Fig 31.

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ESQUEMA PARA LA TEORIA DE SELECCION DEL GRUPO NEURONAL APTO.

Se considera a continuación un esbozo del esquema para la teoría de la selección del grupo neuronal debido a Edelman, referido a la formación de sinapsis, de mapas y de reentradas de señales (Fig 31).

Gerald Edelman enseña que en una población de neuronas expuestas a las variaciones de conexiones y sinapsis, intentadas con otras neuronas, hay un proceso de amplificación de las sinapsis más aptas, así como de muerte de las neuronas con sinapsis menos aptas.

Esta afirmación describe un proceso del siguiente tipo. Durante la etapa post-embrionaria de formación del cerebro, repertorios de circuitos entre neuronas, que son obligatoriamente diversos entre sí, son creados por mecanismos no-genéticos. Genéticamente tenemos neuronas a montones, que lo hacen sin recibir mandato expreso de cuál se conecta con cuál.

Sería muy poco autoorganizado un sistema nervioso que utilizase un gen para regir sobre cada sinapsis necesaria. Entonces la naturaleza deja que cada grupo de neuronas se organice en su colección de sinapsis en la forma como se le brindaron las circunstancias. Ella forma así una red neuronal superabundante, sin estar programada geneticamente en detalle, pero dentro del marco que le dá el mensaje genético para el tejido nervioso. En esto Edelman imita los logros de las redes neurales artificiales, donde el programador de esa red establece arquitecturas y conexiones inicialmente arbitrarias y que el "entrenamiento" o aprendizaje va reforzando o debilitando. Un nuevo ensayo con otra arquitectura va dirigiendo al conjunto del grupo de neuronas hacia una mayor eficiencia energética y de resultados "intelectuales". La naturaleza del proceso por el cual se ha generado este repertorio de circuitos, introduce de por sí una gran variabilidad y no hay dos zonas vecinas iguales ni dos cerebros de dos gemelos, con la misma zona cerebral igual. A esto Edelman señala que están más allá de la genética: para él son circuitos EPIGENETICOS. Pero están restringidos por la genética.

Se tiene así el primer repertorio de GRUPOS DE NEURONAS resultante de la primera maduración anatómica. A medida que se presenta la selección, activada por la madre del recien nacido, algunos grupos se usan y otros no. Apenas se usó la primera vez, es difícil volver atrás, salvo por un proceso de lavado del cerebro. La sinapsis que ya se usó se refuerza. Esta amplificación, resultante de la experiencia, del PESO SINAPTICO, le hace acordar a Edelman la reproducción diferencial en el caso de la selección natural darwiniana, considerándolas etapas intelectualmente equivalentes. O sea que la sinapsis por un lado, o el individuo con ventajas comparativas por el otro, modifican con el tiempo la población de neuronas (en un caso) y la población de individuos (en el otro caso). Logran que contribuyan más, ya que han sido seleccionados. La sinapsis que no se usó en un tiempo prudencial o que está en un camino equivocado a los efectos de la realidad circundante, despiadadamente lleva a la muerte a la neurona presináptica, a la cual le tocó en el período embrionario conectarse con todo tipo de neuronas, entre ellas con una experimentalmente mal o en forma inútil. La proporción de muerte de neuronas en esas etapas cuando todavía se están dividiendo, es muy importante. Son un requisito para mínimo gasto energético ulterior, asociado con "resultados intelectuales" adecuados. Las etapas previas preparan autoorganizaciones óptimas ulteriores. El período sensible cuando se están seleccionando los circuitos es corto, a la vez que exigente. Las neuronas pierden poco tiempo después la capacidad de dividirse que exhiben en los momentos iniciales. 134.

La actividad neuronal se despierta en la misma época y en el mismo espacio con gran sincronía. La sincronización se explica por la maduración de las reentradas entre protomapas que se han ido formando y zonas sin mapa alguno, integrando entre todos, mapas globales en formación.

El concepto de MAPA se comprende con los bigotes sensibles del ratón. Cada bigote se conecta a un pequeño BARRIL (conglomerado de neuronas) de la corteza cerebral, con configuración equivalente. Todo mapa en el cerebro pasa por una etapa previa de formación de un PROTOMAPA o mapa incompleto e inmaduro. Es un mapa vago en el cual los detalles no se establecen hasta que empiecen a llegar impulsos desde otras fuentes.

El concepto de REENTRADA es el de muchas realimentaciones en conjunto y en paralelo, no enteramente sincrónicas en su acción. Es un proceso aleatorio de señales en paralelo que ocurre a través de todas las áreas y en el interior de cualquiera de dichas áreas. Una de las consecuencias de la reentrada es que da origen a correlaciones entre actividades de varias áreas. Reentrar implica que la ruta elegida por las señales vuelva a acceder muy cerca del sitio de partida. Esto es típico del carácter de las funciones superiores, que se vuelcan sobre sí mismas (Crick, p 173,234). La misma atención, que tiene tanta importancia en estos temas, es posiblemente una reentrada del cerebro A que pasa por el cerebro B y que vuelve ("reentra") al mismo sitio del cerebro A de donde partió, activandolo. Se debe señalar que sin duda será difícil encontrar redes neuronales para funciones superiores en el cerebro, que no reentren. Todas ellas reentran, por lo cual al mencionar "reentrada" se está mencionando un mecanismo característico de una "protomente superior".

MONITOR PARA EL CEREBRO.

A uno le gustaría que en el cerebro hubiese un sitio privilegiado, un "sitio para el alma". Algo similar al descubierto recientemente (Antonio y Hanna Damasio, Nature, 1994) en el neocortex frontal para el grupo de neuronas activo en la discriminación entre el bien y el mal. Desde ese sitio se podría suponer un control de todo, a la manera de un tablero maestro (p 36 de este texto). Pero esa arquitectura de tablero maestro parece que neuroanatómicamente debe coordinar con otra muy distinta que se explica así en términos de Edelman: todas las zonas participan, todos los mapas intentan reentrar en conjunto.

Otros autores, Emelyanov-Yaroslavski y Potopov, complementan a Edelman. Para ellos, el proceso de atención durante la vigilia está conducido por un requisito de mínima energia global. Segun esos autores, durante la vigilia estamos atentos no porque tengamos que hacer un esfuerzo antinatural para ello, sino porque estar atentos y concientes involucra un estado de mínimos requisitos energéticos, mínimos requisitos de glucosa provista y estado estacionario logrado por emparejamiento entre excitaciones nerviosas e inhibiciones nerviosas. Es espontáneo estar atentos. Entonces lo que más impresiona del cerebro es su concepción como sistema apto para su autoorganización con un objetivo de minimización de requisitos energéticos. Las neuronas solamente se comprenden estando en red, los mapas solo se comprenden reentrando mutuamente, el cerebro solamente se comprende operando a partir de un estado base de mínimos requisitos energéticos. La complejidad de la red útil (a posteriori de la muerte de las neuronas mal concectadas) se puede intentar aproximarla a un logro de la entropía, ya que el acceso a una complejidad caracterizada por sus bajos requisitos energéticos se acerca a un proceso entrópico. Segun esta postura combinada, la coevolución cerebro útil-bajos requisitos energéticos se debe empezar a

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transparentar como un logro evolutivo genial.

La comprensión de los procesos de selección de GRUPOS NEURONALES merece una serie de gráficos ("Teoría de la selección de grupos neuronales") que lo muestran de otra manera. En la tercera fila de gráficos las pelotitas negras simbolizan que los mapas tienen que tomar en parte una decisión conjunta. La ausencia de pelotitas negras indica, en cambio, que otra parte no forma una apreciable decisión conjunta.

VISUALIZACION DE LA ANATOMIA DEL APRENDIZAJE

Un grupo de investigadores daneses han sugerido que los NCAMs (proteínas adhesivas de la membrana celular de las neuronas), son sintetizados durante el acto de aprendizaje por parte de las neuronas implicadas en el desarrollo de circuitos específicos entre ellas que, presumiblemente, implican trazadores de la memoria.

Los NCAMs pueden ser sintetizados durante el curso de la asociación repetida de un estímulo y de la respuesta a ese estímulo. Por vía de consecuencia, gracias a los NCAMs, se reforzará un circuito nervioso de tal manera que ese circuito resulte activable cuando se presenta una información similar.

Esos circuitos con pesos modificables son atractores hacia los cuales converge el sistema de búsqueda de mínima energía (típico de la memoria asociativa), cuando se presentan a la atención conciente fragmentos de info4rmación y se requiere acceder con ellos a la información total almacenada.

ALGO DE LA ETOLOGIA, CIENCIA DE LOS INSTINTOS.

La etología, ciencia del instinto de animales con sistemas nerviosos, se propone diferentes estudios experimentales. Por ejemplo, considera el aprendizaje del canto por parte de las aves. Aporta gran cantidad de ejemplos de conductas que los animales aprenden con facilidad y otros ejemplos donde les resulta imposible hacerlo, por dificultades innatas para ello. Los animales se distinguen entre sí por la conducta que les es posible y la que les resulta imposible. Los especialistas han explicado con detalle el mecanismo por el cual un ave canora aprende el canto de su especie. Posee un repertorio de dos docenas de llamadas reconocibles en forma innata. Las llamadas no precisan ningun adiestramiento. Las producen las aves enseguida de eclosionar del huevo. Tambien lo hacen las enclaustradas en condiciones solitarias. De una cinta magnetofónica con cantos variados de distintas especies, un ejemplar enclaustrado de una especie particular aprende a entresacar el canto de su especie y a imitarlo con progresivo buen éxito, siempre que lo intente dentro de un plazo que depende de la especie, digamos a las siete semanas después de haber nacido: es su período de sensibilidad al canto específico. Los niños reconocen también los sonidos de las consonantes del habla humana, incluidas consonantes no usadas dentro de su entorno. Son más de 24 emisiones. La capacidad innata de identificar estímulos producidos por señales sonoras presentes en las consonantes presenta muchas ventajas: el niño descarta sonidos irrelevantes y se concentra en los que por instinto sabe importantes, descodifica las múltiples capas de significado enterrados en los sonidos del habla, inmensamente complejos y variables y aporta una norma interna utilizable en el momento de moldear su propia habla. El período de desarrollo de la capacidad de hablar es similar al período sensible entre las aves canoras. Durante ese período empiezan a ensayar en

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la producción de sonidos y sílabas en el canto. Las diferentes especies de bichos de luz tambien tienen su dialecto propio en el lenguaje de destellos. Aunque en ello hay demasiada diferencia, la gramática humana, verbos, nombres, adjetivos, etc. - es en niveles profundos tambien innata. El aprendizaje de palabras le resulta al humano más sencillo que el aprendizaje de la suma. Sin embargo, las dificultades conceptuales a emplear en el habla superan a las novedades necesarias para sumar. El habla es instintiva y entonces es más fácil, mientras que la suma es aprendida, lo cual involucra mayor gasto energético (glucosa).

APRENDIZAJE COMPLEJO EN RATAS Y EN EL HUMANO.

Imaginar una solución con un experimento mental hecho en el laboratorio de la mente, antes de probarlo fisicamente, constituye una forma de aprendizaje más elaborada que las vistas hasta ahora. Requiere la habilidad de relacionar fragmentos diferentes de información aprendida y, a partir de esa recombinación mental, formular nuevas soluciones para el comportamiento. Se introducen ratas en laberintos con dos metas con comida: una caja blanca y otra negra. Encuentran así las dos rutas en el laberinto que resultan bonificadas. Al día siguiente, en otra habitación sin laberinto, otras dos cajas con comida, una blanca y la otra negra. La novedad principal es que aparece una descarga eléctrica al acercarse la rata a la negra. La combinación o síntesis mental, el experimento hecho en el laboratorio de la mente, se presenta durante el tercer día. Fisicamente se revierte a la misma situación con laberinto, del primer día, con dos cajas sin descarga alguna. Pero ahora las ratas aprendieron, pues evitaron el ingreso de la ruta hacia la caja negra y sólo ingresaron a la ruta hacia la blanca. Han debido construir un mapa mental, como lo construyen los animales que esconden alimentos, los chimpancés cautivos, las abejas y los humanos, entre otros. Los experimentos confirman esa habilidad, que necesita "deducción" a partir de bases que son innatas. El carbonero, un pájaro de cerebro diminuto, localiza cientos de semillas escondidas por él. Un niño, con cerebro mucho mayor, escondiendo semillas, empieza a olvidar los escondites al llegar escasamente a la docena. El carbonero depende de su memoria para sobrevivir. El recuerdo de las semillas no le aporta ni le desaporta nada al niño. Los animales son perspicaces en aquellos aspectos en que juega la selección natural y necios en aquellos en que su estilo de vida no los necesita. La especie humana es tambien embarazosamente estúpida en aspectos en que no se ha necesitado esmerar por su forma de actuar, mientras que ha resultado ser muy perspicaz con la palabra y con las consecuencias que trajo la palabra. Buena parte del aprendizaje de una especie está especializado para lograr el dominio de tareas prácticas que el animal se halla dispuesto a emprender. Son quizás unas pocas tareas.

El aprendizaje humano, entonces, evoluciona a partir de unos pocos procesos que vemos ilustrados en otros animales, como el aprendizaje de sonidos, el aprendizaje del uso de sus manos y el de combinaciones complejas de experiencias, para adaptarse a la resolución de problemas específicos del ser humano. Lo que realmente lo distingue es que necesita de emociones para aprender y que utiliza el lenguaje para el pensamiento abstracto y para encontrarle un sentimiento a la vida (que no se debe confundir con la dificultad cierta para reconocer cuál es su individual sentido de la vida).

EMOCIONES EN EL APRENDIZAJE.

Los datos más recientes de comportamientos de infantes comunicándose con sus madres han demostrado la importancia de las emociones para la regulación del crecimiento cognitivo. En el desarrollo del cerebro de las

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especies sociales, se aprecia que diversos tipos de interacción motivada por cerebros en crecimiento con cerebros maduros y experimentados, permiten la transferencia de comportamientos de aclimatación sin la necesidad de pasar por la riesgosa ruta de las aproximaciones sucesivas en la tarea infantil de explorar condiciones poco favorables del entorno. Los comportamientos imitativos y la educación imitativa han evolucionado para conseguir mayor eficiencia en esa transferencia de organización desde el cerebro más maduro al cerebro más joven. La transmisión cultural humana resulta ahora ser una forma nueva y poderosa del proceso adaptativo, que transforma el proceso evolucionario en todos sus aspectos.

En los últimos meses del nonato ya se ha desarrollado una maquinaria de motivación para el futuro aprendizaje. Nace el infante como prematuro cerebral. Su cerebro necesita de un "otro virtual" para madurar, pues no lo puede hacer solo.

La etapa siguiente es una fijación en el cerebro: ese "otro virtual" es su madre, con la cual le toca madurar. Ella le provee la energía de activación para un proceso endergónico. El apetito por mamar es la vía para esa maduración. Según K. Kaye tras una serie de chupeteos seguidos, el niño la interrumpe con una breve pausa, que estimula sentimientos transmitidos por su madre, como parte de una necesidad de emociones para el mejor aprendizaje, comprendido como refuerzo de redes neuronales útiles y muerte de las inútiles.

La hipótesis asombrosa de la cual escribe Francis Crick reside en que la conducta de cada uno es el resultado de poseer vastas redes neuronales particulares e irrepetibles.

Por estas afirmaciones, se puede cuestionar, respaldando a Trevarthen, cualquier teoría alternativa que proponga que las emociones son subproducto de la tarea cognitiva de un sujeto que busca información sensorial para controlar acciones. Tambien cuestionamos a los que señalan que las emociones surgen meramente para expresar impulsos y apetitos que regulan el estado del cuerpo. En cambio, sugerimos que, en lo fundamental, los sistemas innatos y emocionales del cerebro humano se han ido adaptando, durante la evolución, no sólo para la autorregulación de ese mismo cerebro individual en plena tentativa de cognición, sino para fortalecer las interacciones intersubjetivas entre personas comunicándose, en el intento de corregular sus cerebros para madurar en una coparticipada tarea cognitiva. Lograr este objetivo por la vía racional, parece tarea imposible durante la infancia; una vez abierto el camino, el papel biológico de las emociones cambia con la madurez y el uso avanzado de la palabra.

Con la madurez, el infante pasa sucesivamente por la etapa de "imitador" de un "actor", luego por la de "aprendiz" de un "maestro" y a continuación, de "agente" de un "modelo" para su plan individual de darle sentido a su vida. Y puede terminar siendo "autodidacto", la más noble forma de aprendizaje, junto a una biblioteca o a un archivo electrónico, pero es esa biblioteca o en ese archivo, tambien hay entramados la emoción y el sentimiento de un autor, que vuelve así a repetir lo fundamental que aprendió.

ESQUEMA PARA UNA TEORIA DEL APRENDIZAJE.

1. Para aprender es una condición necesaria estar alerta. Para estar alerta es un requisito que se puedan dar reentradas de señales. Este requisito previo lo satisfacen en forma natural las redes neurales para funciones superiores; y es posible ayudarle a la naturaleza con tecnologías de

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enseñanza artificiales que faciliten la atención y la curiosidad.

a. APRENDIZAJE NO-DELIBERADO.

2. En una importante proporción, el aprendizaje es no-deliberado. Surge cuando hay una meta que satisfacer, por ejemplo gestionar una alarma y así resolver un problema. Muchas veces no es una meta por mérito propio. Lo es, en cambio, la meta de resolver un problema. Entonces satisfacer esa meta pasa por etapas de aprendizaje al servicio de ella.

3. El aprendizaje se realiza en condiciones de alerta y en momentos específicos de incertidumbre. El ritmo puede ser de casi un aprendizaje cada dos segundos, en la tarea no-deliberada de aprender pero deliberada de gestionar alarmas (mediante sistemas neuronales que lo mantienen alerta de oportunidades favorables, de riesgos, de depredadores). Con el avance de la tecnología, la resolución de problemas ha venido adquiriendo bastante autonomía con respecto a la gestión de alarmas, con lo cual surgen las seudo-alarmas, nombre para los problemas que cumplen el papel que anteriormente cubrían las alarmas propiamente dichas. Este aprendizaje al servicio de satisfacer metas, ocurre a un ritmo bastante uniforme de plazos muy cortos. Las agentes de Minsky almacenan estos aprendizajes en sus memorias particulares, pero en paralelo se van acumulando reglas y metarreglas ubicadas en una memoria de pizarrón, compartible por las protomentes.

4. Las primeras etapas del aprendizaje no ocurren por abstracción y generalización. Por lo contrario, es bien específico para una dada alarma, problema o seudo-problema. Esto significa que uno acude a un episodio igual de la memoria, sólo si el nuevo episodio a resolver, en principio alarmante, muestra pautas y elementos idénticos. En algunos casos las producciones previas pueden lograr niveles sucientemente abstractos como para permitir que dichas "pautas y elementos idénticos" sean, asimismo, abstractos. Pero en la ecuación input/output, o sea x/y, para el proceso de aprendizaje, esto es,

                          x + x' + x" ---> y + y'

los términos de inputs y pautas de la izquierda ya tienen incorporadas especificidades. Así, la transferencia de aportes de la memoria, en general, será por elementos idénticos, al mismo tiempo que altamente específica.

5. El aprendizaje ocurre considerando los componentes principales de la alarma o problema. Esto implica que no se toman todos los inputs posibles, sino los prioritarios para los fines prácticos (principio de la racionalidad restringida, de Herbert Simon). En general, el aprendizaje se relaciona entonces con la esencia de la búsqueda.

b. APRENDIZAJE DELIBERADO.

6. Entrenamiento y repetición son mecanismos para retener en la memoria lo efectivamente aprendido acerca de alarmas y problemas. La repetición será sobre todo elaborativa y no mecánica para tener buen éxito (teoría de la profundidad del procesamiento). El ensayo repetido ayuda al aprendizaje.

7. El aprendizaje deliberado, tanto racional como emocional, es constructivo (teoría constructiva de Ausabel, Novak y Gowin, en Ausubel DP, Novak JD, Nanesian H - Educational Psychology: A Cognitive View - Holt,

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Rinehart & Winston, 1978; y en Novak JD, Gowin DB - Learning how to Learn, Cambridge U. Press, 1984). Se construye la mayoría de las veces a partir de conceptos, reglas, metarreglas, casos, elementos previos ya entendidos que le permiten quizás al aprendedor usar nuevas técnicas tales como las de armar mapas conceptuales basados en su experiencia personal y particular. Aporta tambien la creatividad y la deliberación. Un mapa conceptual es un esquema que relaciona jerarquicamente conceptos nuevos con abstracciones generales ya sedimentadas previamente, enfatizando las relaciones cruzadas entre grupos de conceptos y globalizando el conjunto de relaciones en una ampliada construcción mental.

Crick F - The Astonishing Hypothesis Touchstone, 1995 Dennett D - Consciousness Explained, Little-Brown, 1991 Edelman GM - Linking brain to behavior: value and selection in neural populations, en International School of Neuroscience, Neuropsychology: The neuronal basis of cognitive function, Thieme, 1992. Newell A - The Unified Theories of Cognition, Harvard U. Press, 1990, p 317 a 322. Trevarthen C - Human brain growth and the role of communication, en International School of Neuroscience, Developmental Neurobiology, Thieme, 1991. Texto básico: Becke, CH von der - Holding, n^o 10, pág. 62 a 67, marzo 1993.

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Temas Siguientes

Actualizado 21 de Oct, 1998

(Pagina en preparacion) Adios.