Las Redes Neuronales

 

Las redes neuronales se forman en las primeras fases de desarrollo del cerebro gracias al crecimiento y migración de las células nerviosas. Ambos procesos se combinan para organizar los conjuntos sinápticos y la modularidad de la arquitectura cognitiva.

Células sociales

Las neuronas son células sociales que, a la larga, mueren de forma aislada. Durante su desarrollo desencadenan procesos celulares, denominados neuritas, para establecer conexiones sinápticas con otras neuronas y formar así circuitos o redes neuronales.

Las neuronas no están dispuestas al azar en el cerebro humano. En la corteza, se organizan en grupos interconectados con alta conectividad intrínseca.

Redes neuronales
antes de entrenar

Redes neuronales
 2 meses de la
estimulación cognitiva

Redes neuronales
2 semanas de la
estimulación cognitiva

Estos procesos se regulan por sí mismos: cuando una conexión sináptica sobrepasa su capacidad receptora, inmediatamente deja de crecer e incluso renuncia a conexiones y reduce el tamaño de la red neuronal.

De esta forma, el cerebro evita la sobrexcitación de la red neuronal y consigue que ese circuito se concentre específicamente en la tarea asignada.

Sinapsis

Estructura de la sinapsis

En el proceso de sinápsis se establece la posibilidad de “transmisión de información” entre unas neuronas y otras – desde las terminaciones en las que se ramifica el axón de una neurona hacia las dendritas de otra –; cuando el estímulo – o impulso eléctrico – llega a un terminal nervioso, hace que el nervio libere neurotransmisores. Dependiendo del tipo de neurotransmisor liberado, las neuronas receptoras pueden excitarse si llegan a recibir el estímulo de las neuronas con las que está conectadas o inhibirse si dicha información no llega a recibirse, generando una respuesta de uno u otro tipo en cada caso.

El impulso nervioso entra por las dendritas,
se procesa en el soma y sale por el axón

La sinapsis entre una neurona y otra puede aumentar su fuerza, lo cual se conoce como potenciación, o disminuirla, lo que se llama depresión. Cuando lo hacen por largo tiempo se denominan potenciación de largo plazo y depresión de largo plazo.

Así, las sinapsis pueden conectarse, deprimirse e incluso eliminarse. El fenómeno completo se conoce como plasticidad sináptica de largo plazo y el resultado es que hay unas neuronas que quedan mejor conectadas, se agrupan y tienden a disparar señales eléctricas juntas.

De tal forma que unas sinapsis se refuerzan y otras se debilitan provocando cambios en los pesos sinápticos de todo el circuito, es decir, de todas las neuronas que están conectadas. Así, se forman trayectorias para que fluya la actividad neuronal. En ellas, las sinapsis que están debilitadas se excluyen, mientras las que están reforzadas se incluyen en la trayectoria. Por lo tanto, con este mecanismo de cambiar pesos sinápticos se van formando microcircuitos o redes neuronales.

Circuitos neuronales

Nacemos con circuitos pre-ensamblados hechos con grupos de neuronas que se activan de manera simultánea o correlacionada. De esta manera, la actividad neuronal transita de un grupo de neuronas a otro formando secuencias.

En casos como los de la epilepsia se observa que no hay una secuencia entre las neuronas y todas disparan señales eléctricas. O cuando hay una hipersincronización de las neuronas se relaciona con casos de síndrome obsesivo compulsivo o parkinson.

Red neuronal simple con dos neuronas y
dos células gliales: astrocitos y oligodendrocitos

De esta manera, en cada uno de los actos que realizamos hay un circuito neuronal y en sus secuencias se encuentran las representaciones mentales, las memorias y los momentos. Así, al reconectarse constantemente durante el aprendizaje y la experiencia, algunas neuronas son eliminadas y otras reclutadas en los grupos que forman las secuencias. Es decir, se nace con algunos circuitos, pero al tener un nuevo aprendizaje se crean otros. Por lo tanto, en el tiempo en que se forman nuevas sinapsis hay cambios estructurales y el circuito se reorganiza. Ésta es la forma como aprendemos y es posible gracias a la plasticidad cerebral, que usa unas sinapsis y evita otras.

Este proceso de organización neuronal, que establece un orden en la arquitectura cerebral, está regulado por la propia actividad de las neuronas, pero hasta ahora se desconocía cómo consigue el cerebro embrionario establecer redes neuronales activas y en equilibrio, desde etapas tan tempranas de su desarrollo.

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Descubren un nuevo mecanismo de formación de las redes cerebrales

Científicos de la Escuela de Medicina de Baylor, en Texas, cuyo artículo se publicó en Nature Neuroscience de diciembre 2016, han descubierto que las redes de células o neuronas inhibitorias del cerebro se desarrollan a través de un mecanismo opuesto al seguido por las redes excitatorias.

Las neuronas excitatorias esculpen y refinan mapas del mundo externo a lo largo del desarrollo y la experiencia, mientras que las neuronas inhibidoras forman mapas que se amplían con la maduración.

La mayoría de los mapas neuronales se han estudiado en los circuitos excitatorios del cerebro porque las neuronas excitatorias en la corteza superan a las neuronas inhibidoras. Los estudios de mapas excitatorios han revelado que comienzan como una red difusa y solapada de células.

Además de las redes excitatorias, el cerebro tiene redes inhibitorias que también responden a estímulos externos y regulan la actividad de las redes neuronales, pero el desarrollo de las redes inhibitorias sigue siendo un misterio. En esta investigación, los científicos estudiaron el desarrollo de mapas de las neuronas inhibidoras en el sistema olfativo del ratón.

Circuitos excitatorios e inhibitorios, desarrollados de manera opuesta

A diferencia de la vista, el oído u otros sentidos, el sentido del olfato en el ratón detecta aromas discretos de una gran variedad de moléculas. Los ratones pueden detectar una gran cantidad de aromas gracias en parte a una compleja red de neuronas inhibidoras. Las neuronas inhibidoras son el tipo más abundante de células en el área del cerebro del ratón dedicada a procesar el olor y para respaldar esta red, se agregan continuamente neuronas inhibitorias recién nacidas y se integran en los circuitos.

Los investigadores siguieron los caminos de estas nuevas neuronas añadidas en el tiempo para determinar cómo se desarrollan los circuitos inhibidores. En primer lugar, etiquetaron genéticamente las células para que brillaran cuando las neuronas estaban activas. Luego, ofrecieron olores individuales a los ratones y grabaron visualmente a través de un microscopio las áreas o redes del cerebro que resplandecían por cada olor que el animal vivo y anestesiado olía. Los científicos repitieron el experimento varias veces para determinar cómo las redes cambiaban cuando el roedor aprendió a identificar cada olor.

Los investigadores esperaban que las redes inhibidoras madurasen de una manera similar a la de las redes excitatorias; es decir, cuanto más experimentaba el animal un olor, mejor se definirían las redes de actividad. Sorprendentemente, descubrieron que los circuitos cerebrales inhibitorios del sentido del olfato del ratón se desarrollan de manera opuesta a los circuitos excitatorios. En lugar de convertirse en áreas definidas de manera estrecha, los circuitos inhibidores se vuelven más amplios.

Piensan que las redes inhibitorias trabajan mano a mano con las redes excitatorias. En concreto, proponen que la interacción entre redes excitatorias e inhibitorias puede compararse con una red de carreteras – redes excitatorias – cuyo tráfico está regulado por una red de semáforos – redes inhibitorias –. Los autores sugieren que la formación de mapas neuronales útiles depende de redes inhibitorias que impulsen el refinamiento de las redes excitatorias y que esta nueva información será esencial para desarrollar nuevos enfoques para reparar el tejido cerebral.

Este hallazgo añade una nueva pieza al rompecabezas de cómo el cerebro organiza y procesa la información.

Descubren cómo se forman en el cerebro las redes neuronales

Neurocientíficos de la Universidad de Friburgo en una nueva investigación, publicada en la revista en línea eLife de octubre 2019, han descubierto cómo se consigue esta proeza cerebral: es el resultado de la interacción de dos procesos neuronales diferentes.

Uno de estos procesos es el crecimiento de las neuronas, que sigue unos patrones específicos. El otro proceso es el de la migración que realizan las neuronas desde que nacen hasta ocupar el lugar específico asignado en la organización cerebral.

Esta investigación ha podido determinar que la interacción entre ambos procesos es lo que permite al cerebro construir las redes neuronales que sustentan los procesos cognitivos.

Esta interacción no sólo organiza a las neuronas en conjuntos sinápticos que funcionan como unidades individuales, sino que también establece la modularidad de la red neuronal, que es la capacidad de subdividir una función en partes más pequeñas – llamadas módulos – para desempeñar funciones específicas con mayor eficacia.

Conexión sinaptica entre dos neuronas

La nueva investigación ha podido establecer, mediante simulaciones por computadora, que para crear nuevas redes neuronales, las células nerviosas no solo desarrollan procesos biológicos para establecer conexiones sinápticas – neuritas –, sino que también migran hacia otras neuronas para aumentar la probabilidad de conexiones. En las simulaciones los científicos demostraron que la migración y el crecimiento de neuritas pueden interactuar para dar forma a arquitecturas de red específicas.

Esa interacción entre los procesos de crecimiento y migración es la que regula la relación entre la conectividad local dentro de los clústeres – conjunto de grupos – y la conectividad entre clústeres de largo alcance y, por lo tanto, el grado de modularidad de la red neuronal. Gracias a esta interacción, se generan los patrones espacio temporales de la actividad neuronal, que son cruciales para el desarrollo de la corteza cerebral.

Modelo de desarrollo de redes dependientes de la actividad

Las estrategias de cableado neuronal pueden implicar la expansión de los campos de neuritas y la migración hacia otras neuronas para aumentar la conectividad modelada como superposición de campos de neuritas. (A) Función de transferencia de la despolarización de la membrana entre el potencial máximo y en reposo a las tasas de disparo. Línea punteada: tasa de disparo objetivo. (B) El crecimiento de las neuritas (naranja) y la migración (verde) se modularon en función de [Ca2 +] i que correspondía a las tasas de activación promedio. Las neuritas crecieron mientras la tasa de disparo (correspondiente a la afluencia media de Ca2 + a largo plazo) estaba por debajo del objetivo y se podaban cuando estaba por encima de él. La tasa de migración disminuyó a medida que las neuronas se acercaron a la tasa de disparo objetivo (línea de puntos). (C) El área de superposición del campo de neuritas, correspondiente a la conectividad en el modelo, puede incrementarse mediante el crecimiento de neuritas y la migración neuronal hacia las neuronas vecinas (D).

Los científicos comprobaron las predicciones del modelo informático investigando cómo la migración celular, el crecimiento de neuritas y la actividad neuronal, interactúan realmente en el desarrollo de las redes de neuronas corticales en ratas de laboratorio.

Para observar y modular la migración celular en estas redes, manipularon una enzima que está involucrada especialmente en la regulación del citoesqueleto neuronal de las ratas. Y observaron que, de la misma forma que había ocurrido en sus simulaciones, la migración celular y el crecimiento neuronal promovieron la conectividad modular en los cerebros de las ratas de laboratorio.

Observaron asimismo que la agrupación de neuronas en red propició primero la generación de actividad cerebral y después el incremento de esa actividad inicial, confirmando así que se trataba de una red neuronal nueva y operativa.

Por último, constataron que el aumento de la actividad de la red neuronal estaba controlado a través de un canal de calcio que mantiene el equilibrio entre el crecimiento de la dinámica neuronal y la sobreexcitación.

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Neurogénesis

La neurogénesis se refiere al nacimiento y proliferación de nuevas neuronas en el cerebro. Este es un proceso habitual durante la etapa embrionaria. Sin embargo, nuevos estudios científicos han concluido que esta formación de nuevas células neuronales puede darse en la etapa adulta. También se ha probado que este proceso, en la edad adulta, tiene un papel limitado, por tanto no sería capaz de solucionar lesiones cerebrales graves.

Proceso de neurogénesis

Tiene lugar en la zona subventricular, aunque el mayor punto de formación de neuronas es en la zona subglandular del giro dentado del hipocampo.

Esta parte del hipocampo se localiza en el lóbulo temporal, formando parte del sistema límbico. Las funciones del hipocampo son bien conocidas y están relacionadas con la memoria, el aprendizaje, las emociones y la orientación espacial.

Generamos nuevas células neuronales durante la etapa adulta y es muy importante favorecer su creación. Esta importancia radica en que intervienen en procesos relacionados con el aprendizaje y la memoria.

El aprendizaje y la memoria son dos procesos cognitivos que resultan de vital importancia para la supervivencia del ser humano. Implicadas en su regulación se encuentran diversas estructuras cerebrales, siendo el hipocampo una de ellas.

El hipocampo es la zona cerebral donde se producen la mayor parte de las nuevas neuronas, las cuales tienen la capacidad de integrarse en redes neuronales de esta zona, regulando funciones cognitivas relacionadas con el hipocampo.

La plasticidad 

La plasticidad es una habilidad de los sistemas orgánicos, sobre todo mamíferos, que les permite adaptarse a los cambios del entorno para sobrevivir. El sistema nervioso de los mamíferos posee una plasticidad altamente desarrollada en las primeras etapas del desarrollo, comprobándose por el mayor número de neuronas que aparecen. Este aprendizaje y memoria son eventos que favorecen la plasticidad.

Por lo tanto, aprender algo nuevo no solo va a ser importante para conocer una habilidad, sino es la forma de adquirir este nuevo material neuronal. Cualquier actividad que suponga aprender algo nuevo puede favorecer la formación de esta nueva red de neuronas.

¿ Cómo conseguir que se formen estas nuevas neuronas ?

Realizar una actividad nueva y desconocida puede suponer un aumento en la red dendrítica. Cualquier actividad que mantenga la mente activa puede ayudar en este proceso de neurogénesis, desde aprender un nuevo idioma hasta realizar ejercicio físico puede conseguir que ralenticemos el deterioro cognitivo causado por la edad.

Al igual que podemos conseguir que este proceso tenga lugar, existen otras muchas actividades que pueden repercutir negativamente en esta neurogénesis y, es más, pueden acelerar la pérdida de neuronas. El consumo de tabaco, alcohol y otras drogas hacen que esta plasticidad sináptica varíe y, no solo eso, problemas que nos afectan día a día, como la contaminación, producen una muerte excesiva de neuronas. La manera más eficaz de favorecer el nacimiento de nuevas células neuronales es a través del ejercicio, tanto físico como mental.

Français : Les réseaux de neurones

Ver :

Redes neuronales artificiales en inteligencia artificial

Actividad eléctrica de las dendritas

La neurociencia de redes

Red neuronal por defecto

Bases neurológicas de la inteligencia humana

Fortalecimiento de la conectividad cerebral

Circuito neuronal entre neuronas sociales y neuronas de auto acicalamiento relacionado con la conducta autista

Investigación sobre la regeneración neuronal en el cerebro

El cerebro creativo – Las redes neuronales

Reforzar las redes neuronales de la memoria

Señales u ondas cerebrales

Aparición de las Capacidades Humanas – La Neo-corteza

Neurociencias identifica el mecanismo genético que permitió la aparición de las capacidades humanas – La neocorteza

Descubren que nunca apareció un gen que nos hiciera inteligentes

Un equipo de científicos del Instituto de Neurociencias en Alicante CSIC-UMH, liderado por el doctor Víctor Borrell, en un estudio publicado en la revista Cell de junio 2018, identifica por primera vez una señal molecular clave para la expansión de la corteza cerebral y la adquisición de su compleja arquitectura durante la evolución de los mamíferos.

Demuestran que dicha evolución no se debió a la aparición de nuevos genes, como se ha sugerido recientemente, sino a la regulación fina de los mecanismos genéticos que ya existen en los reptiles y que son comunes a todos los amniotas (reptiles, anfibios y aves).

El nivel de actividad de genes conservados durante la evolución, y no la aparición de nuevos genes, fue clave para la expansión de la corteza cerebral, que hizo posible su gran complejidad en los mamíferos.

Esta modulación dio lugar a una nueva forma de neurogénesis más eficiente, que impulsó en los mamíferos la multiplicación exponencial del número de neuronas, la expansión de la corteza cerebral y, con ello, la aparición, en última instancia, de las capacidades que nos definen como humanos.

El tamaño del cerebro es radicalmente diferente entre reptiles, aves y mamíferos debido fundamentalmente a la diferencia de tamaño y complejidad de la corteza cerebral, que llega a su máximo exponente en nuestra especie. Compuesta de seis capas, frente a las tres de reptiles y aves, la corteza cerebral nos permite controlar características exclusivamente humanas, como la creatividad, el lenguaje, la escritura, la risa, las artes o la capacidad de planificar acciones y prever sus consecuencias.

La aparición de los amniotas

La expansión de la corteza cerebral se inició con el paso a tierra de los anfibios, en el Cámbrico, hace unos 500 millones de años, cuando la diversidad de formas de vida experimentó una gran explosión. En ese momento se produjo la aparición de los amniotas – reptiles, anfibios y aves – cuyo embrión está provisto de una cavidad rellena de líquido (amnios) que les permitía independizarse del agua para su reproducción y desarrollo.

Dejar el medio acuático supuso un gran reto para el cerebro primitivo, que experimentó profundas modificaciones para integrar la nueva información visual, acústica y olfativa que recibía fuera del agua, así como para adaptarse a la nueva locomoción terrestre, que necesitó el desarrollo de una musculatura corporal específica para mover las extremidades anteriores y posteriores.

Todas estas modificaciones hicieron evolucionar la pequeña y primitiva corteza cerebral de los anfibios hasta convertirse en la mucho más grande y compleja de los mamíferos. Esto ocurrió gracias a un aumento sin comparación en el número y tipos de neuronas, que permitió el paso de una corteza formada por tres capas de células, denominada paleocorteza (corteza antigua) propia de los reptiles, a otra más evolucionada y con seis capas, típica de los mamíferos, denominada neocorteza (corteza nueva). Este gran salto cualitativo fue fundamental para el aumento progresivo en las capacidades cognitivas en las distintas especies de mamíferos, llegando en última instancia al nivel más alto en los primates y el ser humano.

Las células madre de las neuronas

El desarrollo de la corteza cerebral depende en gran medida de las células de glía radial, las células madre encargadas de generar neuronas y de guiarlas durante el desarrollo embrionario hasta sus destinos finales dentro del cerebro. El incremento en la neurogénesis embrionaria a lo largo de la evolución dependió de una decisión binaria de las células de glía radial: la de generar neuronas de forma directa o indirecta.

El desarrollo de la corteza cerebral depende en gran medida
de las células de glía radial

En reptiles y aves, la mayoría de las neuronas corticales son producidas directamente a partir de las células de glía radial, mientras que en la neocorteza de los mamíferos la mayoría de las neuronas se producen de forma indirecta a través de células progenitoras intermedias, que se agrupan en la denominada zona subventricular – “la cuna de las neuronas” – exclusiva del cerebro de los mamíferos. Este proceso para generar nuevas neuronas, aunque más lento, permitió una amplificación exponencial de la producción de neuronas nuevas que impulsó la evolución de la corteza cerebral.

Hasta ahora se desconocían los mecanismos que regularon esta expansión de la corteza cerebral desde las tres capas de los reptiles y aves a las seis capas de los mamíferos. El equipo de científicos ha dado un paso muy importante precisamente para comprender, tanto a nivel celular como genético, cómo tuvo lugar esta evolución, fundamental para dotarnos de características únicas.

En concreto, han identificado por primera vez una señal molecular clave para la expansión de la corteza cerebral y la adquisición de su compleja arquitectura en los mamíferos (neocorteza). Este hallazgo se hace aún más importante porque demuestra que esta evolución no se debió a la aparición de nuevos genes, como se ha sugerido recientemente, si no a la regulación fina de mecanismos genéticos ya existentes en reptiles, que son comunes en todos los amniotas.

Una «rotonda» nos hace tener más cerebro

La expresión de la llamada proteína rotonda es clave 

en la creación o no de nuevas y variadas neuronas

Fue la regulación de los niveles de actividad de una vía de señalización altamente conservada, la del gen Robo (abreviatura de Roundabout, en inglés “rotonda”), la que hizo posible el cambio en la forma de generar nuevas neuronas, pasando de una neurogénesis directa y poco ineficaz a otra indirecta, mucho más productiva.

Organoides cerebrales

Mientras que la neurogénesis directa, propia de reptiles y aves, limita el número de neuronas nuevas y, por tanto, el tamaño de la corteza cerebral, la aparición de la neurogénesis indirecta permitió la producción de un volumen de neuronas sin precedentes. Esto se logró con la disminución de la expresión del gen Robo durante la evolución de los amniotas, como mecanismo primario que impulsó la expansión y la complejidad de la corteza cerebral a lo largo de la escala evolutiva.

El equipo ha utilizado experimentos de ganancia y pérdida de función génica en embriones de ratones, pollos y serpientes, y también en organoides cerebrales humanos, para demostrar que los niveles bajos del gen Robo, combinados con niveles altos del gen Dll1, son necesarios y suficientes para conducir a la neurogénesis indirecta que permitió el desarrollo de la corteza cerebral cada vez más grande y compleja de los mamíferos. Además, han comprobado experimentalmente en serpientes y aves que la disminución de la señal de Robo y la potenciación de Dll1 recapitula este proceso evolutivo, dando lugar a la formación de células madre que solo se forman en el cerebro de mamíferos, y que son necesarias para la neurogénesis indirecta, también exclusiva de mamíferos.

En este estudio han colaborado investigadores de la Universidad de Ginebra (Suiza), el Instituto Max Planck (Alemania) y las Universidades de Stanford y Thomas Jefferson (EE. UU.).

Célula glial radial

Entendemos por glía o células gliales a aquel conjunto de células derivadas del epitelio embrionario que recubren el sistema nervioso y forman una red de soporte, protección, nutrición y mantenimiento de las neuronas.

Una célula glial radial es una célula con forma bipolar que abarca todo el ancho de la corteza en el desarrollo del sistema nervioso central (SNC) y que sirve como progenitor primario capaz de generar neuronas, astrocitos y oligodendrocitos.

La glía radial sirve como camino o guía para las neuronas durante el desarrollo fetal. Dicha guía se produce debido a la interacción de glía y neurona, a través de un proceso de atracción a nivel químico y al papel de la glía a la hora de promover el crecimiento y migración de las fibras nerviosas.

Sin embargo, ese papel se ve reducido con el paso del tiempo: una vez producida la migración de las neuronas de la corteza hacia su posición final y una vez que dejan de nacer nuevas neuronas en la mayoría de áreas del sistema nervioso, su papel pasa a centrarse en dar soporte a la red neuronal.

La glía radial también se ha relacionado con la propia generación y síntesis neuronal: se ha observado que pueden actuar como progenitoras de otras células tales como neuronas. Dicha neurogénesis se encuentra vinculada especialmente a la infancia, pero se sospecha su implicación en el nacimiento de nuevas células nerviosas en el cerebro adulto en las pocas áreas en que se ha detectado – en el hipocampo y en el bulbo olfatorio – es donde más se ha observado.

Asimismo, se han relacionado con la recuperación de algunas funciones tras la presencia de lesiones cerebrales, y se ha observado su vinculación con procesos como la poda sináptica y neuronal que se produce durante el crecimiento.

Se ha visto que las células gliales también tienen un muy importante papel a la hora de generar una red cerebrovascular compleja, funcional y estable en el cerebro, especialmente en los inicios de la vida pero también durante todo el ciclo vital. En experimentos con ratones se observó que su inhibición genera una degradación de la red de vascularización cerebral y el metabolismo del cerebro, algo que facilita en gran medida la aparición de neuro-degeneración.

A igual que el resto de células gliales, la glia radial también tiene como importante papel sustentar y mantener con vida a las neuronas que las rodean, facilitando su crecimiento y nutriéndolas.

Français : Apparition des capacités humaines – Le néocortex

Ver :

Neurociencia

Reproducen digitalmente por primera vez un fragmento de la neocorteza cerebral

¿En qué parte del cerebro se toman las decisiones?

La madurez de nuestro cerebro

Implicación genética en el desarrollo de la inteligencia humana

La glía: las otras células del cerebro

Investigación sobre la regeneración neuronal en el cerebro

Los Terribles Efectos del Sufrimiento Infantil en el Cerebro de los Niños

Los problemas y conflictos de la infancia no siempre quedan enterrados en el pasado. Muchas de esas experiencias dejan una huella profunda en el desarrollo emocional de los niños y en sus relaciones con quienes les rodean. Sin embargo, lo que no se conocía hasta hace poco es que el sufrimiento infantil también puede afectar el desarrollo cognitivo y el volumen cerebral de los niños.

El sufrimiento encoge el cerebro de los niños para siempre

Según un estudio realizado por la investigadora Nuria Mackes, junto a un grupo de científicos del Instituto de Psiquiatría, Psicología y Neurociencia del King's College de Londres, cuyos resultados se publicaron en PNAS de enero 2020, se muestra una reducción media del volumen total del cerebro en niños rescatados de los orfanatos de la Rumanía del dictador Ceausescu. Título original del estudio : “Early childhood deprivation is associated with alterations in adult brain structure despite subsequent environmental enrichment”.

En la investigación se analizó el cerebro de niños huérfanos que vivieron años de privaciones en una institución estatal antes de ser adoptados, y se encontró que esas vivencias afectaron su estructura cerebral.

Para llegar a estos resultados, los investigadores analizaron el cerebro de 67 niños rumanos adoptados en Reino Unido que fueron sometidos a privaciones durante su estancia en orfanatos rumanos y de 21 niños ingleses adoptados en Reino Unido que no estuvieron sometidos a esas condiciones tan difíciles durante su estancia en los orfanatos.

Tras considerar diversos factores ambientales y genéticos, los resultados mostraron que los niños rumanos que vivieron experiencias difíciles durante su estancia en el orfanato tenían volúmenes cerebrales sustancialmente más pequeños que el resto de niños, sobre todo en el área frontal y prefrontal. Asimismo, presentaron coeficientes de inteligencia más bajos y síntomas de trastorno por déficit de atención e hiperactividad, probablemente relacionado con la reducción del volumen cerebral.

Los resultados del estudio muestran una reducción media del volumen total del cerebro del 8,57% aún hoy, cuando la mayoría ha superado los 20 años de edad o está cerca de hacerlo. Además, la investigación señala que el grado de reducción depende de la cantidad de sufrimiento. Por cada mes de más pasado en aquellos orfanatos, los chicos ya adultos tienen entre dos y tres centímetros cúbicos menos de masa cerebral. Más allá del menor volumen cerebral total, también se ven cambios en el volumen y grosor de diversas áreas del cerebro. Y eso que, nada más llegar a sus nuevas familias, sus condiciones materiales, emocionales y psicológicas fueron normales.

Para la investigadora Mackes, su nuevo trabajo ayuda a mostrar la base física de todo esto : la demostración de estos efectos tan profundos de las privaciones en el tamaño cerebral y la conexión de estas diferencias con un menor cociente intelectual y mayores síntomas del trastorno por déficit de atención con hiperactividad (TDAH) ofrece algunas de las pruebas más consistentes de la base neuro-biológica de los problemas provocados por el sufrimiento.

Estudio ERA – English and Romanian Adoptees

Estos niños son una sub-muestra de una mayor que se viene estudiando desde que pisaron suelo británico dentro del llamado estudio ERA. En este seguimiento, fueron revisados al llegar, a los 4-6 años, a los 11-15 años y, en 2017, cuando ya tenían entre 22 y 25 años.

Los resultados de todo este tiempo están recogidos en el artículo “Trayectorias del desarrollo neurológico y de la salud mental de niño a adulto después de la privación en la vida temprana: el seguimiento de adultos jóvenes del estudio longitudinal de adoptados en inglés y rumano”, publicado en la revista médica The Lancet de febrero 2017. Título original : “Child-to-adult neurodevelopmental and mental health trajectories after early life deprivation: the young adult follow-up of the longitudinal English and Romanian Adoptees study”.

En la primera revisión, los pequeños que habían estado menos de seis meses en un orfanato rumano ya no se distinguían de los adoptados de origen británico. Pero los que pasaron más tiempo presentaban menores habilidades cognitivas y sociales. Las diferencias se mantuvieron en la siguiente revisión. Ya de adultos, el retraso cognitivo ha desaparecido, pero han surgido otros problemas.

El principal autor del estudio, Edmund Sonuga-Burke, explica que se ven efectos tanto en ansiedad y depresión que no estaban presentes en la infancia, es como si los jóvenes que tuvieron otras dificultades relacionadas con la privación cuando eran niños desarrollaran estos problemas emocionales y parece estar relacionado con dificultades para encontrar empleo o hacer amigos.

Análisis adicional del Estudio de adopción chino británico (BCAS) : Eventos y experiencias de la vida adulta después de la adopción internacional

La investigadora Maggie Grant de la Universidad de Stirling (Reino Unido) publicó una revisión del estudio BCAS en Elsevier de agosto 2018. Título original : “Further analysis of the British Chinese Adoption Study (BCAS): Adult life events and experiences after international adoption”.

Aunque no hay muchos experimentos como el del estudio ERA, sí hay algunas investigaciones similares que ayudan a desentrañar las causas de un impacto tan duradero de la adversidad. Es el caso del British Chinese Adoption Study (BCAS), realizado con un centenar de niñas de Hong Kong adoptadas en los años 60 por familias británicas. Las instituciones de la antigua colonia británica no eran el horror de los orfanatos rumanos y eso se ha notado: la mayoría de las ya mujeres muestra pocas dificultades en la actualidad.

Es muy posible que los distintos entornos de los orfanatos expliquen, al menos en parte, los resultados diferentes de los participantes en el estudio ERA y las mujeres de la investigación BCAS.

Según la investigadora, aunque ambos estudios señalan cierta recuperación ante la adversidad ambiental temprana, hay que reconocer que incluso si los niños tuvieron experiencias positivas en sus familias adoptivas, las diferencias en sus primeras vivencias implican que cada niño – y ya de adulto – tendrá sus propios resultados.

Otros efectos del sufrimiento infantil en el desarrollo de los niños

Reducción del volumen de materia gris cortical prefrontal en adultos jóvenes expuestos a castigos corporales severos

Una investigación realizada en la Universidad de Harvard y publicada en Neuroimage de agosto 2009, cuyo objetivo fue investigar si el castigo corporal severo se asoció con alteraciones discernibles en el volumen de materia gris. Título original : “Reduced prefrontal cortical gray matter volume in young adults exposed to harsh corporal punishment”.

El castigo corporal severo (HCP) durante la infancia es un factor estresante crónico del desarrollo asociado con la depresión, la agresión y las conductas adictivas. La exposición a factores estresantes traumáticos, como el abuso sexual, está asociada con la alteración de la estructura cerebral, pero no se sabe nada sobre las posibles consecuencias neurobiológicas del HCP. El objetivo de este estudio fue investigar si el HCP se asoció con alteraciones discernibles en el volumen de materia gris utilizando morfometría basada en voxel.

Se sometieron a un escáner cerebral a 1.455 jóvenes con edades comprendidas entre los 18 y 25 años que habían recibido al menos un castigo físico al mes durante más de tres años, y también se encontró cambios en el volumen de su materia gris.

Básicamente, los niños que recibían más castigos físicos tenían menos materia gris en algunas zonas de la corteza prefrontal, una región relacionada con el control de impulsos y el comportamiento. Este efecto también repercutía en el desarrollo cognitivo y nivel intelectual de estos pequeños a largo plazo. Es decir, a más castigos y sufrimiento durante la infancia, mayor deficiencia cognitiva en la niñez y adolescencia.

Exponer a los niños a HCP severo puede tener efectos perjudiciales en las trayectorias del desarrollo del cerebro. Sin embargo, también es concebible que las diferencias en el desarrollo cortical prefrontal puedan aumentar el riesgo de exposición al HCP.

Castigo corporal por madres y Desarrollo de la capacidad cognitiva de los niños : Un estudio longitudinal de dos Cohortes de edad representativas a nivel nacional

Según un estudio realizado por expertos de la Universidad de New Hampshire, publicado en Journal of Aggression, Maltreatment & Trauma en julio 2009, se reveló que el castigo físico en la infancia está estrechamente relacionado con el cociente intelectual. Título original : “Corporal Punishment by Mothers and Development of Children's Cognitive Ability: A Longitudinal Study of Two Nationally Representative Age Cohorts”.

En la investigación participaron más de 1.500 niños de entre 2 y 9 años. Los resultados mostraron que los niños cuyas madres les castigaban físicamente mostraban un retraso en el desarrollo de su capacidad cognitiva, sobre todo si el castigo se continuaba infringiendo más allá de los 5 años.

Problemas de comportamiento después del estrés en la vida temprana : contribuciones del hipocampo y la amígdala

En un estudio realizado por el neurocientífico Jamie Hanson, de la Universidad de Pittsburgh, publicado por Biol Psychiatry en febrero 2015, revela que el estrés en la vida temprana puede comprometer el desarrollo, con mayores niveles de adversidad vinculados a problemas de conducta.

El investigador lleva años estudiando la conexión entre situaciones de estrés en la más tierna infancia y el desarrollo de psicopatologías en la adolescencia y edad adulta. Lo ha investigado en niños abandonados, en adoptados, en los maltratados o algunos niños de la calle. Piensa que cuando el cerebro es particularmente plástico, la experiencia puede tener una gran influencia. Y la ciencia apunta a que, al principio de su desarrollo, el cerebro es más plástico y moldeable.

El estrés en la vida temprana – ELS, por sus siglas en inglés – puede comprometer el desarrollo, con mayores niveles de adversidad vinculados a problemas de conducta. Para comprender el vínculo entre estrés y desarrollo del cerebro, se ha examinado dos regiones del cerebro involucradas con el funcionamiento socio-emocional: la amígdala y el hipocampo.

Se completó un rastreo manual riguroso de la amígdala y el hipocampo en tres muestras de niños que sufrían diferentes formas de ELS – es decir, abuso físico, negligencia temprana o nivel socioeconómico bajo –. Además, también se recopilaron medidas de estrés vital acumulado basadas en entrevistas con los niños y sus padres o tutores. Estas mismas medidas también se recogieron en una cuarta muestra de niños de comparación que no habían sufrido ninguna de estas formas de ELS.

Se encontraron volúmenes de amígdala más pequeños para los niños expuestos a estas diferentes formas de ELS. También se observaron volúmenes de hipocampo más pequeños para los niños que sufrieron abuso físico o de hogares con bajo nivel socioeconómico. Los volúmenes más pequeños de la amígdala y el hipocampo también se asociaron con una mayor exposición al estrés acumulativo y también con problemas de comportamiento. Los volúmenes del hipocampo mediaron parcialmente la relación entre ELS y mayores problemas de comportamiento.

Este estudio sugiere que ELS puede moldear el desarrollo de áreas del cerebro involucradas con el procesamiento y la regulación de las emociones de manera similar. Las diferencias en la amígdala y el hipocampo pueden ser una diátesis – predisposición orgánica a padecer una enfermedad – compartida para los resultados negativos posteriores relacionados con ELS.

Esta serie de investigaciones demuestra que los niños que están más expuestos al castigo físico y/o el sufrimiento durante su infancia suelen tener un desarrollo cognitivo más lento y un cociente intelectual más bajo que sus pares que no han experimentado estas vivencias.

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La primera infancia es una etapa crucial en el desarrollo vital del ser humano. En ella se asientan todos los cimientos para los aprendizajes posteriores, ya que el crecimiento y desarrollo cerebral, resultantes de la sinergia entre un código genético y las experiencias de interacción con el ambiente, van a permitir un incomparable aprendizaje y el desarrollo de habilidades sociales, emocionales, cognitivas, senso-perceptivas y motoras, que serán la base de toda una vida.

Los estudios realizados en Neurociencias – ciencias que estudian al sistema nervioso y al cerebro –, en especial aquellas investigaciones relacionadas al proceso de desarrollo cerebral, están cambiando el diálogo acerca de la atención y educación de la primera infancia, ya que padres, educadores, organismos gubernamentales y no gubernamentales empiezan a entender que la educación, principalmente en esta etapa de la vida, desempeña un papel casi protagónico en la estructuración y funcionalidad del sistema nervioso y del cerebro.

Los primeros años de vida son esenciales para el desarrollo del ser humano ya que las experiencias tempranas perfilan la arquitectura del cerebro y diseñan el futuro comportamiento. En esta etapa, el cerebro experimenta cambios fenomenales: crece, se desarrolla y pasa por periodos sensibles para algunos aprendizajes, por lo que requiere de un entorno con experiencias significativas, estímulos multi-sensoriales, recursos físicos adecuados; pero, principalmente, necesita de un entorno potenciado por el cuidado, la responsabilidad y el afecto de un adulto comprometido.

El cuidado del ambiente físico, las caricias, las conversaciones, los juegos, el afecto y las canciones, son otros elementos presentes en la relación entre padres, educadores y niños desde el nacimiento. Las relaciones interpersonales son el eje central del desarrollo infantil, ya que los niños y niñas aprenden de los adultos habilidades emocionales, sociales, cognitivas y se adaptan al entorno. Cuanto mayor sea el conocimiento que el adulto tenga acerca del proceso de desarrollo cerebral infantil, más alta será la probabilidad de actuar favorablemente para la primera infancia. 

Los estudios internacionales revelan que una cuarta parte de todos los adultos manifiestan haber sufrido maltratos físicos de niños y 1 de cada 5 mujeres y 1 de cada 13 hombres declaran haber sufrido abusos sexuales en la infancia. Además, muchos niños son objeto de maltrato psicológico – también llamado maltrato emocional – y víctimas de desatención.

Según la OMS se calcula que cada año mueren por homicidio 41.000 menores de 15 años. Esta cifra subestima la verdadera magnitud del problema, dado que una importante proporción de las muertes debidas al maltrato infantil se atribuyen erróneamente a caídas, quemaduras, ahogamientos y otras causas.

En situaciones de conflicto armado y entre los refugiados, las niñas son especialmente vulnerables a la violencia, explotación y abusos sexuales por parte de los combatientes, fuerzas de seguridad, miembros de su comunidad, trabajadores de la asistencia humanitaria y otros.

Marco de Acción y Declaración de Dakar (2000) sobre Educación para Todos

En los últimos años, varias instituciones y países en el ámbito mundial han señalado la importancia de la atención y educación de la primera infancia para lograr el desarrollo sostenible de nuestras sociedades.

Bajo este acuerdo colectivo mundial se establecieron 6 objetivos fundamentales

1) Extender y mejorar la protección y educación integrales de la primera infancia, especialmente para los niños más vulnerables y desfavorecidos.

2) Velar por que antes del año 2015 todos los niños, y sobre todo las niñas y los niños que se encuentran en situaciones difíciles y los que pertenecen a minorías étnicas, tengan acceso a una enseñanza primaria gratuita y obligatoria de buena calidad y la terminen.

3) Velar por que sean atendidas las necesidades de aprendizaje de todos los jóvenes y adultos mediante un acceso equitativo a un aprendizaje adecuado ya programas de preparación para la vida activa.

4) Aumentar de aquí al año 2015 el número de adultos alfabetizados en un 50%, en particular tratándose de mujeres, y facilitar a todos los adultos un acceso equitativo a la educación básica y la educación permanente.

5) Suprimir las disparidades entre los géneros en la enseñanza primaria y secundaria de aquí al año 2005 y lograr antes del año 2015 la igualdad entre los géneros en relación con la educación, en particular garantizando a las niñas un acceso pleno y equitativo a una educación básica de buena calidad, así como un buen rendimiento.

6) Mejorar todos los aspectos cualitativos de la educación, garantizando los parámetros más elevados, para conseguir resultados de aprendizaje reconocidos y mensurables, especialmente en lectura, escritura, aritmética y competencias prácticas esenciales.

Respecto al primer objetivo surgió la necesidad de construir políticas que permitieran que todos los niños y niñas accedan a programas de atención y educación de calidad, en un marco de igualdad de oportunidades y de desarrollo humano. Este objetivo, a su vez, se encuentra en el marco de los derechos de los niños, establecidos en la Convención de las Naciones Unidas sobre los Derechos de los Niños.

Ver:

El maltrato infantil causa daño permanente en estructuras del cerebro

Trastorno por déficit de atención e hiperactividad en niños

Depresión infantil

El maltrato y la violencia familiar afectan el desarrollo cerebral

El aislamiento social en la infancia causa disfunciones cognitivas y de comportamiento

Ansiedad y estrés en la niñez

La malnutrición afecta el desarrollo neurológico e intelectual de los niños

Desarrollo del cerebro basado en la experiencia temprana y su efecto en la salud, el aprendizaje y la conducta

Desarrollo infantil temprano