Anomalías cerebrales que afectan al aprendizaje
Los aprendizajes complejos, los procesos de atención y otras funciones cognitivas superiores requieren un nivel óptimo de activación de las áreas cerebrales más evolucionadas (corteza cerebral y regiones directamente relacionadas). Para poder funcionar de manera óptima, estas áreas necesitan recibir influencias moduladoras de estructuras localizadas en niveles inferiores (por ejemplo, el tronco del encéfalo), a menudo antiguas desde el punto de vista evolutivo. Las anomalías en el funcionamiento de las estructuras moduladoras están relacionadas con las alteraciones motoras y cognitivas presentes en algunos tipos de demencias y trastornos psicopatológicos, así como en ciertas dificultades de aprendizaje y de atención que se dan en personas sin otras alteraciones aparentes.
Una de las estructuras moduladoras de la actividad de regiones cerebrales superiores es el núcleo pedunculopóntico tegmental (PPTg), localizado en el tronco del encéfalo. Un equipo de investigadores de la unidad de Psicobiología y del Instituto de Neurociencias de la UAB ha estudiado, en ratas, las repercusiones de la lesión de este núcleo sobre la capacidad para adaptarse rápidamente a nuevas demandas cognitivas.
En concreto, los animales aprendieron que, cuando se les presentaba un determinado estímulo inocuo (estímulo condicionado o EC: una luz en la mitad de los sujetos y un sonido en la otra mitad), debían desplazarse hacia otro compartimento de la jaula experimental para evitar la aparición de un estímulo desagradable (estímulo incondicionado). El aprendizajes se adquiría más rápidamente cuando el EC era un sonido que cuando era una luz, debido a razones evolutivas: para los roedores nocturnos los estímulos auditivos tienen una mayor relevancia ecológica que los estímulos visuales. Una vez los animales habían aprendido a responder correctamente, se lesionaba el PPTg o se practicaban procedimientos de control (sin lesión). Posteriormente, las ratas eran entrenadas de nuevo en la misma tarea, con la diferencia que ahora el EC era un sonido en las ratas entrenadas inicialmente con una luz, y viceversa.
Tanto los animales con lesión en el PPTg como los controles adaptaban su respuesta a la nueva situación, y en los dos grupos la adaptación a la respuesta era mejor cuando el nuevo estímulo era auditivo (estímulo relevante para la especie) que cuando era visual (estímulo con poca relevancia ecológica). Ahora bien, en todos los casos la adaptación de los animales lesionados era significativamente más lenta y menos eficiente, en parte a causa de alteraciones en la atención y en parte debido a la dificultad para establecer nuevas relaciones entre los estímulos condicionado e incondicionado.
La principal aportación de este trabajo es que contribuye al conocimiento del papel de las estructuras moduladoras cerebrales sobre los procesos cognitivos, conocimiento que en el futuro puede ayudar a diseñar estrategias para reducir ciertas alteraciones del aprendizaje.
Figura 1. A. Localización del núcleo pedunculopóntico tegmental (PPTg) en el cerebro de rata (en los humanos, la localización y los tipos de neuronas que contiene son muy similares). B. Microfotografía de la región del PPTg en un animal con lesión (izquierda) y en un animal control (derecha). La lesión se caracteriza por una gran pérdida de neuronas (región de color claro marcada por la flecha), mientras que los sujetos no lesionados tienen una gran abundancia de neuronas en esta región (puntos negros en la zona indicada por la flecha).
Figura 2: Evolución del número de respuestas correctas (A) y de la latencia de las respuestas (B) durante el aprendizaje inicial, antes de la lesión (gráficos de la izquierda) y tras la lesión y del cambio de estímulo condicionado (gráficos de la derecha). Los grupos representados por triángulos eran entrenados primero con una luz y después con un tono, mientras que el entrenamiento se hacía en el orden inverso en los grupos representados por un cuadrado. El aprendizaje inicial es más rápido (mayor número de respuestas correctas y menor latencia) cuando se utiliza un tono como estímulo condicionado, puesto que las ratas están más preparadas evolutivamente para responder a estímulos auditivos que para responder a estímulos visuales. Pese a que el cambio en las condiciones de entrenamiento supone un reto, tanto para los animales lesionados como para los sujetos sin lesión, la adaptación a las nuevas condiciones es mucho más lenta en las ratas con lesión en el PPTg, debido a alteraciones de la atención y a dificultades para formar nuevas asociaciones entre los estímulos involucrados en el aprendizaje.
Referencias
Homs-Ormo, S.; Torras-Garcia, M.; Portell-Cortés, I.; Edo-Izquierdo, S.; Morgado-Bernal, I.; Coll-Andreu, M. (2007) "Effects of posttraining damage to the pedunculopontine tegmental nucleus on conditioned stimulus transfer in two-way active avoidance in rats". Behavioral Neuroscience, 121(2): 411-421.
