La voluntad es clave para potenciar el aprendizaje y la memoria: descubierto el mecanismo que lo hace posible

Un equipo internacional liderado desde el laboratorio SPECS del IBEC identifica, por primera vez en humanos, el mecanismo fisiológico responsable de la eficacia de los procesos de aprendizaje basados en la automotivación y la libertad de elección. Las protagonistas de este mecanismo son las ondas cerebrales de tipo theta, que regulan la capacidad de las neuronas del hipocampo humano para fijar y recuperar información.

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Figura: El cerebro humano con sus principales subsistemas. El hipocampo, el objeto del presente estudio, es la estructura alargada en primer plano que se muestra en amarillo. 

El aprendizaje activo o voluntario es un tema trascendental en educación, psicología y neurociencia. Durante años, numerosos estudios han demostrado que, cuando el aprendizaje se produce a partir de la acción voluntaria, hay una modulación de la atención, la motivación y el control cognitivo que hace que el proceso sea mucho más efectivo. En consecuencia, la memoria se ve beneficiada. Sin embargo, aunque se habían identificado los procesos fisiológicos que subyacen a esta realidad en el cerebro de ratones, no se había corroborado su existencia en nuestra especie.  

Ahora, un grupo internacional de investigadores liderados por el Profesor de Investigación ICREA Paul Verschure del laboratorio SPECS del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC), en colaboración con la Universidad del Ruhr de Bochum (Alemania), la Universitat Pompeu Fabra y el Dr. Rodrigo Rocamora del Hospital del Mar, han identificado por primera vez en humanos, el mecanismo responsable de este fenómeno en seres humanos 

La clave reside en las oscilaciones de las ondas theta generadas por el hipocampo del cerebro humano, cuando es el cerebro quién posee el control del proceso de aprendizaje 

Memoria y libertad individual 

El trabajo, publicado recientemente en la prestigiosa revista científica PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America), se basa en un experimento llevado a cabo con pacientes de epilepsia que, en un juego de realidad virtual, navegaban por una pista cuadrada, y a los que se les pedía que recordasen imágenes de objetos presentados en diferentes localizaciones de la pista. La navegación podía ser activa, cuando los participantes controlaban libremente sus movimientos; o pasiva, si era otro sujeto quien planificaba el recorrido y, por tanto, quién decidía el orden de exposición de las imágenes. En esta segunda modalidad, por tanto, los sujetos no ejercían control alguno sobre cómo memorizar los objetos  dispersos en el entorno virtual.  

El estudio de la actividad electroneurofisiológica del hipocampo y el testeo en el reconocimiento de los objetos al final del experimento, permitió comprobar la importancia del aprendizaje activo en cada uno de los participantes. En los sujetos que habían tenido la posibilidad de llevar a cabo una navegación activa se identificaba un incremento de las oscilaciones que hacía más eficaz el aprendizaje y la memoria posterior. Pero, además, lo que ocurría era que se daban dos fenómenos consecutivos, separados por milisegundos. Uno de ellos correspondía a la codificación de la información; el otro, a la recuperación de información previamente almacenada: la reactivación de la memoria”, explica el Dr. Pacheco.   

En efecto, los sujetos que podían navegar de forma libre por el entorno virtual promovían un código de fase theta que favorecía la fijación y recuperación de información, igual que ocurría en los trabajos anteriores llevados a cabo con roedores. Estos resultados constituyen, por tanto, un puente entre los resultados experimentales en el modelo animal y la investigación de la memoria humana.  

Este estudio aporta datos empíricos que ratifican la importancia de la libertad individual para promover un aprendizaje eficaz en humanos.

 

 

 

Paul Verschure

Implicaciones pedagógicas y psicológicas 

Las aplicaciones prácticas de este descubrimiento son amplias y de gran calado. “La identificación de estos dos distintos momentos en las oscilaciones theta podrían facilitar intervenciones concretas. Por ejemplo, podríamos manipular la oscilación para eliminar recuerdos traumáticos o potenciar las memorias que se pierden por culpa de amnesias o de enfermedades neurodegenerativas”, prosigue el Dr. Pacheco. Además, tiene una gran relevancia en el campo educativo, puesto que supone la confirmación empírica de que elementos como la motivación, el control cognitivo y la capacidad para decidir por uno mismo son claves para un aprendizaje eficaz.  

“La trascendencia de este descubrimiento es enorme” señala Prof. Dr. Paul F. M. J. Verschure, autor sénior del estudio. “Hemos logrado llegar aquí después de más de 20 años de investigación y los resultados obtenidos son claros. Que la voluntad sea clave para la integración de la información en la memoria nos da argumentos para decir que, si convertimos a las personas en sujetos pasivos, si se las coacciona, su aprendizaje será peor.”  



Artículo de referencia:  Daniel Pacheco Estefan, Riccardo Zucca, Xerxes Arsiwalla, Alessandro Principe, Hui Zhang, Rodrigo Rocamora, Nikolai Axmacher, Paul F. M. J. Verschure. Volitional learning promotes theta phase coding in the human hippocampus”. PNAS, 2021.