Hernán Cofré Mardones - Enseñar evolución y genética para la alfabetización científica

El aprendizaje es altamente dinámico; se desarrolla desde el último período prenatal hasta la vejez, en la cual la plasticidad inherente a su diseño permite que siempre se estén procesando nuevas experiencias, las que nunca cesan ni son idénticas entre sí, y que constantemente se van constituyendo como nuevos conocimientos. Por lo tanto, es posible señalar que siempre se está aprendiendo, desde el inicio de nuestras vidas hasta nuestra muerte. En este contexto, el proceso de plasticidad cerebral es el que le permite a cada individuo realizar un ajuste conductual a su entorno, al ir presentando incesantemente nuevas capacidades a través del desarrollo y maduración del proceso de aprendizaje (Wesson, 2001).

En este sentido, según Cozolino (2013) la enseñanza es un proceso neurobiológico donde el profesor se configura como un agente potenciador y optimizador de la plasticidad, promoviendo la construcción de nuevas estructuras neurales que subyacen al proceso de aprendizaje, o dicho de una manera más metafórica, “los profesores son científicos intentando usar los procesos epigenéticos para construir, reconstruir y remodelar los cerebros de sus estudiantes en vías de mejorar sus habilidades para pensar, aprender y actuar” (Cozolino, 2013. p. 42). Asimismo, la educación consiste, esencialmente, en proveer experiencias que ilustren sobre el mundo, generando en cada uno de sus aprendices la capacidad de analizar y evaluar saberes y conocimientos a partir de la aplicación de criterios que emergen desde la racionalidad, lo que también se conoce como la generación del pensamiento crítico (Lavados, 2012).

No obstante, cada estudiante posee representaciones propias de la realidad, que, a grandes rasgos, constan de una elaboración selectiva de contenidos que están dispuestos en concordancia con las perspectivas, emociones, énfasis e intereses de cada individuo, y que no corresponden a una imagen copiada de la realidad, sino más bien a una versión propia del mundo, muchas veces inconsistente con las ideas de los profesores de ciencias y los científicos (Treagust, 1988). Dentro del ámbito de la educación en ciencias y del proceso de enseñanza y aprendizaje, estas representaciones son denominadas concepciones alternativas (Krüger, 2007; Treagust,1988).

Es importante destacar que los estudiantes y las personas en general tienen una variedad de concepciones, claramente diferentes entre sí, sobre objetos y procesos, que no siempre coinciden con la visión científica actualmente aceptada (Gropengießer y Marohn, 2018); y muchas de las concepciones de cada cual son resistentes a los intentos de modificación que ejerce la enseñanza (Wandersee, Mintzes y Novak, 1994). Estas consideraciones sobre las concepciones nos conducen a reconocer como un aspecto vital para la educación formal poder comprender algunos aspectos claves de cómo ocurre la función biológica del aprendizaje.

En este contexto, hay un gran número de trabajos referentes al estudio de las concepciones de los estudiantes, cuyo cuerpo teórico contiene más de 8300 artículos (Duit, 2009). Sin embargo, existen escasos artículos de naturaleza científica que analicen y relacionen los aspectos de la neurobiología del aprendizaje, que puedan favorecer el entendimiento del origen de las concepciones presentes en los estudiantes y de cómo poder lograr el ajuste, el cambio o la transformación de ellas en ideas aceptadas por la comunidad científica; dicho de otro modo, que provean de algunas aproximaciones neurobiológicas que tributen a la comprensión de cómo ocurre el cambio conceptual en el cerebro de los estudiantes, dado que aún resulta ser un gran desafío encontrar estrategias para trabajar sus concepciones y, de este modo, poder esclarecer las condiciones en la enseñanza-aprendizaje que podrían tener éxito a partir de la utilización de las mismas.

Por estas razones, el presente capítulo busca entregar algunos aspectos claves sobre la relación existente entre las bases neurobiológicas del aprendizaje y el desarrollo de las concepciones de los estudiantes.

2. Desarrollo

2.1 Aspectos relevantes de la neurobiología del aprendizaje

El aprendizaje corresponde al proceso mediante el cual el cerebro adquiere, organiza y utiliza la información constituyéndola en conocimiento (Dehaene, 2019; Lavados, 2012). Al considerar esta definición, más lo planteado por James Zull (2002), se puede decir que para que ocurra el aprendizaje debe haber un cambio estructural y funcional en las áreas cerebrales comprometidas con este proceso (ver Figura 2.1), y donde la enseñanza debería ser la información sensorial y/o estímulo que hace posible generar este cambio.

Figura 2.1 Red de estructuras cerebrales subyacentes a la capacidad de aprender y memorizar del cerebro humano.

Sin embargo, ante los estímulos sensoriales el cerebro no se presenta ni sumiso ni pasivo; muy por el contrario, dispone de un conjunto de hipótesis proyectadas sobre el mundo exterior. Es decir, no somos vírgenes de cualquier forma de conocimiento, y aprender siempre supone como punto inicial un conjunto de ideas e hipótesis previas, que interactúan con la nueva información recibida y que seleccionan de esta la que mejor se adapte a este conocimiento precedente (Dehaene, 2019).

Actualmente, la propiedad particular de “cambiar” que poseen las estructuras cerebrales se conoce como plasticidad neuronal. Este proceso fue definido por José Ramón y Cajal como “la propiedad por virtud de la cual ocurren cambios funcionales sostenidos en sistemas neuronales luego de la administración de estímulos ambientales apropiados o de la combinación de diferentes estímulos” (Befenetti, 2007). Por otra parte, es posible señalar que el conocimiento se encuentra en constante construcción dependiendo de los niveles de maduración del aparato neurobiológico y de las funciones de cada sistema cerebral (Buzsaki, 2013).

Según Lavados (2012), “se aprende a través de comprobar en la práctica y más tardíamente en el pensamiento, la fortaleza empírica y después racional de las hipótesis y de los supuestos, a partir de lo cual es necesario incorporar más información, acopiando nuevos datos y regularidades a los esquemas de aprendizajes ya adquiridos para ir construyendo el conocimiento de manera constante” (Lavados, 2012, p.151).

Cuando la información proveniente desde nuestro entorno es percibida por nuestros sistemas sensoriales y posteriormente es destinada a centros de procesamiento y análisis —como, por ejemplo, a la corteza cerebral—, nuestro cerebro intenta relacionar cada componente de esta nueva información con elementos ya almacenados en nuestra memoria, principalmente en el hipocampo (Gooding y Metz, 2011). De este modo, este proceso interminable tributa a la construcción de la realidad que posee cada individuo.

Específicamente, la información que se va adquiriendo queda archivada en constructos de información, los cuales van quedando alojados en las infinitas redes neuronales de nuestro cerebro. Hace ya varias décadas que se ha documentado que el aprendizaje puede generar cambios en la estructura de las redes neuronales, en las neuronas (como por ejemplo el aumento en la longitud de las dendritas de las neuronas, un aumento en la cantidad de espinas dendríticas y cambios en su morfología), así como también un aumento en el número de sinapsis, de estas últimas es de donde emergen las expresiones de la plasticidad (Pascual, 2012).

En general, los axones neuronales terminan en estructuras especializadas, llamadas espinas dendríticas, en donde ocurren el 80% de las sinapsis, constituyendo un sistema de integración, procesamiento y almacenamiento de la información. Al respecto, se ha demostrado que tanto el número como la forma de estas espinas se modifican en respuesta a la enseñanza y a la experiencia, lo que incrementa su eficacia sináptica, proceso de señalización propio del sistema nervioso (Pascual, 2012; ver además Figura 2.2).