El aprendizaje académico se trata de obtener nuevos conocimientos y habilidades, pero solo recientemente ha sido posible ver aparecer nuevos conocimientos en un cerebro humano.
Un nuevo estudio de investigadores de la Universidad Carnegie Mellon que utiliza múltiples modalidades de imágenes muestra que el aprendizaje de información científica produce cambios en la estructura real de las áreas relacionadas con la memoria del cerebro, cambios debidos a la codificación de la nueva información en estos cerebros relacionados con la memoriaáreas y cambios en la coordinación entre los nodos de la red que contienen conjuntamente la nueva información.
"Estos nuevos descubrimientos sobre la neurociencia del aprendizaje abren la posibilidad de informar y mejorar los métodos de instrucción en ciencias", dijo Marcel Just, profesor de psicología de la Universidad DO Hebb en la Facultad de Humanidades y Ciencias Sociales Dietrich de la CMU.
Para el estudio, Just y el coautor Timothy Keller, profesor adjunto de psicología, enseñaron a los estudiantes universitarios que no eran estudiantes de química mayores los nombres y la estructura molecular de nueve compuestos orgánicos, incluido el etanol, mientras los estudiantes estaban en un escáner de resonancia magnética.
Usando tres tipos diferentes de imágenes del cerebro, los investigadores encontraron evidencia de los tres tipos de cambios en el cerebro, todos ocurriendo exactamente en la misma ubicación del cerebro.
Uno de los métodos midió el movimiento de las moléculas de agua en el cerebro. Estudios histológicos previos de cerebros de roedores han utilizado este método de imagen basado en difusión. A medida que las ratas aprendieron el diseño de un laberinto, los investigadores detectaron disminuciones en el movimiento de la molécula de agua a la izquierdahipocampo.
Cuando este método se aplicó a participantes humanos que aprendían los nombres y las estructuras de los compuestos orgánicos, reveló una disminución en la difusividad del agua principalmente en la porción CA Cornu Ammonis del hipocampo del hemisferio izquierdo.
"El hipocampo es una estructura cerebral que es crítica para aprender nuevos conocimientos, y ahí es precisamente donde las moléculas de agua se desaceleraron, lo que indica que los tejidos del cerebro de estos estudiantes estaban cambiando, probablemente debido a cambios sinápticos", dijo Keller.
El segundo método hizo uso del hecho de que los conceptos individuales tienen representaciones únicas o firmas neuronales en el cerebro que pueden identificarse mediante MRI funcional fMRI. Este enfoque utiliza el aprendizaje automático para detectar estas representaciones en función del patrón de activación cerebral de la persona.Los investigadores utilizaron este método para identificar en cuál de los nueve compuestos estaba pensando un participante, basándose en el patrón de activación cerebral asociado. Los investigadores descubrieron que podían identificar las firmas neurales al observar con precisión esa parte del hipocampo donde el movimiento de la molécula de agua indicase habían producido cambios en los tejidos. Los dos tipos de cambios ocurrieron en los mismos 1.3 cm cúbicos de hipocampo.
Un tercer tipo de cambio reflejó el desarrollo de una red cerebral que contenía la firma cerebral completa de los compuestos orgánicos. No solo el hipocampo estaba involucrado en estas representaciones, sino también otras regiones cerebrales, más prominentemente una región conocida por apoyar la visualizaciónde estructuras tridimensionales, el surco intraparietal IPS. El tercer cambio cerebral fue un aumento en la sincronización de la actividad en esa misma región del hipocampo y el IPS, lo que indica que una red de áreas cerebrales mostró una mayor coordinación para colectivamenterepresentar las múltiples facetas de los conceptos.
Estos tres tipos diferentes de medidas - MR resonancia magnética - medidas de difusión del cambio de difusividad, fMRI de la ubicación de los conceptos recién adquiridos y medidas de sincronización basadas en fMRI - mostraron evidencia de cambio microestructural, informativo y de reden el hipocampo izquierdo durante el aprendizaje de los compuestos orgánicos.
Los resultados son prometedores para mejorar la eficacia de la enseñanza y el aprendizaje de las ciencias.
"Por ejemplo, las representaciones neurales de un nuevo estudiante de un conjunto de conceptos clave podrían compararse con las de un estudiante avanzado exitoso para determinar si la similitud neuronal con un experto es un predictor preciso del dominio académico de los conceptos", dijo Just.
El estudio, "Medidas convergentes del cambio neuronal en los niveles de la red microestructural, informativa y cortical en el hipocampo durante el aprendizaje de la estructura de los compuestos orgánicos", se publicó en la revista Estructura y función del cerebro .
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Materiales proporcionado por Universidad Carnegie Mellon . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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