de trabajo alejándose de la tradicional distribución en el aula de sillas y mesas en filas y columnas que no facilitan la necesaria interacción entre los compañeros.

A través de este proceso continuo de aprendizaje, en el que los alumnos van adquiriendo confianza y se fortalece su sentido de pertenencia al grupo, ya podrán comenzar a trabajar a través de estructuras simples, como el juego de las palabras, la parada de tres minutos, los lápices al centro y otras muchas que se pueden adaptar a diferentes contenidos y que se pueden realizar durante una clase en cualquiera de las fases de desarrollo de la unidad didáctica. Y cuando los alumnos tengan la suficiente experiencia en el trabajo cooperativo ya podremos proponer proyectos más duraderos que abarquen contenidos más amplios y con el necesario enfoque transdisciplinar. Y nada mejor para ello que adoptar el APS, una propuesta educativa que combina procesos de aprendizaje y de servicio a la comunidad en un solo proyecto con el que los participantes aprenden trabajando sobre las necesidades reales del entorno con el objetivo de mejorarlo. Con su utilización se asume la necesidad de desarrollar competencias académicas formando un pensamiento crítico y reflexivo y reforzando el compromiso y la responsabilidad social del alumno. Todo en consonancia con la naturaleza y funcionamiento del cerebro.

Y hasta aquí el análisis de algunas implicaciones educativas que se derivan de las investigaciones en neurociencia que, en muchas ocasiones, confirmarán esas buenas prácticas educativas que todo buen profesor conoce pero, en otras, sugerirán estrategias novedosas, sobre todo en lo referente al uso de las tecnologías digitales como recursos educativos o en una nueva interpretación de algunos factores imprescindibles para el aprendizaje como las emociones, la atención, la memoria o la creatividad. Afortunadamente, nuestro cerebro plástico nos permite seguir descubriendo y enriqueciendo el aprendizaje, lo cual constituye una necesidad urgente para mejorar la educación y transformar la sociedad haciéndola más justa y compasiva.

Jesús C. Guillén

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