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Principios de Neuroeducación Física
Book · July 2018
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Neuropsychology for education View project
Physical exercise and cognitive function View project
Fernando Maureira Cid
Universidad Católica Silva Henríquez
90 PUBLICATIONS 155 CITATIONS
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1
SEGUNDA EDICIÓN
FERNANDO MAUREIRA CID
Fernando Maureira Cid
________________________________________________________________________
2
© Fernando Maureira Cid
Principios de neuroeducación física
Segunda Edición
ISBN formato papel: 978-84-685-2491-7
ISBN formato pdf: 978-84-685-2492-4
Impreso en España
Editado por Bubok Publishing SL
Julio, 2018
Capítulo 1: Neurociencia y educación
________________________________________________________________________
3
Fernando Mauriera Cid
Es PhD. en Educación, con especialización en
neurociencia. Autor de más de 80 artículos científicos
y ocho libros sobre neurociencia, neuropsicobiología,
ciencias cognitivas, metodología de la investigación y
estadística.
Profesor de la Escuela de Educación en Ciencias del
Movimiento y Deportes, Universidad Católica Silva
Henríquez. Santiago de Chile.
Fernando Maureira Cid
________________________________________________________________________
4
Capítulo 1: Neurociencia y educación
________________________________________________________________________
5
Dedicado a mis hermanas
Miriam y Yessenia
a mis padres
Fernando y Nidia,
a mi amor
Elizabeth
Fernando Maureira Cid
________________________________________________________________________
6
Capítulo 1: Neurociencia y educación
________________________________________________________________________
7
El presente libro viene a cubrir un vacío
histórico que ha existido en la formación de
profesores. En efecto, en pleno siglo XXI las
escuelas de pedagogía de nuestro país carecen de
la enseñanza sistemática de contenidos referidos a
la neurociencia. Esta política educativa ha
generado grandes problemas en las escuelas pues
los profesores, de los diferentes niveles y disci-
plinas, deben enfrentar la realidad educativa con
métodos de enseñanza que van, muchas veces, en
el sentido opuesto al crecimiento y la evolución del
sistema nervioso de los escolares.
Actualmente el currículo de la educación
física en el mundo ha ido evolucionando hacia tres
áreas fundamentales, a saber: los deportes, las
asignaturas pedagógicas y asignaturas de carácter
biológico relacionadas con la salud y el rendi-
miento. Estas áreas que convergen a un tronco
común llamado motricidad, que actúa a través de
sus contenidos: tales como la psicomotricidad,
desarrollo motor, aprendizaje motor, control
motor, entre otros, los que constituyen un eje
ordenador de la disciplina.
El devenir histórico de la educación física en
Chile ha tenido como consecuencia que mayori-
tariamente quienes han impartido estas asignaturas
troncales, son profesores derivados de especialida-
des deportivas o de áreas biológicas. No ha habido,
por falta de especialización, un salto cualitativo en
la perspectiva disciplinar. Hay escasas publicacio-
nes de desarrollo, habilidades o comportamiento
motor en nuestro país, lo que evidencia que los
ramos troncales de las carreras no están tributando
para que haya una comprensión a cabalidad la
conducta motriz humana. En cierto modo, se han
vuelto ininteligibles. A mi juicio, el denominador
común de este problema es que los académicos no
han sopesado el valor integrador de la neurocien-
cia en la educación física. Si bien es cierto, hay un
vasto conocimiento de modelos teóricos de la
motricidad, de fisiología del aparato locomotor, la
neuroanatomía, de técnicas deportivas y entrena-
miento, estos son enseñados en forma aislada, a
modo de compartimientos estancos, sin considerar
el eje fundamental que constituye la comprensión
del sistema nervioso en la explicación conducta
humana.
Este libro permite integrar conocimientos
actualizados de la neurociencia y de la educación
física. Es una revisión completa que explica en
detalle el funcionamiento y las funciones de los
diferentes núcleos del sistema nervioso. Es una
guía bibliográfica esencial para estudiantes de pre
y postgrado de educación física, pues saber de
neurociencia posibilita discernir lo que se esconde
tras cada conducta motriz y nos permite conocer
los fenómenos subyacentes del aprendizaje.
Permite entender el fenómeno de la plasticidad y
por lo tanto la modificabilidad que poseemos los
seres humanos.
Debemos alegrarnos de que el autor, Dr.
Fernando Maureira, haya realizado esta obra, la
que viene a constituirse como la aparición del
“eslabón perdido” de la Educación Física en Chile.
Tengo el privilegio de conocerlo hace muchos
años, he visto su crecimiento académico, el que ha
sido exponencial. Fernando, hijo de la educación
pública, ha puesto su inteligencia y esfuerzo al
servicio de la educación física. Eso se evidencia en
su gran cantidad de publicaciones y en la
formación de jóvenes investigadores. Con
Fernando he podido realizar todas las conversa-
ciones de educación física que no se realizan en los
centros universitarios, y aunque en algún
momento de esta historia fui su profesora,
realmente he sido yo quien ha aprendido de él. En
cada encuentro me sorprende con sus nuevos
trabajos, libros y proyectos.
Mg. Prof. Valentina Bahamondes
Catedrática del Departamento de Educación
Física, Deportes y Recreación. Universidad
Metropolitana de Ciencias de la Educación.
Santiago de Chile
Julio de 2018
Fernando Maureira Cid
________________________________________________________________________
8
Capítulo 1: Neurociencia y educación
________________________________________________________________________
9
La segunda edición de Principios de
Neuroeducación Física es una introducción a la
neurociencia y a los avances en investigación de los
efectos del ejercicio físico sobre la percepción
(propiocepción, audición y visión), los sistemas de
regulación (sueño, motivación y emoción) y fun-
ciones cognitivas (atención, planificación, memoria
y aprendizaje), estableciendo un vínculo entre la
practica física y el funcionamiento del sistema
nervioso.
Este libro puede ser utilizado tanto como
guía general del funcionamiento y estructura
cerebral, así como un texto que explica de manera
clara y sencilla las bases neurales que subyacen a
importantes procesos que constituyen nuestra
compleja vida psíquica y que, por ende, dan origen
a nuestra conducta. Pero sin duda, el mayor aporte
es relacionar todo lo anterior con un ámbito
fundamental en el quehacer del profesional de la
educación física: el movimiento y el ejercicio físico.
¿Es posible que la práctica de ejercicio físico
mejore el desempeño atencional, de memoria o
control emocional?, ¿la condición física se relaciona
con el aprendizaje y la resolución de problemas?,
¿es suficiente la aplicación de una sola sesión de
entrenamiento o es necesaria una intervención
durante varios meses para notar mejoras en las
funciones cerebrales? Todas estas preguntas abren
un mundo de estudio que dan cuenta del efecto de
la practica física que va más allá del rendimiento
deportivo, la estética o la composición corporal, un
ámbito donde se entremezcla lo motriz y lo
cognitivo.
La primera vez que se utilizó el concepto de
Neuroeducación Física fue el año 2014 en la
primera edición de este libro, desde entonces lenta-
mente se ha ido incrementando su uso mediante
otros textos, cursos, conferencias, etc., y esperamos
que en el futuro se continúe por el camino
científico a través de la investigación, que
conduzca a nuestra disciplina a tener una fuerte
base en la neurociencia aplicada al movimiento.
Algunas características que se han mante-
nido de la primera edición del libro son: la descrip-
ción neuroanatómica y neurofisiológica de cada
proceso perceptivo, motriz y cognitivo, de manera
que el estudiante o profesional de la educación
física pueda comprender y relacionar a cada
instante su experiencia del mundo y el entorno
con una distintiva actividad cerebral; el avance
progresivo desde los fundamentos microscópicos
del funcionamiento del sistema nervioso, hasta el
estudio global de circuitos y regiones cerebrales
que permiten diversas funciones mentales; y la
descripción de diversos estudios que dan cuenta
de los efectos del ejercicio físico sobre cada una de
las funciones cognitivas estudiadas, de tal manera,
de dar cuenta de la profunda relación que existe
entre la educación física y otras áreas del
desarrollo del ser humano.
En esta nueva edición se incluye un capítulo
sobre las técnicas más utilizadas para el estudio
del sistema nervioso, de manera de entender como
se avanza en la generación del conocimiento sobre
funciones tan complejas como el aprendizaje; dos
capítulos donde se analiza el control del movi-
miento, con la implicancia de la corteza cerebral,
el cerebelo, los ganglios basales, etc.; un capítulo
sobre las funciones ejecutivas donde se estudia la
planificación, control de impulsos, fluidez mental,
etc.; secciones sobre trastornos emocionales y del
estado del ánimo, síndromes prefrontales y
adicciones; una sección sobre el BDNF y sus
efectos sobre la neuroplasticidad (base del apren-
dizaje), el cual puede ser estimulado por el ejerci-
cio físico; y un gran número de nuevos estudios
que avalan los efectos beneficiosos de la practica
física sobre la actividad cerebral.
Espero que esta nueva edición de Principios
de Neuroeducación Física constituya una herramien-
ta para el estudio y entendimiento del sistema ner-
vioso y del enorme campo de acción que tiene la
educación física en la mejora cerebral y a través de
ello, de la calidad de vida de las personas.
Santiago, Julio 2018
Fernando Maureira Cid
Fernando Maureira Cid
________________________________________________________________________
10
Capítulo 1: Neurociencia y educación
________________________________________________________________________
11
Introducción 21
PARTE I
SISTEMA NERVIOSO:
DE LA NEURONA AL CEREBRO 23
Capítulo 1.
Neurociencia y educación 25
Capítulo 2.
Técnicas de estudio del sistema nervioso 35
Capítulo 3.
Células del sistema nervioso 43
Capítulo 4.
Potenciales de membrana y sinapsis 53
Capítulo 5.
Neuroanatomía del sistema nervioso
periférico 67
Capítulo 6.
Neuroanatomía del sistema nervioso
central 77
PARTE II
SENTIDOS Y CONTROL DEL
MOVIMIENTO 95
Capítulo 7.
Sentidos somáticos y ejercicio físico 97
Capítulo 8.
Audición y ejercicio físico 109
Capítulo 9.
Visión y ejercicio físico 119
Capítulo 10.
Componentes básicos del sistema
motor 137
Capítulo 11.
Control neural del movimiento 151
PARTE III
SISTEMAS DE REGULACIÓN Y
FUNCIONES COGNITIVAS 161
Capítulo 12.
Sueño y ejercicio físico 163
Capítulo 13.
Motivación y ejercicio físico 175
Capítulo 14.
Emociones y ejercicio físico 187
Capítulo 15.
Atención, funciones ejecutivas y ejercicio
físico 203
Capítulo 16.
Memoria, aprendizaje y ejercicio físico 219
Fernando Maureira Cid
________________________________________________________________________
12
Capítulo 1: Neurociencia y educación
________________________________________________________________________
13
INTRODUCCIÓN 21
PARTE I
SISTEMA NERVIOSO:
DE LA NEURONA AL CEREBRO 23
_____________________________________
CAPÍTULO 1
NEUROCIENCIA Y EDUCACIÓN 25
1.1 Sistema nervioso 25
1.2 Breve historia de la neurociencia 28
1.3 Aprendizaje y cerebro 30
1.3.1 El aprendizaje es un proceso
biológico 30
1.3.2 Interrelación de disciplinas 31
1.4 Neurociencia y educación física 32
CAPÍTULO 2
TÉCNICAS DE ESTUDIO DEL
SISTEMA NERVIOSO 35
2.1 Invasividad, espacio y tiempo 35
2.2 Estudio de microestructuras del
sistema nervioso 35
2.2.1 Microscopio óptico 36
2.2.2 Microscopio electrónico 37
2.3 Estudio eléctrico de las neuronas 38
2.3.1 Electrofisiología 38
2.3.2 Electroencefalografía 40
2.3.3 Magnetoencefalografía 40
2.4 Imagenología 40
2.5 Optogenética 41
CAPÍTULO 3
CÉLULAS DEL SISTEMA NERVIOSO 43
3.1 La neurona 43
3.2 Citología de la neurona 43
3.2.1 Soma neuronal 43
3.2.2 Dendritas 45
3.2.3 Axón 46
3.3 Transporte axonal 47
3.4 Clasificación de las neuronas 48
3.4.1 Clasificación según su estructura 48
3.4.2 Clasificación según su función 48
3.4.3 Clasificación según su
neurotransmisor 48
3.5 Las glías 49
3.5.1 Clasificación de las glías 50
CAPÍTULO 4
POTENCIALES DE MEMBRANA Y
SINAPSIS 53
4.1 Impulso nervioso 53
4.1.1 Potencial de reposo 53
4.1.2 Potenciales locales 54
4.1.3 Potencial de acción 54
4.1.4 Período refractario 55
4.1.5 Conducción del potencial de
acción 56
4.2 La sinapsis 56
4.2.1 Sinapsis eléctrica 56
4.2.2 Sinapsis química 57
4.2.3 Clasificación de las sinapsis 58
4.2.4 Sumación 59
4.2.5 Redes neurales 60
4.2.6 Neurotransmisores 61
4.2.7 Receptores 61
4.2.8 Principales neurotransmisores y
sus respectivos receptores 62
CAPÍTULO 5
NEUROANATOMÍA DEL SISTEMA
NERVIOSO PERIFÉRICO 67
5.1 Divisiones del sistema nervioso 67
5.2 Planos anatómicos en el estudio del
sistema nervioso 67
5.3 Sistema nervioso periférico 68
5.3.1 Nervios raquídeos o espinales 68
5.3.2 Nervios craneanos 71
5.3.3 Sistema nervioso autónomo 73
5.3.4 Ramas del SNA 75
CAPÍTULO 6
NEUROANATOMÍA DEL SISTEMA
NERVIOSO CENTRAL 77
Fernando Maureira Cid
________________________________________________________________________
14
6.1 Meninges y líquido cefalorraquídeo 77
6.2 Médula espinal 78
6.3 Tronco encefálico 80
6.3.1 Bulbo raquídeo 80
6.3.2 Protuberancia anular 80
6.3.3 Mesencéfalo 81
6.4 Cerebelo 82
6.5 Diencéfalo 83
6.6 Sistema límbico 84
6.6.1 Complejo amigdalino 86
6.6.2 Área septal 87
6.6.3 Formación hipocampal 87
6.6.4 Giro de cíngulo 87
6.7 Ganglios basales 87
6.8 Corteza cerebral 87
6.8.1 Lóbulos cerebrales 87
6.8.2 Capas celulares de la corteza 89
6.8.3 Áreas de Brodmann 90
6.8.4 Cortezas sensitivas y motoras 90
6.9 Tractos cerebrales 90
6.10 Sistemas moduladores difusos 92
PARTE II
SENTIDOS Y CONTROL DEL
MOVIMIENTO 95
_____________________________________
CAPÍTULO 7
SENTIDOS SOMÁTICOS Y EJERCICIO
FÍSICO 97
7.1 Receptores y estímulos 97
7.1.1 Clasificación de los receptores 97
7.1.2 Campos perceptivos 97
7.1.3 Propiedades de un estímulo 98
7.2 Sentidos somáticos 99
7.2.1 Propiocepción 99
7.2.2 Propiocepción y ejercicio físico 100
7.2.3 Nocicepción 100
7.2.4 Nocicepción y ejercicio físico 101
7.2.5 Temperatura 101
7.2.6 Tacto 101
7.3 Vías espinales ascendentes 103
7.4 Sentidos somáticos y ejercicio físico 105
7.4.1 Mapas somatosensitivos 105
7.4.2 Modificación de los mapas
somatosensitivos 106
CAPÍTULO 8
AUDICIÓN Y EJERCICIO FÍSICO 109
8.1 El oído: audición 109
8.1.1 Oído interno 109
8.1.2 Ondas sonoras 109
8.1.3 Proceso de audición 111
8.1.4 Anatomía funcional de la cóclea 111
8.1.5 Activación de las células
ciliadas 113
8.2 El oído: equilibrio 114
8.2.1 Equilibrio estático 114
8.2.2 Equilibrio dinámico 115
8.3 Oído y ejercicio físico 115
CAPÍTULO 9
VISIÓN Y EJERCICIO FÍSICO 119
9.1 Estructura y función del ojo 119
9.1.1 Función de la pupila y
cristalino 120
9.1.2 Estructura de la retina 121
9.1.3 Fototransducción en la retina 122
9.2 De la retina a la corteza visual 124
9.3 Corteza visual 126
9.3.1 Corteza visual primaria 126
9.3.2 Cortezas visuales extraestriadas 128
9.3.3 Visión del color y corteza V4 129
9.4 Movimiento oculares 130
9.5 Capacidad visual 131
9.5.1 Agudeza visual 131
9.5.2 Visión periférica 131
9.6 Capacidad visual y ejercicio físico 132
CAPÍTULO 10
COMPONENTES BÁSICOS DEL
SISTEMA MOTOR 137
10.1 Introducción al control del
movimiento 137
10.2 Unidades motoras 138
10.3 Unión neuromuscular 139
10.3.1 Estimulación de la fibra
muscular 140
10.3.2 Estructura de la fibra
muscular 140
10.4 Contracción de la fibra muscular 143
10.5 Movimiento reflejos 143
10.5.1 Clasificación de los reflejos 144
Capítulo 1: Neurociencia y educación
________________________________________________________________________
15
10.5.2 Motoneurona alfa y células de
Renshaw 146
10.5.3 Huso neuromuscular 146
10.5.4 Órgano tendinoso de Golgi 147
10.5.5 Reflejo rotuliano y de extensión
cruzado 147
CAPÍTULO 11
CONTROL NEURAL DEL
MOVIMIENTO 151
11.1 Movimiento rítmicos 151
11.2 Vías espinales descendentes 152
11.2.1 Vía lateral 152
11.2.2 Vía ventromedial 153
11.3 Núcleos del tronco encefálico 154
11.4 Movimiento voluntario 155
11.4.1 Retroacción y anticipación 155
11.4.2 Circuito entre la corteza motora y
los ganglios basales 156
11.4.3 Circuito entre la corteza motora y
El cerebelo 158
PARTE III
SISTEMAS DE REGULACIÓN Y
FUNCIONES COGNITIVAS 161
_________________________________________
CAPÍTULO 12
SUEÑO Y EJERCICIO FÍSICO 163
12.1 El sueño 163
12.1.1 Etapas del sueño 163
12.1.2 Sueño MOR 165
12.1.3 Alternancia de sueños MOR y
no-MOR 165
12.1.4 ¿Para qué dormimos? 166
12.2 Ciclos circadianos 166
12.2.1 Control del sueño 166
12.2.2 Sustancias que inducen sueño 168
12.2.3 Filogenética del sueño 169
12.2.4 Experimentos con privación de
sueño 170 12.3 Efectos del ejercicio físico sobre el sueño 171
CAPÍTULO 13 MOTIVACIÓN Y EJERCICIO FÍSICO 175
13.1.1 Componente fisiológico de la
motivación 175
13.1.2 Componente cognitivo de la
motivación 176
13.1.3 Componente motor de la
motivación 177
13.1.4 Motivación en el contexto social
humano 177
13.2 Sistema neural del placer 178
13.2.1 Neurobiología de la adicción 178
13.2.2 Regiones cerebrales asociadas a
diversos consumos de drogas 180
13.3 Motivación, adicción y ejercicio
físico 182
CAPÍTULO 14
EMOCIONES Y EJERCICIO FÍSICO 187
14.1. Aclaraciones semánticas 187
14.2 Neuroanatomía de las emociones 188
14.2.1 Núcleo amigdalino y
emociones 188
14.2.2 Corteza frontal y emociones 189
14.2.3 Miedo 190
14.2.4 Ira y agresividad 190
14.2.5 Tristeza 191
14.2.6 Alegría 191
14.2.7 Emociones sociales 192
14.3 Reconocimiento emocional 193
14.4 Alteraciones de las emociones y los
estados de ánimo 194
14.4.1 Trastorno de ansiedad 194
14.4.2 Depresión 194
14.4.3 Trastorno bipolar 196
14.5 Emociones, estados de ánimo y ejercicio
físico 197
CAPÍTULO 15
ATENCIÓN, FUNCIONES EJECUTIVAS Y
EJERCICIO FÍSICO 203
15.1 La atención 203
15.1.1 Neuroanatomía de la
atención 203
15.1.2 Tipos de atención 204
15.2 Trastornos atencionales 206
15.2.1 Mutismo acinético 206
15.2.2 Síndrome confucional 206
Fernando Maureira Cid
________________________________________________________________________
16
15.2.3 Heminegligencia atencional 207
15.2.4 Trastorno por déficit
atencional 208
15.3 Efectos del ejercicio físico sobre la
atención 209
15.4 Funciones ejecutivas 211
15.4.1 Neuroanatomía de las funciones
ejecutivas 211
15.4.2 Tipos de funciones ejecutivas 212
15.5 Alteraciones de las funciones
ejecutivas 213
15.5.1 Síndrome prefrontal
dorsolateral 213
15.5.2 Síndrome prefrontal
orbitofrontal 214
15.5.3 Síndrome prefrontal medial o del
cíngulo anterior 214
15.6 Funciones ejecutivas y ejercicio
físico 214
CAPÍTULO 16
MEMORIA, APRENDIZAJE Y EJERCICIO
FÍSICO 219
16.1 La memoria 219
16.1.1 Memoria de corto plazo 220
16.1.2 Memoria explícita 220
16.1.3 Memoria implícita 221
16.2 Neuroanatomía de la memoria 223
16.2.1 Memoria explícita 223
16.2.2 Memoria implícita 225
16.3 Bases biológicas del aprendizaje 226
16.3.1 Habituación y sensibilización 226
16.3.2 Condicionamiento clásico 227
16.3.3 Neuroplasticidad 227
16.3.4 Experiencia y
neuroplasticidad 228
16.3.5 Potenciación a largo plazo 229
16.3.6 De la expresión de CRE a la
neuroplasticidad 231
16.4 Efectos del ejercicio físico sobre la
memoria y aprendizaje 233
Capítulo 1: Neurociencia y educación
________________________________________________________________________
17
Figura 1.1 Evolución del sistema nervioso 26
Figura 1.2 División anatómica del sistema 27
Figura 1.3 La corteza frontal 27
Figura 1.4 Diferentes áreas del cerebro
que trabajan en la realización
de diferentes acciones 28
Figura 1.5 La frenología asociaba diferentes
regiones del cerebro a diversas
conductas 29
Figura 1.6 Algunas de las áreas cerebrales
descritas por Brodmann
en 1909 29
Figura 1.7 Resonancia magnética funcional 30
Figura 1.8 Disciplinas que integran la
neuroeducación 31 Figura 2.1 Escala de tamaños utilizados
en biología celular y molecular 36
Figura 2.2 Partes del microscopio óptico 37
Figura 2.3 Microscopio de transmisión
electrónica 38
Figura 2.4 Microelectrodos 39
Figura 2.5 Diferentes formas de patch
clamp 39
Figura 2.6 Esquema de la ubicación de
electrodos en el cuero
cabelludo y de las ondas más
características del EEG 40
Figura 2.7 Las técnicas de imagenología
cerebral nos permiten obtener
información estructural (RMn)
o funcional (RMf o PET) del
sistema nervioso 41
Figura 2.8 Optogenética 42
Figura 3.1 Principales estructuras de una
neurona 44
Figura 3.2 Citoesqueleto de una neurona 45
Figura 3.3 Membrana plasmática 46
Figura 3.4 Esquema de las espinas
dendríticas de una neurona 46
Figura 3.5 Transporte axonal 47
Figura 3.6 Tipos de neuronas según su
estructura 49
Figura 3.7 Esquema de un astrocito 50
Figura 3.8 Oligodendrocito 50
Figura 3.9 Células de Schwann 51
Figura 3.10 Células ependimarias y
microglías 51
Figura 4.1 Diferencia de concentración de
iones dentro y fuera de la
membrana neuronal 54
Figura 4.2 Esquema de canales iónicos 54
Figura 4.3 Etapas del potencial de acción 55
Figura 4.4 Período refractario 55
Figura 4.5 Conducción saltatoria 56
Figura 4.6 Sinapsis eléctrica 57
Figura 4.7 Sinapsis química 57
Figura 4.8 Algunos tipos de sinapsis
químicas 58
Figura 4.9 Sumación espacial y temporal 59
Figura 4.10 Esquemas de los procesos de
divergencia y convergencia
en redes neurales 60
Figura 4.11 Esquema de un canal con
receptor ionotrópico 62
Figura 4.12 Esquema de un canal con
receptor metabotrópico 62
Figura 5.1 Plano coronal, sagital y horizontal
en el estudio del cerebro 68
Figura 5.2 Plexo cervical 69
Figura 5.3 Plexo braquial 69
Figura 5.4 Plexo lumbar 70
Figura 5.5 Plexo sacro y plexo coccígeo 70
Figura 5.6 Vía sensitiva y motora de un
nervio raquídeo 71
Figura 5.7 Dermatomas 72
Figura 5.8 Nervios craneanos 73
Figura 5.9 Nervio del sistema autónomo 74
Figura 5.10 Rama simpática y parasimpática
del sistema nervioso
autónomo 75
Figura 6.1 Meninges 78
Figura 6.2 Ventrículos cerebrales 78
Figura 6.3 Médula espinal 79
Figura 6.4 Meninges de la médula espinal 79
Fernando Maureira Cid
________________________________________________________________________
18
Figura 6.5 Tronco encefálico 80
Figura 6.6 Esquema del cerebelo 81
Figura 6.7 Capas celulares del cerebelo 82
Figura 6.8 Diencéfalo 83
Figura 6.9 Núcleos que constituyen el
tálamo 84
Figura 6.10 Núcleos hipotalámicos 85
Figura 6.11 Sistema límbico 85
Figura 6.12 Principales vías del sistema
límbico 86
Figura 6.13 Ganglios basales 88
Figura 6.14 Lóbulos cerebrales 89
Figura 6.15 Cuerpo calloso 89
Figura 6.16 Capas de la corteza cerebral 90
Figura 6.17 Áreas de Brodmann en la
corteza cerebral 91
Figura 6.18 Principales cortezas cerebrales
sensitivas 91
Figura 6.19 Organización somatotópica 92
Figura 6.20 Tractos cerebrales 92
Figura 6.21 Sistemas moduladores difusos 93
Figura 7.1 Campos perceptivos 98
Figura 7.2 Las vías sensitivas están
constituidas por tres neuronas 99
Figura 7.3 Terminaciones libres de dolor 100
Figura 7.4 Terminaciones de temperatura 101
Figura 7.5 Receptores cutáneos del tacto 102
Figura 7.6 Ubicación de los diversos
receptores en la piel 102
Figura 7.7 Vías espinotalámicas 103
Figura 7.8 Vía de tacto y presión 104
Figura 7.9 Vías espinocerebelosas 104
Figura 7.10 Vías de información articular 105
Figura 7.11 Vías de información cutánea y
estados de conciencia 105
Figura 7.12 Mapa sensorial de la corteza
cerebral 106
Figura 7.13 Representación somatotópica
de la mano en la corteza
cerebral del mono 107
Figura 7.14 Modificación del mapa
somatosensorial 107
Figura 8.1 Estructuras del oído 110
Figura 8.2 Estructura del oído interno 110
Figura 8.3 Estructura de la cóclea 111
Figura 8.4 Ondas sonoras 111
Figura 8.5 Transmisión del sonido en el
oído 112
Figura 8.6 Cóclea 112
Figura 8.7 Célula ciliada del órgano de
Corti 113
Figura 8.8 Membrana basilar 113
Figura 8.9 Los canales iónicos de los
estereocilios 114
Figura 8.10 Ubicación de la corteza auditiva
primaria 114
Figura 8.11 El utrículo y sáculo 114
Figura 8.12 Cresta acústica 115
Figura 8.13 Diferencias de la estabilidad de
equilibrio 116
Figura 8.14 Relación entre obesidad central y
pérdida auditiva 116
Figura 9.1 Estructuras del globo ocular 120
Figura 9.2 Refracción de la luz en lentes
cóncavas y convexas 120
Figura 9.3 Acomodación 121
Figura 9.4 Estructura de la mácula y la fóvea
de la retina 122
Figura 9.5 Estructuras de los bastones y
conos de la retina 122
Figura 9.6 Células que componen la
retina 123
Figura 9.7 Blanqueamiento 123
Figura 9.8 Campos visuales en la retina 124
Figura 9.9 Zonas monoculares y binocular de
la visión 125
Figura 9.10 El núcleo geniculado lateral 126
Figura 9.11 Vías visuales ipsilaterales y
contralaterales 126
Figura 9.12 Cortezas visuales 127
Figura 9.13 Campos receptivo de V1 127
Figura 9.14 Diagrama de un corte de corteza
visual primaria 128
Figura 9.15 Vía visual ventral y dorsal 128
Figura 9.16 Diagrama de las vías
visuales 129
Figura 9.17 Las neuronas del área MT 129
Figura 9.18 Tasas de disparos de neuronas
del área temporal inferior frente
al reconocimiento de rostros 130
Figura 9.19 Los movimientos sacádicos 131
Figura 9.20 Test de Snellen 131
Capítulo 1: Neurociencia y educación
________________________________________________________________________
19
Figura 9.21 Evaluación de la visión
periférica 132
Figura 9.22 Grado de visión periférica en
conductores de buses 133
Figura 10.1 Músculo y tendón del bíceps 137
Figura 10.2 Principales movimientos
generados por la musculatura
esquelética 138
Figura 10.3 Ejemplo de músculo agonista,
sinergista y antagonista 139
Figura 10.4 Placa motora 139
Figura 10.5 Receptor de acetilcolina 140
Figura 10.6 Potencial en la fibra muscular 141
Figura 10.7 Estructura de la fibra
muscular 142
Figura 10.8 Miofibrilla 142
Figura 10.9 Estructura del sarcómero 142
Figura 10.10 Moléculas de actina, troponina y
tropomiosina entrelazándose 143
Figura 10.11 Proceso molecular de contracción
muscular 144
Figura 10.12 Contracción muscular 145
Figura 10.13 Reflejo 145
Figura 10.14 Huso neuromuscular 146
Figura 10.15 Órgano tendinoso de Golgi 147
Figura 10.16 Reflejo miotático inverso 148
Figura 10.17 Reflejo rotuliano 148
Figura 10.18 Reflejo de extensión cruzado 149
Figura 11.1 Fases de la marcha humana 152
Figura 11.2 Esquema de los semicentros 152
Figura 11.3 Vías corticoespinales 153
Figura 11.4 Vías de musculatura flexora y
extensora 153
Figura 11.5 Vías retículoespinales 154
Figura 11.6 Ubicación de las vías espinales en
la médula 155
Figura 11.7 Núcleos del tronco encefálico rela-
cionados con el movimiento 155
Figura 11.8 Fases del movimiento
voluntario 156
Figura 11.9 Circuito corteza/ganglios basales
basales 157
Figura 11.10 Circuito de la activación/inhibi-
ción de los ganglios basales en
una actividad motriz 157
Figura 11.11 Regiones funcionales del
cerebelo 158
Figura 11.12 Vía de las neuronas del
vestibulocerebelo 159
Figura 11.13 Vías del espinocerebelo y
cerebrocerebelo 159
Figura 12.1 Etapas del sueño 164
Figura 12.2 Hipnograma 165
Figura 12.3 Feed-back del sistema
tálamocortical 166
Figura 12.4 Núcleos del tronco encefálico
relacionados con los estados de
sueño-vigilia 166
Figura 12.5 Sistema de vigilia 168
Figura 12.6 Sistema del sueño 168
Figura 12.7 Núcleo circadiano 169
Figura 12.8 Estudio de privación de sueño en
ratas 170
Figura 13.1 Circuito de activación que da
origen al componente
fisiológico 176
Figura 13.2 Circuito de regulación del
componente cognitivo de la
activación 176
Figura 13.3 Circuito de regulación del
componente motor de la
activación 177
Figura 13.4 Desarrollo de la dependencia a
drogas 178
Figura 13.5 Sistema dopaminérgico
mesocorticolímbico 179
Figura 13.6 Estructuras implicadas en las
adicciones a diferentes
drogas 181
Figura 13.7 PET del cuerpo estriado 182
Figura 14.1 Estructuras del sistema
límbico 188
Figura 14.2 Circuito nervioso de las
emociones 188
Figura 14.3 Conexiones de la amígdala
cerebral y otras regiones
del cerebro 189
Figura 14.4 Regiones cerebrales implicadas
en el miedo condicionado 190
Figura 14.5 Sonrisa de Duchenne 192
Fernando Maureira Cid
________________________________________________________________________
20
Figura 14.6 Reconocimiento emocional 193
Figura 14.7 Esquema de la actividad cerebral
en una persona normal y otra que
sufre depresión mayor 195
Figura 15.1 Regiones subcorticales y corticales
implicadas en la atención 204
Figura 15.2 Circuito atencional 205
Figura 15.3 Cortezas cerebrales que rodean el
cuerpo calloso 207
Figura 15.4 Hemiespacios atencionales 207
Figura 15.5 Heminegligencia atencional 208
Figura 15.6 Maduración del cerebro 209
Figura 15.7 Regiones de la corteza frontal 211
Figura 15.8 Regiones de la corteza
frontomedial 212
Figura 15.9 Phineas Cage 213
Figura 15.10 Áreas de Brodmann relacionadas
con diversos síndromes
prefrontales 214
Figura 16.1 Clasificación de la memoria de
largo plazo 221
Figura 16.2 Habituación y sensibilización 222
Figura 16.3 Condicionamiento clásico 223
Figura 16.4 Estructuras subcorticales
relacionadas con la memoria
explícita 224
Figura 16.5 Circuito hipocámpico en la
memoria explícita 224
Figura 16.6 Esquema de las vías que
permiten la memoria
explícita 225
Figura 16.7 Vía del AMPc en la
sensibilización 226
Figura 16.8 Vía de la PKC en la
sensibilización 227
Figura 16.9 Deprivación sensorial 228
Figura 16.10 Potenciación a largo plazo
temprana 230
Figura 16.11 Potenciación a largo plazo
tardía 230
Figura 16.12 Neuroplasticidad 232
Figura 16.13 Efectos del ejercicio sobre el
hipocampo de rata 233
Figura 16.14 Vía de señalización del
IGF-1 234
Capítulo 1: Neurociencia y educación
________________________________________________________________________
21
La educación del siglo pasado basó su
quehacer sobre las diversas teorías que generó la
psicología en relación con el aprendizaje. Sin
embargo, una nueva ciencia que surgió a principios
del siglo XX comenzó a ocupar el lugar que otrora
ostentaba la psicología: la neurociencia. Esta
disciplina se encarga de estudiar las funciones del
cerebro y su relación con la conducta, constitu-
yéndose actualmente como uno de los principales
pilares del avance y desarrollo de nuestra
comprensión del cerebro.
Los avances logrados en estas décadas por la
neurociencia nos dejan sin aliento, logros en
desarrollo embrionario neural, en identificación y
descripción de estructuras y funciones de neuronas
y glías, en la comprensión de los fenómenos de
percepción como el tacto, la visión, el gusto, etc. y
sobre todo de las funciones cognitivas que
permiten nuestra relación con el entorno y otros
individuos: la motivación, atención, emociones,
memoria y aprendizaje.
Todas estas actividades cerebrales que pare-
cían sólo misterios hace un siglo, hoy se muestran
con una comprensión mucho más clara en relación
con sus orígenes y funcionamientos. El siglo XXI
será sin duda el siglo del cerebro, ya que la
comprensión de lo que somos y lo que podemos
ser sólo es posible a través de nuestro conocimiento
de ese pequeño órgano de 1.400 gramos donde se
produce toda nuestra conducta.
Si todo nuestro proceso de aprendizaje
ocurre mediante las actividades de conjuntos de
neuronas ¿no sería lo más lógico que la neuro-
ciencia fuese el pilar sobre el cual se erigiese el
sistema educativo? El área docente no puede dejar
de lado los avances que se han logrado sobre
nuestro cerebro, comprender su funcionamiento
está íntimamente vinculado con la metodología a
utilizar durante la enseñanza. La neuroeducación
ha surgido de la necesidad de los docentes por
mejorar el sistema escolar y universitario, una
disciplina que recién comienza y que resulta
fundamental si queremos avanzar en este ámbito
tan importante del desarrollo humano.
Dentro del quehacer docente la educación
física ha sido relegada a la actividad deportiva y
casi ha pasado a ser un mero distractor en el
curriculum escolar. En el último tiempo el aumen-
to de enfermedades crónicas no transmisibles
producto del sedentarismo de nuestras sociedades
comienza poco a poco a dar un lugar importante a
la actividad física y sus profesionales, como una
manera efectiva de combatir esos males de la
sociedad moderna. Sin embargo, la actividad física
posee un potencial que va más allá del bienestar y
belleza corporal, ya que representa un factor
protector del cerebro y está íntimamente rela-
cionado con las capacidades cognitivas: la activi-
dad física beneficia el funcionamiento cerebral,
mejora la atención, la motivación, la percepción y
en definitiva el aprendizaje. Esto hace patente la
necesidad urgente de que los profesionales de la
actividad deportiva puedan conocer, comprender
y basar su quehacer profesional en el conoci-
miento del cerebro: el ámbito de la educación no
sólo física, sino también cognitiva.
El presente libro es un intento de
fundamentar una neuroeducación física, una dis-
ciplina que una los conocimientos y logros alcan-
zados por la neurociencia con la educación física,
para dar un nuevo enfoque a la actividad física de
nuestros países, basada en la mejora de la calidad
de vida a través una mejora de la actividad
cerebral.
Fernando Maureira Cid
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Capítulo 1: Neurociencia y educación
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Fernando Maureira Cid
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Capítulo 1: Neurociencia y educación
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25
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El sistema nervioso es el órgano más com-
plejo que poseemos, comprender su función es sin
duda, el desafío más grande del hombre y de la
ciencia moderna. Durante el siglo pasado, los avan-
ces logrados en biología han permitido compren-
der muchos aspectos que parecían enigmáticos o
sin explicación. El desarrollo de la genética nos
permitió explicar la maravilla de la transferencia de
características de un individuo a su progenie, ade-
más de entender cómo se regula el funcionamiento
biológico; la biomedicina ha generado avances
excepcionales en el conocimiento y control de
enfermedades y la neurociencia nos ha permitido
conocer una pequeña parte de los procesos que
subyacen a la conducta.
Esta última es un conjunto de disciplinas que
abarca desde la anatomía microscópica hasta las
funciones cognitivas, pasando por la neuroanato-
mía, la genética, la biología molecular, la bioquími-
ca, la inteligencia artificial, etc. (Kandel, Schwartz y
Jessel, 2001).
Las implicancias de conocer cómo funciona
nuestro cerebro son enormes en todas las discipli-
nas de la vida, desde la economía hasta la medici-
na, incluyendo la psicología, la sociología, el
marketing, el arte, las comunicaciones y la educa-
ción, por nombrar sólo algunas.
Es en este último ámbito donde creemos que
la neurociencia puede convertirse en la base cientí-
fica que el sistema educativo necesita. La educa-
ción moderna debe basarse en los hallazgos
alcanzados por la neurociencia para orientar el
trabajo pedagógico desde la base que la sustenta:
los procesos cerebrales que subyacen al aprendi-
zaje.
Sobre ese tema versa el presente libro, pero
con un matiz especial, las implicancias de un área
particular de la neurociencia sobre la educación: la
neurociencia cognitiva. Para esto comenzaremos
con una breve visión del sistema nervioso, el
aprendizaje y la educación, para luego interrela-
cionar estos conceptos.
1.1 SISTEMA NERVIOSO
El sistema nervioso (SN) está formado por
dos tipos de células llamadas neuronas y glías.
Estas células se conectan entre sí formando el
tejido nervioso, como una enorme red de miles de
millones de unidades. Este tejido permite la activi-
dad senso-motora, es decir, permite al organismo
captar un estímulo del ambiente (por ejemplo, un
sonido) y con ello generar una respuesta motriz
(girar la cabeza en dirección al sonido). Esta acti-
vidad es realizada como una forma de mantener la
homeostasis funcional del organismo, ya que
resulta fundamental conocer nuestro entorno y los
otros sistemas vivos en él para lograr la supervi-
vencia. Si un ser vivo detecta la comida (estímulo
sensorial) debe lograr alcanzarla y esto se hará
desplazando un segmento o el total de su cuerpo
hacia el alimento (actividad motriz).
El sistema nervioso sólo está presente en
organismos pluricelulares que necesitan moverse,
de ahí que las plantas carezcan de él. En organis-
mos unicelulares (que tampoco poseen sistema
nervioso, ya que están constituidos por una sola
célula) existen actividades moleculares que podría
decirse suplantan las actividades nerviosas. Así
una bacteria posee un complejo sistema de
proteínas y enzimas que producen el movimiento
de los flagelos con los cuales pueden acercarse a la
comida o huir de predadores (Alberts, Bray, Hop-
Fernando Maureira Cid
________________________________________________________________________
26
kin, Johnson, Lewis, Raff, et al., 2011).
El sistema nervioso aparece filogenéticamen-
te en organismos marinos llamados cnidarios (Fig.
1.1) y posteriormente en las medusas, en donde
observamos una red de nervios que entrecruzan
todo el cuerpo del animal con sistemas simples de
reflejos que se activan por sensaciones que generan
respuestas motoras básicas. El sistema nervioso
sigue evolucionando en los platelmintos (gusanos
planos, como las planarias), los anélidos (gusanos
anillados, como las lombrices) y los artrópodos (in-
sectos, arácnidos, crustáceos, etc.) que poseen gan-
glios que conectan nervios como centros de proce-
samientos de información. Finalmente, los verte-
brados (peces, anfibios, reptiles, aves y mamíferos)
poseen un ganglio de gran tamaño ubicado en la
región craneal, que cumple con el rol de centro
regulador de sus complejas actividades senso-
motoras.
Mientras más antiguo es el organismo, filo-
genéticamente hablando, más difuso parece su red
nerviosa, donde resulta difícil distinguir una es-
tructura de otra, pero a medida que avanzamos
hacia los vertebrados podemos notar claramente
las divisiones estructurales del sistema nervioso.
En los seres humanos distinguimos un
sistema nervioso central y uno periférico (Fig. 1.2).
El sistema nervioso central (SNC) está com-
puesto por la médula espinal, el tronco encefálico,
el cerebelo y el cerebro. Aquí es donde se procesa
la información y donde ocurren las funciones
cerebrales más complejas como la planificación del
movimiento, las emociones, la atención, la memo-
ria y en el caso de los seres humanos, el lenguaje.
El sistema nervioso periférico (SNP) está
compuesto por un conjunto de nervios que salen
de la médula espinal y poseen una vía sensitiva
(que envía información de la piel y las vísceras ha-
cia el SNC) y una vía motora (que envía informa-
ción relacionada con el movimiento a la muscula-
tura).
Las funciones cognitivas como el aprendiza-
je, la memoria, la reflexión y el pensamiento son
procesos que ocurren en la corteza cerebral, un
Figura 1.1 Evolución del
sistema nervioso. Los
cnidarios (hidra) poseen una
red nerviosa difusa, los
platelmintos (planaria)
poseen cordones nerviosos,
los artrópodos (hormiga)
poseen ganglios nerviosos.
Finalmente, los vertebrados
(gato y ser humano) poseen
encéfalo, médula y nervios
periféricos.
Capítulo 1: Neurociencia y educación
________________________________________________________________________
27
Figura 1.2 División anatómica del
sistema nervioso. La médula
espinal, el tronco encefálico, el
cerebelo y el cerebro forman el
sistema nervioso central, en cambio
los nervios raquídeos y craneanos
forman el sistema nervioso
periférico (sacado de Maureira y
Flores, 2016, pág. 34)
Figura 1.3 La corteza
frontal. Esta área es característica de los
organismos más evolucionados. En los
primates parte de ellas
ha evolucionado como
corteza prefrontal, lugar
relacionado con la planificación y
reflexión.
conjunto de neuronas que se ubican en la parte
externa del cerebro y que posee áreas específicas
donde ocurren cada uno de estos procesos. En la
corteza de los mamíferos existe una zona nueva
llamada corteza frontal que es el lugar de funcio-
nes más complejas relacionadas con la resolución
de problemas. Dentro de esta clase de vertebrados,
los primates (sobre todo el ser humano) ha desarro-
llado una zona conocida como corteza prefrontal
(Fig. 1.3), que corresponde a la parte anterior del
encéfalo y resulta ser la estructura más evolucio-
nada del sistema nervioso, en este lugar se realiza
la planificación, razonamiento y el control de
impulsos.
Resulta interesante constatar cómo cada
acción que realizamos posee un correlato de activi-
Fernando Maureira Cid
________________________________________________________________________
28
dad cerebral específica. De esta forma existe una
especialización de diversas regiones de nuestro
cerebro para trabajar en tareas específicas (Fig. 1.4).
De ahí también que el daño en una región particu-
lar del cerebro ya sea por hemorragia o un tumor,
provocará un deterioro en una región física del
encéfalo, que conllevará un trastorno en algún
ámbito particular de la conducta.
1.2 BREVE HISTORIA DE LA NEUROCIENCIA
A finales del siglo XVIII Franz Joseph Gall,
un neuroanatomista alemán propuso que toda la
conducta surgía del cerebro y que existían regiones
específicas de éste relacionadas con cada facultad
mental humana, creando un mapa de 35 regiones,
las cuales crecían con su uso (Fig. 1.5). Esto recibió
el nombre de frenología (Kandel et al, 2001). Si
bien esta idea carecía de toda base empírica sirvió
para centrar las investigaciones conductuales en la
corteza cerebral y para estudiar el cerebro como
un órgano dividido en diferentes regiones con
diferentes funciones (Escera, 2004).
Si bien Flourens, en la década de 1820,
realiza experimentos que parecen plantear la idea
de una actividad global de la corteza cerebral para
cada conducta, los trabajos de Paul Broca sobre
una región de generación del habla (1863), de Carl
Wernicke sobre una región de comprensión del
lenguaje (1874), de Eduard Hitzig y Gustav Fritsch
sobre la corteza motora del perro (1870) y de John
Jackson sobre la epilepsia y hemiplejia (1864) mos-
traban una división funcional del cerebro.
Figura 1.4 Diferentes áreas del cerebro que trabajan en la realización de diferentes acciones. Nótese que al pensar una
palabra actúan las regiones de leer y escuchar además de una gran área de la corteza frontal (Modificado de Kandel et al.
2001).
Capítulo 1: Neurociencia y educación
________________________________________________________________________
29
Figura 1.5 La frenología asociaba diferentes regiones del
cerebro a diversas conductas. 1=Comparación;
2=Causalidad; 3=Tiempo; 4=Benevolencia; 5=Imitación;
6=Alegría; 7=Música; 8=Veneración; 9=Espiritualidad;
10=Ideales; 11=Constructividad; 12=Esperanza;
13=Nobleza; 14=Relación; 15=Alimentación;
16=Firmeza; 17=Conciencia; 18=Precaución;
19=Secreto; 20=Destructividad; 21=Autoestima;
22=Aprobación; 23=Continuidad; 24=Amistad;
25=Creatividad; 26=Amor conyugal; 27=Incapacidad;
28=Amor parental; 29=Amabilidad.
En 1888 el español Santiago Ramón y Cajal
demuestra que el tejido nervioso está compuesto
por neuronas y que estas no se encuentran conec-
tadas como un tejido continuo, sino que necesitan
comunicarse entre ellas mediante un proceso cono-
cido posteriormente como sinapsis. También estab-
lece que estas conexiones son específicas y que el
flujo de corriente en la neurona se mueve desde las
dendritas hacia el axón. Estos descubrimientos se
conocen como la doctrina neuronal. Sus trabajos de
morfología celular, realizadas con técnicas de
tinción (utilización de colorantes específicos que
permiten resaltar estructuras celulares vistas en un
microscopio), le valieron junto a Camilo Golgi, el
premio nobel de medicina o fisiología el año 1906.
Los descubrimientos de Cajal se consideran
el inicio de la neurociencia moderna (Duque, Barco
y Peláez, 2011).
En 1891 Wilhelm Von Waldeyer, anatomista
alemán, utiliza el término neurona para hacer refe-
rencia a las células nerviosas descubiertas por Cajal
y en 1897 Charles Sherrington, neurofisiólogo in-
glés, denomina sinapsis a la forma de conectarse
de una neurona con otra (Kandel et al, 2001). En
1909 Korbinian Brodmann describe 52 áreas de la
corteza cerebral (Fig. 1.6), clasificadas según su
citoarquitectura (manera en que se organizan las
células para formar una estructura).
Los estudios en neurociencia avanzan nota-
blemente a partir de 1929 con la utilización del
electroencefalograma por el neurólogo alemán
Hans Berger (técnica que permite medir la activi-
dad eléctrica de la corteza cerebral) y por la inven-
ción del microscopio electrónico por parte de los
físicos alemanes Max Knoll y Ernst Ruska en 1932.
En 1949 Donald Hebb publica The organiza-
tion of behavior (la organización del comporta-
miento) donde explica cómo es posible que los
fenómenos psicológicos más complejos surjan de
la actividad del cerebro. También establece la
actualmente conocida como Ley de Hebb, base de
la plasticidad sináptica (y del aprendizaje
hebbiano) y que plantea que una sinapsis se
incrementa si ambas neuronas se activan muchas
veces en forma simultánea.
En 1950 Karl Lashley, psicólogo estadouni-
dense, postula que la memoria está distribuida por
todo el cerebro, generando una teoría global de la
actividad cerebral, sustentado sobre la acción en
masa (actividad conjunta del cerebro) y el princi-
pio de equipotencialidad (cuando una región del
cerebro es dañada otra región podría realizar esa
actividad). Sin embargo, descubrimientos poste-
riores (como el de Brenda Milner en 1957 con
relación a la función del hipocampo en la memo-
ria) reafirman la especialización funcional de las
diferentes regiones del cerebro.
En 1969 se acuña el término Neurociencia y
se funda la Society for Neuroscience en Estados
Unidos.
Figura 1.6 Algunas de las áreas cerebrales descritas
por Brodmann en 1909.
Fernando Maureira Cid
________________________________________________________________________
30
En 1973 el neurocientífico inglés Timothy
Bliss y el fisiólogo noruego Terje Lomo publican la
primera descripción de la potenciación a largo
plazo (PLP o LTP, por sus siglas en inglés) la base
neurobiológica del aprendizaje.
Los trabajos realizados por el neurofisiologo
canadiense David Hubel y por neurobiólogo sueco
Torsten Wiesel durante la década de 1960 y 1970
mostraron la alta especialización en las neuronas
de la corteza cerebral frente a la estimulación
visual, en base a una compleja organización
neuronal. Estos descubrimientos sobre la organi-
zación de la corteza son considerados como los
más importantes desde Ramón y Cajal.
En 1990 el japonés Seiji Ogawa desarrolla la
resonancia magnética funcional (RMf) técnica que
permite obtener imágenes del cerebro mientras se
realizan diferentes tipos de actividades cognitivas,
con esto se amplía el estudio funcional del sistema
nervioso en sujetos vivos (Fig. 1.7).
El estadounidense Eric Kandel recibe el año
2000 el premio nobel en medicina o fisiología por
sus descubrimientos sobre las bases celulares,
moleculares y genéticas de la memoria y el apren-
dizaje.
En el año 2010 el estadounidense Karl
Deisseroth es premiado por el desarrollo de la
optogénetica, técnica que combina métodos genéti-
cos y ópticos que permite encender y apagar gru-
pos de neuronas en el cerebro.
Figura 1.7 Resonancia magnética funcional. Esta
técnica permite estudiar la actividad del cerebro
representó un enorme avance para la investigación de la
conducta humana
1.3 APRENDIZAJE Y CEREBRO
La comprensión del fenómeno del apren-
dizaje resulta fundamental a la hora de establecer
estrategias de enseñanza para generar un propicio
ambiente que permita el proceso de aprender.
Durante el siglo XX, el entendimiento del
aprendizaje sufrió modificaciones vertiginosas
desde la base de diversas disciplinas, sobre todo la
psicología. Sin embargo, desde mediados del siglo
pasado, la neurociencia comienza a ocupar el
lugar central en las teorías que explican el
complejo proceso del aprendizaje. El gran logro de
esta disciplina es relacionar el cerebro con las
funciones cognitivas más importantes (Maureira,
2010). Nuestro sistema nervioso, con toda su
compleja funcionalidad, se convierte en el eje
central para comprender nuestra conducta.
Desde esta perspectiva, la educación tam-
bién debe ser afectada por esta revolución cientí-
fica, ya que el aprendizaje (ahora entendida como
una función cerebral) es el centro de toda la
estructura educativa.
“La Neurociencia no sólo no debe ser
considerada como una disciplina, sino que es el
conjunto de ciencias cuyo sujeto de investigación
es el sistema nervioso con particular interés en
cómo la actividad del cerebro se relaciona con la
conducta y el aprendizaje” (Salas, 2003: 156).
El encéfalo es una red de más de cien mil
millones de neuronas que se interconectan gene-
rando nuestras percepciones y funciones cogniti-
vas, por lo tanto, el primer paso para entender
nuestra mente es comprender como se conectan y
comunican las neuronas (Kandel, Schwartz y
Jessel, 1997). Además, esas mismas conexiones
pueden cambiar su estructura con la experiencia,
en un fenómeno conocido como plasticidad sináp-
tica, que es la base del aprendizaje.
Para Campos (2010) la neurociencia repre-
senta para el docente, una forma de conocer cómo
se aprende, se registra y evoca la información. Así,
a partir de ese conocimiento se pueda mejorar las
experiencias de aprendizajes para los estudiantes.
1.3.1 El aprendizaje es un proceso biológico
Desde el siglo XVIII se ha intentado rela-
cionar las actividades cognitivas con la actividad
del cerebro, ya sea desde una mirada global (las
funciones mentales son resultados de la actividad
Capítulo 1: Neurociencia y educación
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31
total del cerebro) o desde una mirada regional
(cada función cognitiva es el resultado de la
actividad de regiones específicas del cerebro).
Actualmente, se acepta que las funciones más
básicas son generadas por regiones específicas del
cerebro, en cambio las funciones más complejas
dependen de interconexiones y actividades en
conjunto de variadas regiones del encéfalo
(Damasio y Geschwind, 1984; Kandel, et al., 1997,
2001).
Para la neurociencia el aprendizaje es el
proceso por medio del cual un organismo adquiere
conocimiento sobre el mundo (Campo-Cabal,
2012). Este proceso ocurre mediante la plasticidad
cerebral (capacidad que tienen las neuronas para
cambiar su forma o la manera de comunicarse
entre ellas). Si bien, parece que el aprendizaje es
resultado de una actividad global del cerebro,
existen regiones más importantes en este fenóme-
no (amígdala cerebral, hipocampo, cerebelo, corte-
za frontal, etc.).
Para Maturana y Varela (1984) el conoci-
miento es un proceso cognitivo que abarca todo el
organismo y su vivencia, es todo hacer que realice
un organismo, desde el moverse para alcanzar su
alimento o compañero reproductivo, hasta las
acciones que realizan nuestros sistemas inmuno-
lógicos al atacar un agente patógeno. En palabras
de Bateson (1972) la vida misma es un proceso de
conocimiento.
De todo esto se desprende que el aprendi-
zaje es toda acción que realicemos en un ámbito
determinado y que corresponda a una nueva forma
de actuar. Así, cuando un estudiante puede dar
una respuesta basada en un hacer (físico o cogni-
tivo) que representa una acción que antes no perte-
necía a su repertorio de respuestas, podemos afir-
mar que aquel estudiante ha adquirido un nuevo
conocimiento.
Los aprendizajes estructurados en sistemas
formales, como la educación escolar o universita-
ria, se basa en funciones cerebrales que permiten al
estudiante adquirir ese nuevo conocimiento. El
movimiento voluntario, el sueño, la motivación, las
emociones, la atención, la memoria son algunas de
las funciones cerebrales necesarias que actúan
durante el aprendizaje en el aula.
En cada una de estas actividades existen
millones de neuronas que interactúan se comuni-
can e incluso modifican su estructura para permitir
al organismo adquirir ese nuevo conocimiento.
Conocer las bases celulares y moleculares
del aprendizaje, la función de núcleos neurales y
como se estructura nuestro sistema nervioso
representa una mirada nueva hacia un fenómeno
cognitivo muy complejo, que resulta ser la base
fundamental de nuestra sociedad.
Conocer el cerebro puede ayudar estructu-
rar nuevas estrategias de enseñanza-aprendizaje,
tomando en cuenta las actividades cerebrales
como la base que el docente necesita para orientar
de mejor manera su actividad.
Para Aparicio (2009) la comprensión de
cómo funciona el cerebro repercute en la mejora
de las habilidades del docente para enseñar y
permite diseñar estrategias de aprendizaje ade-
cuadas y que eliminen prácticas obsoletas.
1.3.2 Interrelación de disciplinas
Cada disciplina posee un área en particular
de trabajo, un objeto de estudio propio. Sin
embargo, es importante y necesario que cada
disciplina se nutra de los avances alcanzados en
otras áreas, de manera de complementar su
quehacer. Es así como surgen la bioquímica, la
fisicoquímica, la biofísica, etc., disciplinas que se
interrelacionan generando nuevas líneas de
investigación y conocimiento.
De la misma forma desde hace un tiempo
viene emergiendo una nueva ciencia, la neuro-
educación, como una línea de pensamiento que
Figura 1.8 Disciplinas que integran la neuroeducación
(Modificado de Campos, 2010).
Fernando Maureira Cid
________________________________________________________________________
32
tiene por objetivo unir los conocimientos del cere-
bro y el aprendizaje con la psicología cognitiva y la
pedagogía de manera que se origine nuevas
metodologías de aprendizaje basados en el funcio-
namiento cerebral (Campos, 2010).
Durante los últimos veinte años las disci-
plinas que más han logrado un desarrollo, expre-
sado como investigaciones y artículos científicos
son en orden decreciente la biomedicina, la
genética, la física, la neurociencia y la ecología. Por
su parte, la educación se encuentra entre las
disciplinas con menos avances, además de poseer
una escasa relación con otras disciplinas. Todo esto
lleva a proponer que la neuroeducación presenta
una posibilidad enorme de trabajar de mejor ma-
nera el proceso de enseñanza-aprendizaje.
El conocimiento de la plasticidad cerebral,
de las funciones cognitivas, del rol del ambiente y
de las generalidades e individualidades de nuestro
sistema nervioso que es inherente a nuestra manera
de aprender, la importancia del lenguaje no verbal,
de la motivación, de la atención y la memoria, etc.,
son factores que influyen y serán determinantes
para los docentes en su proceso de enseñanza
(Maureira, 2010).
1.4 NEUROCIENCIA Y EDUCACION FISICA
La educación física debe tener como finali-
dad la educación del movimiento como una herra-
mienta para mejorar la calidad de vida de las
personas, orientada principalmente al ámbito de la
salud y del desarrollo de funciones cognitivas. El
primer punto es la línea que está tomando fuerza,
dejando atrás una educación física orientada
únicamente al rendimiento deportivo. Ahora el
entrenamiento es un sistema para mejorar las
cualidades físicas (velocidad, fuerza, resistencia y
flexibilidad) para lograr un mejor desempeño en la
vida diaria, al mismo tiempo de constituirse como
una herramienta poderosa para regular los índices
de obesidad y composición corporal. Sin embargo,
la actividad física orientada hacia el desarrollo de
habilidades cognitivas aún no representa una línea
importante, ya sea por la poca producción cien-
tífica (actividad que debiese ser desarrollada por la
misma educación física) o por la falta de conoci-
miento de los mismo profesionales del área con
respecto a los efectos que tiene la actividad física
sobre la actividad cerebral.
Para Reyes (2009) el movimiento, el pensa-
miento y la conducta están íntimamente relacio-
nados. Para Salas (2003) el movimiento es crucial
en el aprendizaje, motivo por el cual la educación
física se convierte en una herramienta del
aprendizaje no sólo motor, sino también de otros
aspectos cognitivos.
El aprendizaje motor está determinado (en
parte) con el sueño, las emociones, la motivación,
etc. (Bear et al. 2006). Pero también existe una
influencia del trabajo motriz sobre esos factores,
por ejemplo, el sistema límbico (que se relaciona
con las emociones) presenta proyecciones hacia la
corteza motora (relacionada con el movimiento)
de ahí que existe una regulación de la primera
sobre la segunda. Pero también, existen vías que
van de la corteza motora al sistema límbico, por
tanto, hay acciones motrices (como la manera de
respirar) que influyen en las emociones (Bloch,
2008).
Dunn, Trivedi & O'Neal (2001) asocian la
actividad física a una disminución de la depresión
y ansiedad. Sostroem (1984) documenta la relación
entre ejercicio físico y autoestima. Gall (2000)
muestra que la actividad física aumenta el ren-
dimiento académico y Ferreyra, Di Santo, Morales,
Sosa, Mottura & Figueroa (2011) observaron que
los procesos atencionales mejoraban tras la
realización de actividad física. Erickson, Voss,
Prakash, Basak, Szabo, Chaddock, et al. (2011)
muestran que el ejercicio físico aumenta el tamaño
del hipocampo (estructura relacionada con la
memoria) en adultos mayores.
Las bases neurales de la memoria y el
aprendizaje, la plasticidad cerebral, la forma como
recibimos y procesamos la información, etc., son
herramientas útiles que entrega la neurociencia
para orientar el proceso de enseñanza. Dentro de
la nueva línea de investigación cerebro-
aprendizaje, postulamos una disciplina especial
que llamamos neuroeducación física, la cual
permite establecer relaciones entre los conoci-
mientos de la neurociencia y la actividad motriz.
Desde ahora la labor de los profesionales de la
educación física no sólo se enfoca al desarrollo de
las capacidades motrices de manera tal de mejorar
el desempeño deportivo, sino que sirve como
herramienta para optimizar los procesos cogniti-
vos que subyacen a todo aprendizaje.
Esta nueva realidad hace patente la nece-
sidad del profesor de educación física de conocer
estructural y funcionalmente el sistema nervioso
con todas las implicancias que ello conlleva, mane-
Capítulo 1: Neurociencia y educación
________________________________________________________________________
33
jar los conceptos relacionados con actividades cog-
nitivas como la atención, emociones, memoria,
motivación, lenguaje, aprendizaje, etc. Una nueva
mirada del aprendizaje motor ha comenzado, don-
de el profesional de la actividad física es el protago-
nista que debe ser capaz de dar cuenta de todos
los beneficios que su profesión conlleva, ya que
ahora su disciplina se debe convertir en el foco
central de toda la educación formal.
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