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Psicología Fisiológica Capítulo 16: Aprendizaje y memoria: perspectivas biológicas. INTRODUCCIÓN Investigando la biología del aprendizaje y la memoria esclarecemos notablemente la mayoría de temas tratados hasta ahora, debido a que casi todos los aspectos de la conducta se ven afectados por el aprendizaje: cómo percibimos, los actos motores hábiles que realizamos, nuestras motivaciones y la forma en que alcanzamos las metas. Se ha dicho que todos los aspectos de la conducta específicamente humanos son aprendidos: el lenguaje que hablamos, como vestimos, los alimentos que comemos y cómo los comemos. Es cierto que como seres humanos aprendemos mucho y que somos moldeados por lo que aprendemos, pero los animales también dependen del aprendizaje. De hecho, los investigadores están quedando seriamente impresionados por la cantidad y complejidad del aprendizaje que pueden realizar incluso invertebrados bastante elementales. Para dar sentido al aprendizaje y la memoria, así como a la investigación que se les dedica, emplearemos los cuatro tipos de análisis que definimos en el Capítulo 1 y que hemos usado en capítulos anteriores. Primero describiremos el aprendizaje y la memoria, discutiendo los tipos y clasificaciones que se han demostrado útiles. En segundo lugar emplearemos una aproximación comparativa y evolutiva, inquiriendo cómo se distribuyen las capacidades de aprendizaje y recuerdo entre las especies animales y cómo pueden haber evolucionado estas capacidades. En tercer lugar consideraremos el desarrollo de la capacidad de aprender y recordar a lo largo del ciclo vital. En la última parte de este capítulo trataremos la patología de la memoria. El Capítulo 17 está dedicado al cuarto tipo de análisis considerando los mecanismos biológicos de aprendizaje y memoria Formas de aprendizaje y memoria Casi todos los animales aprenden y recuerdan, y el aprendizaje adopta muchas formas. Aprendemos cómo hacer cosas —nadar, pintar, usar cubiertos—. Aprendemos que son las cosas —un perro, una silla, la torre Eiffel— y quién son personas determinadas, de modo que podemos reconocer a un pariente, a un amigo o a un vecino por su apariencia física o el sonido de su voz. Aprendemos las relaciones entre las diferentes propiedades de los objetos cómo sabe un pequeño objeto oval de color verdoso (una aceituna), cómo huele una rosa, el tacto de la arena—. Aprendemos episodios particulares —qué ocurrió en el último fin de año, cuando fue la última vez que vimos a un amigo—. También aprendemos a no responder a los acontecimientos relativamente constantes aunque podamos percibirlos; es decir, nos habituamos a muchos estímulos visuales, auditivos y olfatorios de nuestro entorno. El estudio conductual del aprendizaje y la memoria ha avanzado de forma importante en años recientes. Esto se refleja, por ejemplo, en los estudios de condicionamiento de Mackintosh (1984) y Rescorla (1988), que interpretan el condicionamiento como aprendizaje de las relaciones y de la predictibilidad entre acontecimientos, más que como una formación de vínculos entre estímulos y respuestas. Sin embargo, este trabajo no está completo. De hecho, algunos investigadores de la biología del aprendizaje y la memoria consideran que, con el rápido avance de las neurociencias, el progreso en la comprensión de la neurobiología del aprendizaje y la memoria pueda verse limitado principalmente por el ritmo de desarrollo de análisis conductuales apropiados. Aprendizaje asociativo Los psicólogos han categorizado los principales tipos de aprendizaje y memoria como un paso hacia la comprensión de estas conductas y de sus mecanismos biológicos. Un tipo se denomina aprendizaje asociativo porque implica al aprendizaje de asociaciones entre eventos —un estímulo y una respuesta, una respuesta y su consecuencia o entre dos o más estímulos—. Por ejemplo, en el condicionamiento clásico (también llamado condicionamiento pavloviano forma una asociación entre un estímulo inicialmente neutral y un evento. A finales del siglo pasado, Pavlov descubrió que un perro podía salivar cuando se le presentaba un estímulo auditivo o visual si el estímulo precedía a un evento que ya producía salivación. Si el experimentador hace sonar una campana inmediatamente antes de poner carne picada en la boca del perro repetición de esta secuencia unas cuantas veces hará que el sonido de la campana elicite la salivación. En el condicionamiento instrumental (o condicionamiento operante) se forma una asociación entre la conducta y su(s) consecuencia(s). El primer ejemplo aprendizaje instrumental fue el informe de Thorndike (1898) sobre gatos que aprendían a escapar de una caja problema (Figura 16-1). Un gato colocado en una pequeña caja con un pestillo interior, inicialmente realiza diversas conductas y necesita bastante tiempo para liberarse por sí mismo. Sin embargo después de varias secuencias de ensayo y error, el gato aprende a realizar adecuada y económicamente la respuesta adecuada (la respuesta condicionada) que permite la huida (el refuerzo). Un ejemplo moderno de situación de aprendizaje instrumental es un aparato de condicionamiento operante, a menudo denominado caja de Skinner. Figura 16-1 Caja problema diseñada por Edward L. Thorndike en 1898 para estudiar el aprendizaje animal. Aprendizaje no asociativo El aprendizaje asociativo contrasta con el aprendizaje no asociativo, que implica experiencia con un solo estímulo o con dos estímulos que no tienen necesariamente una relación temporal. Tres tipos de aprendizaje no asociativo son la habituación, la sensibilización y la impronta La mayoría de los aprendizajes implican componentes asociativos y no asociativos. Habituación La habituación se refiere a la disminución en la respuesta a un estímulo a medida que se repite (y cuando la disminución no puede ser atribuida a adaptación sensorial o fatiga motora). De este modo, un animal responde cada vez con menos fuerza a golpecitos uniformes suaves sobre su cuerpo, aunque el registro de los nervios sensoriales muestre que se elicitan impulsos aferentes y aunque los músculos no estén fatigados. En la Figura 16-2 se presenta un ejemplo de habituación en un sujeto humano. Los estudios conductuales sobre la habituación muestran que sigue varias reglas, incluyendo las siguientes: 1. Cuanto más débil sea un estímulo, más rápidamente disminuye la amplitud de la respuesta. 2. Si el estímulo no se presenta durante un período de tiempo suficientemente grande, la respuesta se recupera espontáneamente. 3. La habituación a un estímulo puede causar habituación, al menos parcial, a un estímulo similar. La habituación puede acompañarse de asociación. Por ejemplo, el sujeto puede aprender que los golpecitos suaves no tienen consecuencia en una situación determinada Es decir, el estímulo habituado puede llegar a asociarse con un contexto estimular ambiental específico. El aprendizaje asociativo también puede ser afectad: por la habituación. Si un estímulo ya ha sido habituado, es difícil formar una nueva asociación con él, dentro del mismo contexto. Estas son algunas de las formas en que los aprendizajes asociativo y no asociativo pueden asociarse en situaciones de aprendizaje naturales y de laboratorio. Deshabituación y sensibilización Cuando se ha habituado una respuesta, un estímulo fuerte (del mismo tipo o incluso de otra modalidad sensorial) a menudo provocará que la respuesta a presentaciones sucesivas del estímulo habituado incremente notablemente su amplitud; puede incluso llega: a ser mayor que la respuesta inicial antes de la habituación (Figura 16-31. Este incremento en la amplitud de la respuesta respecto al nivel de línea base se denomina deshabituación, indicando que la habituación ha desaparecido. Algunos investigadores han sugeridoque este fenómeno se describe más adecuadamente como sensibilización por varias razones. Por una parte, incluso una respuesta que no haya sido habituada puede incrementar su amplitud después de un estímulo fuerte. Además, una respuesta habituada puede alcanzar una amplitud mayor que antes después de un estímulo fuerte en vez de recuperar su amplitud prehabituación. Los experimentos recientes con Aplysia en desarrollo han mostrado que la deshabituación aparece claramente antes que la sensibilización, lo que indica que se trata de dos fenómenos separados (Carew, 1988). Dos características especiales de la sensibilización son las siguientes: 1. Cuanto mayor sea el estímulo, más probable es que produzca sensibilización. 2. Con repetidas presentaciones del mismo estímulo sensibilizador, éste tiende a perder su efecto; es decir, existe habituación de la sensibilización. Impronta En la vida de muchas especies precociales se da un sorprendente tipo de aprendizaje temprano: los animales jóvenes comienzan a seguir al primer objeto relativamente grande en movimiento que ven, y parecen estar contentos cerca del objeto y asustados o ansiosos si se apartan de él. De este modo el pollito normalmente sigue y permanece cerca de la gallina, y el cordero cerca de la oveja. Este tipo de aprendizaje se denomina impronta filial o troquelado. La impronta filial es una forma de aprendizaje en que los animales precociales en sus primeros días aprenden a aproximarse y seguir al primer objeto relativamente grande que ven en movimiento. (Recuérdese que los animales precociales nacen en un estadio relativamente avanzado de desarrollo, mientras que los animales altriciales nacen en un estadio relativamente temprano.) Está claro que la impronta es una forma de aprendizaje ya que los animales jóvenes serán improntados por cualquier objeto grande en movimiento, ya sea una gallina, un carro de juguete o una persona, y es necesaria la experiencia con ese objeto para que se dé el aprendizaje. Además, existe un período crítico de sólo unos días durante el cual puede ocurrir la impronta filial; si no se permite a los animales jóvenes ver ningún objeto móvil grande durante este tiempo, la impronta no se producirá más adelante. Lina vez que un animal joven se ha improntado por un objeto, tiende a evitar otros objetos móviles grandes. Aunque la impronta normalmente ayuda al joven a asegurar la protección de su madre y evitar animales potencialmente peligrosos, se produce aunque el objeto no responda en ningún modo al joven animal. Por tanto se trata de aprendizaje no asociativo. La impronta filial ocurre de forma más bien rápida y es duradera. Debido a estas características, algunos investigadores han elegido la impronta como situación en la que estudiar los mecanismos del aprendizaje. Veremos en el Capítulo 17 que la impronta filial da lugar a cambios medibles en la neuroquímica y la anatomía del cerebro (Horn, 1985). Hay otro tipo de impronta también importante biológicamente. Es la impronta sexual, donde la experiencia temprana influye en la elección de una pareja más adelante en la vida (Bateson, 1983a). La impronta sexual aparece más tarde que la impronta filial y se adquiere durante un largo período de tiempo (Vidal, 1980). Se ve afectada por las experiencias de los animales jóvenes con otros animales, especialmente con sus hermanos y su madre. En algunas especies el proceso de la impronta sexual se produce de forma algo distinta en machos y hembras. La impronta sexual aparece tanto en animales altriciales como precociales, y suele valorarse en la madurez sexual. Si un pájaro o un roedor se juntan con miembros de otra línea o especie, los efectos de la impronta sexual pueden ser lo suficientemente intensos como para inducirle a intentar aparearse con un animal de la otra especie (Bateson, 1983b; d’Udine y Alleva, 1983). La impronta sexual no es el único tipo de aprendizaje que influye sobre la elección de pareja. Se ha visto que los animales seleccionan parejas ligeramente diferentes de aquellos con los que crecen. Bateson (1983b) ha sugerido que la diferencia óptima que busca un animal en una pareja está determinada conjuntamente por la habituación, que hace algo menos atractivos a los animales altamente familiares, y por la impronta sexual, que restringe la elección a miembros de la misma especie. Aprendizaje representacional: memorias versus hábitos En relación con la conducta y con los mecanismos neurales, varios investigadores del aprendizaje y la memoria han enfatizado recientemente la distinción entre las memorias que implican representaciones mentales y las que no las implican. Recordar la cara o la voz de un amigo o lo que ocurrió la última Nochevieja son ejemplos de memoria representacional. Los animales pueden formar estas memorias, como muestran las valoraciones cuidadosas Representaciones separadas mantenidas en la memoria pueden más tarde integrarse y emplearse como bases para acciones nuevas. En contraste con este aprendizaje representacional, aprendizajes como nadar o incluso solucionar ciertos tipos de rompecabezas implican hábitos que algunos sujetos describen como algo parecido a «estar en los músculos», es decir, casi automáticos. No pueden explicar cómo son capaces de realizar una hábil conducta aprendida y pueden incluso sorprenderse de su propia ejecución. En el siglo pasado, psicólogos como William James distinguían entre hábitos y memorias. Algunos psicólogos recuperan esta distinción, según la cual los hábitos son lazos de estímulorespuesta que se adquieren automáticamente, y a menudo gradualmente, a través de varias contingencias de estímulo-respuesta-refuerzo. Las memorias, por otra parte, son representaciones cognitivas; se adquieren a menudo rápidamente, y su adquisición no requiere satisfacción de motivaciones. Se dice que los hábitos implican saber cómo, mientras que las memorias implican saber qué. Algunas distinciones propuestas recientemente se solapan con la distinción entre memoria y hábito. Una de ellas es entre conocimiento procedimental y conocimiento declarativo: una persona muestra conocimiento procedimental al ser capaz de realizar una tarea (que puede ser verbal), mientras que muestra conocimiento declarativo siendo capaz de describirla. Otra distinción es la realizada entre memoria semántica y memoria episódica. La memoria semántica es memoria generalizada, como saber el significado de una palabra sin saber dónde o cuando se aprendió. Se muestra memoria episódica al recordar un incidente particular o al relacionar un recuerdo con un momento y un lugar determinados (como recordar donde y cuando vimos por última vez a un amigo). La Tabla 16-1 resume las distinciones entre hábitos memorias y relaciona parejas de términos. Un determinado procedimiento de entrenamiento puede producir un hábito o una memoria, o ambos a la vez. Por ejemplo, muchos investigadores dicen que el condicionamiento clásico provoca lazos de estímulo y respuesta reflejos e inconscientes. Otros dicen que este condicionamiento sólo en raras ocasiones se produce automáticamente y sin conocimiento consciente en humanos adultos. La evidencia experimental indica que ambos tipos de aprendizaje pueden darse durante el condicionamiento. Wickens (1938, 1939,1943a. b) realizó una serie de experimentos condicionando sujetos humanos en los que un sonido era seguido por una descarga eléctrica en el dedo medio. (En la terminología del condicionamiento, el sonido era el estímulo condicionado [EC] y la descarga era el estímulo incondicionado [El].) En una serie de experimentos, la mano de la persona se colocaba con la palma hacia abajo sobre una superficie con el dedo medio en un electrodo. En pocos ensayos, la persona aprendía a extender el dedo medio cuando sonaba el EC, evitando así la descarga. Entonces las manos se volvían de modoque el dorso del dedo descansaba sobre el electrodo. En la mayoría de sujetos al comenzar la serie de nuevos ensayos, el dedo tendía a flexionarse con la presentación del EC en vez de extenderse como en la serie de entrenamiento. Esto se consideró evidencia de que los sujetos habían adquirido una representación de la situación y evitaban la descarga, sin estar condicionados a una respuesta muscular de extensión. Sin embargo, en todos los experimentos, al menos un sujeto durante las series de test producía inicialmente una respuesta condicionada con el mismo grupo muscular que en las series de entrenamiento, presionando firmemente el dedo en el electrodo cuando sonaba el EC. Un sujeto realizó este comentario después del experimento: «... ocurría una cosa divertida cuando oía el sonido las primeras veces [en los ensayos de test]. Primero el dedo bajaba tanto como podía... y luego subía rápidamente... el dedo actuaba de este modo solo» (Wickens, 1939, p. 335). Parece que en esta situación la forma predominante de aprendizaje era la memoria representacional, pero también se producían ciertos establecimientos de hábitos inconscientes y automáticos. Existe evidencia de que las capacidades para formar hábitos y memorias representacionales maduran en momentos diferentes y que emplean circuitos neurales algo distintos; consideraremos esta evidencia en secciones posteriores. Veremos cómo en algunos trastornos del sistema nervioso las memorias representacionales y los hábitos se afectan de manera diferente. Fases temporales de la memoria Los términos aprendizaje y memoria se asocian a menudo de modo que parecen implicarse mutuamente. No podemos estar seguros de que se haya producido un aprendizaje a menos que una memoria pueda elicitarlo en algún momento posterior. (Aquí empleamos «memoria» en el sentido habitual de cualquier cosa que demuestre que se ha producido aprendizaje, y no en el sentido más especializado de «memoria representacional") Sin embargo, aunque podamos demostrar que se ha producido un aprendizaje esta observación no garantiza que la memoria para el material aprendido pueda ser recuperada en el futuro. Aunque exista memoria a corto plazo, puede no haberse formado memoria a largo plazo, o ésta puede decaer con el tiempo o deteriorarse lesiones cerebrales, o el sujeto puede estar temporalmente en un estado particular cular en el que no pueda recuperar una memoria determinada Las memorias más breves se denominan icónicas (de la palabra griega para «imagen»). Un ejemplo sería nuestra impresión de una escena que se ilumina sólo durante un momento. Se puede ser capaz de captar una parte de la imagen, pero el resto se desvanece en segundos. (Una memoria auditiva muy breve se denomina «ecóica», como si aún pudiésemos percibir su sonido en nuestros oídos.) Se cree que estas memorias breves reflejan la actividad de retenes sensoriales, es decir, la continuación de la actividad neural sensorial (ver Figura 16-4). Las memorias a corto plazo son algo más duraderas que las memorias icónicas. Por ejemplo, supongamos que queremos llamar a una persona por teléfono empleando un número que no hemos usado nunca antes. Miraremos el número y, si nada nos distrae o interrumpe, lo marcaremos correctamente. Habremos empleado una memoria a corto plazo del número de teléfono. Pero si la línea está ocupada, y queremos volver a llamar un minuto más tarde, puede que tengamos que mirar el número otra vez, a menos que hayamos estado repitiéndolo durante la espera. Si repetimos o empleamos el número, permanecerá en la memoria a corto plazo a menos que realicemos alguna otra actividad. Desafortunadamente, no hay consistencia entre los investigadores de diversos campos en el empleo de la etiqueta de memoria a corto plazo. Los psicólogos fisiológicos y biólogos lo suelen emplear para referirse a memorias no permanentes pero que tardan minutos u horas en desvanecerse; algunos investigadores han empleado el término memoria a corto plazo para referirse a memorias que duran unos cuantos días. Sin embargo, los investigadores que estudian la conducta verbal humana usualmente restringen el término a me morías que duran entre segundos y minutos, en caso de no permitirse la repetición. Como ejemplo de memoria que dura algo más que la de corto plazo supongamos que conducimos hacia la escuela o el trabajo y aparcamos el coche en un lugar distinto cada día. Si las cosas van bien, cada tarde recordaremos dónde hemos aparcado el coche por la mañana, pero difícilmente nos acordaremos de dónde aparcamos el coche ayer o una semana antes. Es un ejemplo de lo que a veces se denomina memoria a medio plazo, es decir una memoria que dura más que la memoria a corto plazo pero que aún está le: de ser permanente. Más allá de las memorias que duran horas están las que duran semanas meses y años; éstas se denominan memorias a largo plazo. Muchas memorias que duran días o semanas sin embargo llegan a hacerse más débiles y pueden incluso desvanecerse completamente con el tiempo, por lo que algunos investigadores también emplean el término memoria permanente para designar las memorias que parecen continuar sin declinar durante el resto de la vida de un organismo, o al menos mientras permanezca con buena salud. El hecho de que algunas memorias duren sólo segundos y otras meses, no es una prueba de que las memorias a corto plazo estén basadas en mecanismos biológicos distintos de los de las memorias a largo plazo. Establecer estas memorias están basadas en procesos iguales o diferentes es un reto para los científicos. Y como veremos, existen buenas razones —clínicas y experimentales— para concluir que en el almacenamiento de memoria a corto y a largo plazo subyacen procesos biológicos distintos. Procesos de memoria Los psicólogos que estudian el aprendizaje y la memoria sugieren que parece requerirse varios procesos sucesivos para garantizar el recuerdo de un acontecimiento pasado: estos son la codificación, la consolidación y la recuperación (ver Figura 16-51). La información original debe penetrar en los canales sensoriales y ser codificada rápidamente de forma que pase a la memoria a con plazo. Parte de esta información se consolida entonces en el almacén a largo plazo. Algunos psicólogos cognitivos mantienen que no existe una diferencia esencial entre los almacenes a corto y a largo plazo; indican que la información procesada más profundamente se almacena más tiempo. Otros sostienen que el almacenamiento se logra mediante procesos neurales diferentes en los almacenes a corto y a largo plazo. Finalmente tenemos los procesos de recuperación. Los investigadores, con estas etapas en mente, han intentado encontrar en sujetos normales ejemplos concretos de fallo del recuerdo que impliquen fallos de codificación, de consolidación o de recuperación, y trastornos patológicos de memoria que impliquen selectivamente a uno de estos procesos principales. Aproximación comparada y evolutiva al aprendizaje Existe gran especulación sobre la evolución de las capacidades de aprender y recordar, pero es imposible realizar investigaciones directas sobre este aspecto, al no poder valorar la conducta de animales ya extinguidos. Se pueden comparar las capacidades de aprendizaje y memoria de especies existentes —entre las que hay algunas más primitivas por mantener un mayor parecido con sus ancestros— aunque ésta no es una ruta directa al pasado. En los párrafos siguientes, veremos que no se trata de una tarea fácil. Al igual que es difícil, si no imposible, diseñar un test de inteligencia «acultural» para los seres humanos, también lo es elaborar pruebas para los animales que no favorezcan las capacidades sensoriales y/o motoras de determinadas especies en detrimento de otras. El problema se ha complicado aún más, yaque recientes investigaciones muestran que animales relativamente simples son capaces de gran variedad de aprendizajes, lo que no se sospechaba hace pocos años (Carew y Sahley, 1986). En parte, estos descubrimientos proceden de intentos de emplear «sistemas simples» para investigar los procesos neurales básicos implicados en el aprendizaje y la formación de la memoria. De este modo el aprendízaje asociativo se ha observado en el molusco Aplysia, y se ha visto condicionamiento complejo en la babosa. Por otra parte, el aprendizaje de muchos tipo de animales parece estar restringido a determinadas combinaciones de fenómenos y puede no incluir otras relaciones. La amplia distribución del aprendizaje en el reino animal ha sugerido implicaciones sobre la evolución de capacidades de aprender y recordar, y de las restricciones en estas capacidades. Discutiremos brevemente estas implicaciones para la evolución. Distribución de las capacidades de aprendizaje entre clases de animales El aprendizaje no asociativo parece estar ampliamente extendido en el reino animal. Los animales simples con pequeños sistemas nerviosos se habitúan rápidamente a la repetición de estímulos leves y muestran también sensibilización a estímulos fuertes. Además, los cursos temporales y otras características de la habituación y la sensibilización son similares en una lombriz de tierra, en un molusco o en un mamífero. Algunos investigadores han informado sobre aprendizaje no asociativo incluso en paramecios, animales unicelulares que carecen de sistema nervioso. Parece que algunos tipos de aprendizaje y memoria se observan en todos los animales. Hasta hace poco se creía que el aprendizaje asociativo tenía en el reino animal una distribución más restringida que el aprendizaje no asociativo. Por ejemplo, la Aplysia se ha empleado durante muchos años para investiga: mecanismos neurales de la habituación, y los investigadores buscaron en vano evidencia de aprendizaje asociativo, hasta que se descubrió en 1980. Durante mucho tiempo se buscaron indicios de aprendizaje en la mosca de la fruta Drosophila, para intentar relacionarlo con factores genéticos, muy conocidos en Drosophila, hasta que en 1974 los investigadores anunciaron un entrenamiento miento con éxito en estos animales. La primera evidencia de condicionamiento en la babosa se presentó en 1975. Parte de la dificultad para poner de manifiesto la capacidad de una especie para aprender y recordar proviene de que estas capacidades pueden ser altamente específicas. Recientemente se ha demostrado que ciertas especies pueden aprender bien asociaciones determinadas, aunque sean muy deficientes en otras tareas que no parecen más difíciles. Las evidencias sobre esta especificidad se han acumulado a partir de los años sesenta, y han llevado a dos conceptos sucesivos y bastante distintos. Primero apareció el concepto de limitaciones genéticas del aprendizaje, que fue muy empleado entre los años sesenta y ochenta. Esta formulación sostiene que los factores típicos de especie restringen los tipos de aprendizaje que puede lograr una especie, o al menos los que logra rápidamente. Por ejemplo, las abejas aprenden rápidamente a ir a un punto concreto de alimentación en un horario de 24 horas, que es el producido en la naturaleza, pero no pueden aprender a ir con un horario de 8 o 12 horas. Las aves de algunas especies no aprenden el patrón de marcas e incluso el color de sus huevos aunque vuelvan a ellos de forma reiterada aunque aprenden a reconocer a sus crías individualmente en los tres días posteriores al nacimiento. Este es el momento en que los pollitos comienzan caminar alrededor, planteando el problema de confundirse con los de otro nido. La interpretación de estas observaciones cambió en los años ochenta. En lugar de suponer que los genes de ciertas especies limitan su capacidad general de aprendizaje, haciéndolas selectivamente estúpidas, algunos investigadores sostienen que es más probable que las habilidades específicas para aprender y recordar evolucionen cuando sean necesarias (por ejemplo, Gould, 1986; Jenkins, 1984). El hecho de que aprendizaje y memoria estén tan extendidos en las especies animales apoya los intentos de estudiar sus mecanismos básicos en animales con sistemas nerviosos relativamente simples. Abordaremos esta aproximación de sistemas simples en el próximo capítulo viendo algunos de los descubrimientos que ha generado. Comparación de la capacidad de aprendizaje entre especies Una reciente revisión de aprendizaje e inteligencia entre especies llevó a las siguientes conclusiones (Rosenzweig y Glickman, 1985); 1. El aprendizaje no asociativo y ciertos tipos de aprendizaje asociativo (condicionamiento clásico e instrumental) aparecen en los vertebrados, y entre los invertebrados de forma común en artrópodos y moluscos, y quizás en algún otro phyllum. 2. El aprendizaje cognitivo (formación de «memorias» en el sentido en que William James empleaba la palabra) existe en los primates y en algunos otros mamíferos, aunque quizás no en todos. También se produce en especies de otros phyllums con un gran encéfalo, como los cefalópodos. 3. Para la conducta individual y para la evolución pueden ser importantes tanto diferencias cualitativas como cuantitativas en las capacidades de aprendizaje y recuerdo. 4. Las investigaciones recientes parecen apoyar la hipótesis formulada por algunos investigadores de que las capacidades cognitivas complejas concretas se hallan sólo en determinadas especies seleccionadas. Estas conclusiones están basadas en el trabajo de muchos psicólogos que han intentado, desde comienzos de este siglo, comparar las capacidades de aprendizaje de diferentes especies. Se dieron cuenta de que si lograban establecer comparaciones válidas de la capacidad de aprendizaje, contribuirían no sólo al conocimiento de la distribución de las capacidades de aprendizaje y recuerdo en el reino animal, sino también a la comprensión de la evolución de estas capacidades, y a relacionar la inteligencia con medidas del encéfalo tales como su peso. Formación de esquemas de aprendizaje Para comparar las capacidades de aprendizaje de diferentes especies, el estudio de la formación de esquemas de aprendizaje (Harlow, 1949) fue un intento de encontrar un test de inteligencia que se pudiese emplear de forma general entre los animales. Esencialmente, los esquemas de aprendizaje se forman cuando se proporcionan a un animal -un mono, por ejemplo— unos 300 problemas seguidos, basados en el mismo principio. Por ejemplo, el animal puede ser entrenado a elegir un elemento de un par de objetos (círculo versus triángulo) que el experimentador ha designado arbitrariamente como correcto (Figura 16-6). Este problema se denomina problema de discriminación de objeto. Cada vez que el mono elige el objeto correcto, se le da un poco de comida. Después de varios ensayos, el mono domina este problema, y entonces se le proporcionan un par de objetos, y debe aprender de nuevo cual es el correcto. Después de cientos de problemas correctos de este tipo, cada uno con diferentes pares de objetos, el mono puede solucionar un nuevo problema muy rápidamente. Si se recompensa su elección en el primer ensayo, mantiene su elección y no comete ningún error; si no se le recompensa, cambia al otro objeto y posteriormente nunca se equivoca. Si se observan estos monos después de los primeros 300 problemas, su brillante ejecución parece intuitiva _ pero sabemos que está basada en un aprendizaje lento y acumulativo. Además de ofrecer un test de inteligencia animal de aplicación general formación de esquemas de aprendizaje parece ser también un test válido en humanos: la mejora en la ejecución de un grupo de problemas similares en niños estaba relacionada con su inteligencia, valorada con un test de CI (Harter,1965). Se recogieron de varias fuentes los resultados de la formación de esquemas de aprendizaje en diversas especies de mamíferos. Los resultados mostraron importantes diferencias interespecíficas, y la ordenación de las especies coincidía en general con el estatus filogenético. Aunque estos descubrimientos se han replicado ampliamente, los críticos señalan que los distintos estudios originales no eran estrictamente comparables. Los experimentadores han empleado gran variedad de métodos para entrenar y valorar a sus sujetos por ejemplo, proporcionan distinto número de ensayos por problema, afectando do así la rapidez con la que los animales mejoran sus realizaciones de esquemas de aprendizaje. Estas críticas dudan de la posibilidad de comparar las capacidades de diferentes especies. En un intento de obtener la máxima evidencia posible sobre esquemas de aprendizaje, Passingham (1981) buscó los mayores conjuntos de resultados disponibles para diferentes especies en los que se hubiesen empleado exactamente los mismos métodos de entrenamiento. Encontró informes sobre experimentos empleando seis ensayos por problema en el mono rhesus, el mono ardilla, el tití, el gato, el gerbo, la rata y la ardilla. La tasa más rápida de mejora entre estas especies era la del mono rhesus. Las tres especies de primates aprendían más rápidamente que el gato, y el gato superaba a los roedores. Los resultados parecen apoyar la existencia de diferencias en «aprender a aprender» y en inteligencia entre mamíferos. Persiste la cuestión de que en todos estos experimentos se emplea discriminación visual, lo que puede haber dado ventaja a la agudeza visual y la discriminación del color de los primates. Para abordarla, podemos preguntarnos 1) si existen diferencias significativas en la formación de esquemas de aprendizaje entre especies de primates y 2) si se dan en diversas especies en las que la discriminación visual está entre las capacidades sensoriales destacadas Empleando la primera aproximación, Shell y Rioppelle (1958) estudiaron formación de esquemas de aprendizaje en tres especies de monos platirrinos empleando la misma metodología experimental para las tres especies. Obtuvieron significativas diferencias entre especies: el mono araña mejoraba más rápidamente que los cébidos, y éstos más rápidamente que los monos ardilla. Empleando pistas espaciales simples y de brillos que estaban entre las capacidades sensoriales de todos los sujetos, Riddell (1979) obtuvo una medida de la flexibilidad en inversión del aprendizaje. Encontró una mejora progresivamente mayor según estudiaba ratas, musarañas, monos ardilla, cébidos y personas. A partir de estos y otros descubrimientos, la mayoría de investigadores están de acuerdo en la existencia de diferencias significativas en la capacidad de aprendizaje entre las especies. Evolución del aprendizaje y de la inteligencia A partir de nuestra revisión de aspectos comparados del aprendizaje y de la inteligencia, podemos apuntar algunas conclusiones tentativas sobre la posible evolución de estas capacidades. Hemos visto en capítulos anteriores que los animales «inferiores» o más simples tienen capacidades sensoriales y motoras específicas adaptadas a sus nichos ambientales concretos. A veces estas capacidades son agudas y precisas, como la habilidad de las abejas para distinguir patrones de flores (aunque su percepción de la forma no es tan aguda como la nuestra) y de colores (incluyendo algunos de la porción ultravioleta del espectro que nosotros no podemos ver). Las capacidades de aprendizaje de estos animales pueden ser buenas en algunos aspectos pero restringidas en otros, en comparación con las capacidades de aprendizaje más generales de los animales más complejos. Ya se ha mencionado un ejemplo de esta especificidad: la capacidad de las abejas para aprender a ir a un lugar concreto para buscar alimento en un horario de 24 horas pero no en horarios de 8 o 12 horas. Estos horarios más cortos no existen en el mundo de las abejas. Se ha dicho que el aprendizaje y la inteligencia evolucionaron por el valor para la supervivencia de ser capaz de predecir acontecimientos ambientales. Un animal que pueda predecir dónde es probable encontrar alimento en su entorno tendrá ventaja sobre el que se desplace aleatoriamente en busca de comida; un animal que pueda anticipar que una respuesta concreta a un estímulo determinado va seguida de dolor tendrá menos probabilidades de lesionarse. Debido a esto, un teórico hipotetiza que la capacidad para formar asociaciones «evolucionó muy pronto y demostró ser tan poderosa como mecanismo predictivo que han surgido numerosas mejoras en solución de problemas a partir de las indudables mejoras en la calidad del procesamiento sensorial y en la variabilidad y habilidad de las respuestas motoras disponibles» (Macphail, 1985, p. 285). Esto presupone que tanto los circuitos neurales como los fenómenos sinópticos específicos que subyacen al aprendizaje y al almacenamiento de memoria son los mismos en todos los animales con sistema nervioso, pero ninguno de estos supuestos es imprescindible. Los examinaremos a continuación. Para formar un vínculo asociativo, la información de diferentes clases a asociar debe estar disponible en las mismas neuronas o al menos en neuronas muy cercanas, lo que no suele ocurrir. Se ha sugerido más bien que los animales más simples desarrollaron circuitos específicos en los que se pudiesen formar tipos específicos de asociaciones, y que durante el curso de la evolución posterior estos circuitos específicos fueron empleados de modo más general y plástico en los animales superiores (Rozin, 1976a). Esto es consistente con la hipótesis ya mencionada a partir de estudios comparados de conducta animal de que las capacidades específicas para aprender y recordar habrían evolucionado cuando tuvieran valor de supervivencia. Gran parte de la evolución del aprendizaje y la inteligencia probablemente consistió en primer lugar en el desarrollo de sistemas precisos y elaborados para manejar situaciones específicas y posteriormente en la liberación de estos sistemas de su contexto restringido. En otras palabras, los circuitos concretos que evolucionaron para enfrentarse a problemas concretos (como la constancia del tamaño en la percepción o la memoria para la localización de alimento) fueron inicialmente accesibles solo para aquellos sistemas de input y output para los que estaban diseñados. Con en la evolución algunos de estos sistemas se conectaron con otros: se convirtieron así en componentes de una jerarquía, pudiendo emplearse más ampliamente. Además, los circuitos que tuvieron éxito en un contexto concreto probablemente sirvieron como modelos para circuitos en sistemas relacionados. Esto explica la estructura modular de la corteza cerebral, en la que circuitos básicos similares están replicados muchas veces para entrar en diversas redes. Esta replicación múltiple de unidades básicas en los cerebros complejos es una de las causas de incremento del tamaño encefálico con la evolución, como vimos en el Capítulo 3. Aproximación evolutiva al aprendizaje y la memoria Los cambios en las capacidades de aprendizaje y recuerdo a lo largo de la vida son importantes para comprender la conducta en diferentes edades y para proporcionar pistas sobre los mecanismos neurales del aprendizaje y la memoria. Tanto los niños como las personas mayores presentan problemas característicos de memoria, y se han realizado intentos recientes para mostrar las relaciones entre estos problemas en ambos extremos de edad. Los estudios ontogenéticos del aprendizaje y la memoria se están realizando en gran variedad de especies, abarcando desde los humanos y otros mamíferos hasta los moluscos. Aparición sucesiva de habituación, deshabituación y sensibilización en Aplysia El moluscoAplysia ha demostrado desde los años sesenta ser un sujeto excelente para estudiar los mecanismos neurales de la habituación y la sensibilización. El psicólogo Thomas Carew (1988) ha mostrado actualmente que 1a Aplysia sirve también para investigar la emergencia durante el desarrollo de diferentes formas de aprendizaje y de sus mecanismos neurales. Las Aplysia más jóvenes que pueden emplearse para experimentos conductuales han de tener unos 45 días de edad (estadio 9 de su desarrollo), aunque sólo miden 1 mm de longitud. En esta etapa ya muestran habituación, pero sólo si el estímulo se repite en breves intervalos de hasta 1 segundo. A medida que madura la Aplysia, los estímulos pueden espaciarse cada vez más, produciendo habituación. En el estadio 9, no pueden provocarse deshabituación ni sensibilización. Pocos días más tarde, en el estadio de desarrollo 10, la Aplysia puede habituarse a estímulos proporcionados con un intervalo interestimular de 5 segundos, y un estímulo fuerte lleva a la deshabituación, pero aún no se produce sensibilización. Es decir, un estímulo fuerte no incrementa el tamaño de las respuestas siguientes, a menos que el animal ya haya sido habituado Sólo en el estadio 12, cuando la Aplysia tiene unos 100 días de edad, aparece por primera vez la sensibilización. En este momento, los estímulos presentados con 30 segundos de separación pueden producir habituación. Aún no se ha observado si en el estadio 12 aparece el aprendizaje asociativo o si requiere más madurez. Especificar cuándo emergen los diferentes tipos de aprendizaje es una técnica fundamental: permite a los investigadores diferenciar entre tipos de aprendizaje y también buscar los cambios en el sistema nervioso que se producen en ese momento. Amnesia infantil Si intentamos encontrar nuestros recuerdos más tempranos, probablemente no podamos ir más atrás de la edad de dos o tres años, y seguramente tendremos pocos recuerdos de antes de los cinco años. Esta amnesia es curiosa, porque los niños en sus primeros años están aprendiendo gran cantidad de cosas y experimentan interesantes experiencias ¿Por qué no pueden recuperarse estas experiencias en años posteriores? Freud se refirió a este fenómeno como amnesia infantil. Especuló que los recuerdos en estos años están reprimidos, pero la amnesia afecta tanto a experiencias placenteras como desagradables. Algunos han sugerido que las memorias tempranas no están codificadas efectivamente en términos lingüísticos, y por tanto no pueden ser recuperadas, pero la mayoría de los niños ya hablan y describen correctamente acontecimientos en edades que no podrán recordar como adultos; además, los adultos recuerdan formas y sonidos aunque no los codifiquen efectivamente en lenguaje. La investigación con animales ha ofrecido otras dos explicaciones para la «amnesia de la infancia temprana». La primera de estas explicaciones biológicas proviene de la investigación con ratas y ratones, que muestran una maduración de su capacidad para construir memorias a largo plazo más lenta que su capacidad para aprender (Campbell y Coulter, 1976). Las crías de rata y de ratón, como los bebés humanos, son altriciales (nacidos en un estadio relativamente temprano del desarrollo de su encéfalo y su conducta). Por otro lado, la cobaya es precocial, y los experimentos muestran que las crías de cobaya pueden recordar tan bien como los adultos. De acuerdo con estos descubrimientos, Campbell y Coulter sugirieron que los bebés humanos pueden evocar palabras y caras que han aprendido repetidamente, pero no pueden retener en la memoria acontecimientos concretos (la denominada memoria episódica). La investigación más reciente demuestra que incluso en animales altriciales —monos en este caso— las crías pueden aprender y recordar eficazmente determinados tipos de material, mientras que otros tipos requieren una mayor maduración del sistema nervioso (Bachevalier & Mishkin, 1984). Estas diferencias conductuales se manifiestan claramente durante los primeros meses y años, en los que el sistema nervioso continúa desarrollándose rápidamente. Los hallazgos respecto a edad y circuitos cerebrales han sido relacionados con la distinción entre hábitos y memorias, por lo que realizaremos un cuidadoso examen de los métodos experimentales. Un problema implicaba «aprendizaje concurrente» de pares de objetos. Se presentaba una vez al día un conjunto de 20 pares diferentes de objetos tridimensionales fácilmente discriminables, en una situación similar a la mostrada en la Figura 16-6. Se había escogido arbitrariamente un objeto de cada par como correcto; es decir, si el mono lo desplazaba, encontraba un trozo de alimento. Cada par se presentaba sólo una vez en cada sesión diaria. Al día siguiente se le proporcionaba al mono el mismo conjunto de 20 pares de objetos en el mismo orden, pero se variaba la posición derecha-izquierda dentro de cada par de modo que el mono tenía que aprender la identidad del objeto correcto y no su posición espacial. Este problema se ilustra en la Figura 16-7a, aunque estos objetos son menos complicados que los empleados en el experimento. Para mejorar su ejecución, el sujeto tenía que retener las experiencias del día anterior. El otro problema se denominaba «retraso no asociado a la muestra». En este problema cada ensayo implicaba un par de objetos que el mono no había visto nunca, empleándose cada par sólo una vez. Uno de los objetos se presentaba en primer lugar como muestra, en el centro de una bandeja; el mono lo desplazaba y obtenía un trozo de alimento. A los 10 segundos se presentaban los dos objetos a ambos lados de la bandeja, y el animal obtenía una recompensa si desplazaba el objeto nuevo. Este problema se ilustra en la Figura 16- 7b. Al igual que en el otro caso, se realizaban 20 ensayos por día. En este problema el mono tenía que recordar el objeto muestra durante 10 segundos, aunque posteriormente podía complicarse el problema ampliando el intervalo entre la presentación de la muestra y la pareja de objetos. ¿Cuál de estos problemas es fácil para un mono de 3 meses de edad, y cuál no se soluciona adecuadamente hasta que el mono tiene 2 años? Antes de continuar leyendo, intente decidir cuál de los dos problemas es más fácil para un animal joven. Ambas tareas se realizaron en grupos de monos con 3, 6, 12 y 14 meses de edad. La tarea de discriminación de objetos concurrentes era dominada fácilmente por monos de 3 meses de edad. Requerían un promedio de 10 sesiones para alcanzar una exactitud del 90% en la elección del objeto correcto de cada par, siendo igual de rápidos en este aprendizaje que los animales mayores. Por el contrario, mientras los monos adultos aprendían a realizar el retraso no asociado a la muestra con el 90% de exactitud en menos de 100 ensayos (5 días de experiencia con la tarea), los monos de 3 meses de edad no lograban captar el principio de esta tarea. Un mono tenía que alcanzar 4 ó 5 meses de edad antes de que pudiera aprender la tarea de retraso no asociado a la muestra. Además, los monos adultos podian realizarla con un 90% de exactitud con intervalos de más de 2 minutos entre la muestra y el test; también podían ejecutar bien la tarea si se les mostraban los 10 objetos de muestra antes de administrarles los tests diarios. Los monos de 6 ó 12 meses de edad no actuaban igual que los de 24 meses en estas versiones de la tarea con mayores demandas. Podemos concluir entonces que el retraso no asociado a la muestra requiere una maduración considerable para ser bien ejecutado, mientras que el aprendizaje de discriminación de objetos no la requiere. ¿Cómo caracterizan los experimentadores los dos test para poder explicar las diferencias en sus demandas madurativas? La tarea de aprendizaje de discriminación requiere la formación de asociaciones entre la apariencia de unobjeto y la obtención de una recompensa. Estas asociaciones aumentan su fuerza con la repetición, aunque se produzca 24 horas después. Los monos pueden adquirir asociaciones entre apariencia y refuerzo precozmente, del mismo modo que pueden realizar asociaciones condicionadas. En el caso del retraso no asociado a la muestra, el animal debe formar un «recuerdo» — una representación de la muestra— y emplear este recuerdo en el momento del test, decidiendo qué objeto del test no está relacionado con él. El mono maduro forma esta representación con rapidez y la emplea hábilmente, pero los monos jóvenes parecen ser incapaces del acceder al aspecto representacional de la tarea. Es especialmente instructivo que el fracaso de los animales jóvenes para solucionar la tarea de retraso no asociado se acompañara del éxito en aprender discriminaciones de objetos. Si sólo se hubieran empleado tareas de retraso no asociado, el fracaso podría atribuirse a numerosas causas. Podríamos preguntarnos si los animales jóvenes podían percibir adecuadamente los objetos, o atender suficientemente a ellos, o si estaban bastante motivados para realizar la tarea. Puesto que la tarea de discriminación de objetos empleaba objetos similares a los del retraso no asociado, y ya que el espaciamiento de las sesiones, su duración diaria y las recompensas alimenticias eran iguales en ambas tareas, podemos descartar interpretaciones alternativas, atribuyendo las diferencias en el éxito a diferencias en lo que los animales debían aprender y recordar. La estrategia de comparar los resultados de dos o más tareas cuidadosamente elegidas se denomina disociación. Posteriormente en este mismo capítulo veremos un ejemplo de doble disociación, implicando lesiones en dos localizaciones cerebrales y sus efectos diferenciales sobre dos tareas conductuales. Esta investigación sobre lo que los animales pueden y no pueden recordar nos ayuda a comprender la posterior «amnesia infantil». Los adultos emplean indudablemente las habilidades y el significado de las palabras que han aprendido en sus primeros tres años. Lo que no pueden recordar son las memorias representacionales de aquellos primeros años. No se pierden todos los recuerdos de la temprana infancia, sino un tipo específico de ellos. Diferencias entre los sexos en el desarrollo de la formación de hábitos Los psicólogos del desarrollo han constatado que los niños son más lentos que las niñas en aprender muchos hábitos. Esto se ha observado también en primates no humanos jóvenes, relacionándose con niveles neonatales de testosterona (Hagger, Bachevalier y Bercu, 1986). Por ejemplo, en el estudio de discriminación de objetos simultáneos, los monos hembra de tres meses de edad aprendían casi tan rápido como los adultos (medias de 13 y 10 sesiones, respectivamente). Los machos de 3 meses de edad eran significativamente más lentos (media de 22 sesiones). Las lesiones de la corteza inferotemporal deterioran este aprendizaje en adultos de ambos sexos y en hembras jóvenes, pero no en machos jóvenes; esta región es aparentemente más madura en las hembras de tres meses de edad que en los machos. Para examinar las posibles acciones de las hormonas sexuales en este tipo de aprendizaje, se midieron los niveles de estradiol en las hembras jóvenes justo después de adquirir la tarea de discriminación de objetos, y no se encontró correlación. De forma similar, se midieron en los machos jóvenes los niveles de testosterona después de haber completado la tarea. Se halló una correlación significativa (0,79, p < 0,05) en los machos; cuanto más alto es el nivel de la hormona, más días tarda en aprender la tarea. Otros tres machopequeños fueron privados de hormonas masculinas en el nacimiento y aprendieron la tarea a los tres meses. Aprendían tan rápido como las hembras jóvenes. Parece por tanto que los elevados niveles de testosterona que se observan en los monos machos en el momento del nacimiento enlentecen el desarrollo de una o más estructuras neurales necesarias para aprender esta tarea. Aún no se ha determinado cuáles son estas estructuras neurales y el grado en el que influyen en el aprendizaje. Efectos del envejecimiento sobre el aprendizaje y la memoria La capacidad de aprender y recordar de las personas mayores se ha convertido en un tema de gran interés en años recientes. Esto se debe a la proporción creciente de personas mayores en la población de los países desarrollados, y al reconocimiento de formas de deterioro cognitivo que tienden a afectar a los ancianos, como la demencia senil de tipo Alzheimer (SDAT). La mayoría de los investigadores consideran que las personas mayores sanas muestran alguna reducción en la capacidad de aprender y de recordar (Craik, 1986), y una revisión de estudios en humanos y animales mostraba reducción en ambas funciones con el envejecimiento (Kubanis y Zornetzer,1981). Sin embargo, existen algunos desacuerdos. Por ejemplo, una reciente revisión de investigaciones informaba de escasos indicios de deterioro significativo de aprendizaje y memoria entre personas mayores sanas comparadas con sujetos más jóvenes (Honzik, 1984). Los intentos de realizar comparaciones adecuadas entre personas de diferentes edades están cargados de dificultades relacionadas con la selección de los sujetos y de las tareas: diferencias aparentes en capacidad de aprendizaje pueden deberse a factores como diferencias en los niveles educativos, proximidad del aprendizaje formal o motivación para la tarea. Pero cuando se han igualado estos factores, se han encontrado diferencias relacionadas con la edad en determinados tipos de tareas aunque no en otros. ¿Qué tareas suelen mostrar disminución de la eficacia con el envejecimiento? El nivel de memoria de las personas ancianas normales tiende a mostrar algún deterioro en tareas de evocación consciente que requieren esfuerzo (Hasher y Zacks, 1979) y que dependen principalmente de la generación interna de memoria más que de pistas externas (Craik, 1985). En estos casos al proporcionar a los ancianos tareas con estructuras organizadas, o pistas, o ambas a la vez, a menudo pueden mejorar su realización hasta el nivel de los jóvenes. Por lo tanto, el tipo de tarea ayuda a determinar si se observará deterioro. En muchas tareas la ejecución de los ancianos es tan buena o casi tan buena como la de los jóvenes. En formas de envejecimiento patológico como la enfermedad de Alzheimer, el sistema de memoria representacional se deteriora, y se ha sugerido que lo que permanece son los procesos de memoria de los niños (Moscovitch, 1985). De hecho, el análisis de las implicaciones de esta formulación llevó a Moscovitch a descubrir en pacientes amnésicos una alteración cognitiva similar a otra ya descrita por Piaget en niños de 8 a 10 meses de edad: después de haber encontrado varias veces un objeto que habían visto esconder al experimentador en la posición A, al ver que se escondía el objeto en una nueva localización, B, los niños continuaban buscándolo en A. La mayoría de pacientes amnésicos presentaban el mismo fallo, dirigiéndose incluso hacia el objeto claramente visible con la intención de buscarlo en A; parecían recordar el proceso de búsqueda y no el objeto que buscaban. Los estudios sobre los efectos del envejecimiento en la memoria son difíciles de realizar con sujetos humanos por la variabilidad entre personas producida por factores genéticos y ambientales. Por lo tanto, algunos investigadores emplean sujetos animales para obtener una comprensión íntima y detallada de los procesos por los que el envejecimiento afecta a la memoria. Aquí se hace nuevamente necesario diseñar experimentos de forma que no se solapen efectos de posibles variables significativas, como modificaciones según la edad en la intensidad de la motivación, o diferencias en la agudeza sensorial (Ingram,1985). Algunos investigadores (por ejemplo. Bartus et al., 1985; Ingram, 1985; Sternberg et al., 1985) han proporcionado evidencias de mayor lentitud del aprendizaje en edades avanzadas Además se han hallado indicios de que los complementos de la dieta Bartus et al. 1985) o los tratamientos con fármacos (por ejemplo, Stemberg et al. 1985) pueden prevenir o reducir estas deficiencias. De este modo la investigación animal también puede aportar medidas terapéuticas efectivas. Patología de la memoria humana Las enormes capacidades de aprender y recordar son características sobresalientes de la especie humana Todos conocemos los significados de miles de palabras y muchas personas adquieren rápidamente vocabularios más extensos si viven en zonas fronterizas o tienen otros motivos para aprender varias lenguas. Reconocemos cientos o miles de rostros, e incontables escenas visuales y objetos, cientos de voces y muchos otros sonidos familiares y cientos de olores diferentes. Además, en función de nuestros intereses y experiencias, podemos ser capaces de reconocer y cantar o ejecutar una gran cantidad de melodías e identificar y facilitar información sobre muchos atletas, músicos, actores o personajes históricos. Las alteraciones del aprendizaje y de la memoria se producen por enfermedad o accidente, y se han analizado ampliamente los tipos de trastornos para encontrar claves sobre los mecanismos de memoria y sobre el tratamiento de estas anomalías. Las características comunes a la mayoría de pacientes que sufren amnesia — deterioro severo de la memoria son las siguientes: 1) incapacidad para formar nuevas memorias a partir de; comienzo de la enfermedad (amnesia anterógrada, del latín para «movimiento hacia delante»), 2) dificultad en recuperar recuerdos establecidos antes del inicio de la enfermedad (amnesia retrógrada, del latín para «movimiento hacia atrás»), 3) funciones intelectuales relativamente intactas aparte de la memoria, según los tests estandarizados. (Por supuesto, en algunos casos la amnesia puede ir unida a otras alteraciones cognitivas o intelectuales.) Estas son algunas de las principales cuestiones sobre los trastornos de aprendizaje y de la memoria: 1) ¿Existen diferentes tipos de alteración o hay un único trastorno básico? 2) ¿Qué aspectos del aprendizaje y de la memoria se reducen cuando se produce el trastorno? 3) ¿Qué regiones cerebrales están implicadas en la alteración? Gran parte del progreso realizado para responder a estas preguntas se ha logrado estudiando «experimentos naturales» — casos de lesión cerebral que se producen por enfermedad o accidente—. Las recientes técnicas de análisis conductual y de examen del cerebro, tanto en pacientes vivos como postmorten, han proporcionado valiosos datos y nuevos descubrimientos. Los neurólogos y los investigadores del cerebro también han estudiado el aprendizaje y la memoria en zonas desconectadas del sistema nervioso, como un hemisferio cerebral cuando se ha seccionado el cuerpo calloso por razones terapéuticas. Muchas de las claves obtenidas del estudio de casos clínicos han sido replicadas y ampliadas en la investigación con animales donde se puede especificar y controlar más exactamente la intervención Examinaremos primero algunos síndromes amnésicos y consideremos luego algunas investigaciones que responden a hipótesis derivadas de los estudios clínicos. Síndromes amnésicos y neuropatología En 1880 Korsakoff, un neurólogo ruso, publicó un artículo sobre un síndrome en el que la alteración de memoria era la característica principal. Este artículo se convirtió en un clásico haciendo que esta condición se conociese como síndrome de Korsakoff. El paciente con síndrome de Korsakoff no puede recordar cosas o acontecimientos del pasado; si se le presenta un elemente antiguo o consigue evocarlo, no muestra sentimiento alguno de familiaridad Los pacientes de Korsakoff frecuentemente niegan que les pase algo. A menudo presentan desorientación temporal y espacial, y muestran «confabulaciones», es decir, llenan un hueco en la memoria con una falsificación que aceptan como correcta. La principal causa del síndrome de Korsakoff es la carencia de la vitamina tiamina; esta carencia se produce en alcohólicos que obtienen la mayor parte de calorías del alcohol y que descuidan su dieta. El tratamiento de estas personas con tiamina puede evitar un deterioro mayor; si el tratamiento comienza antes de que la persona haya desarrollado por completo un síndrome de Korsakoff, el cuadro puede mejorar. Durante años los neurólogos han examinado encéfalos de numerosos pacientes con síndrome de Korsakoff para localizar el/los lugar/es lesionados. Desgraciadamente, son muy pocos los pacientes que han sido sometidos tanto a una cuidadosa determinación de sus capacidades como a un detallado examen postmorten del encéfalo, por lo que no podemos tener total confianza en los hallazgos obtenidos hasta ahora. Algunos de los casos pueden no haber mostrado realmente las deficiencias de memoria específicas del síndrome de Korsakoff, puesto que se describieron como mostrando «confusión mental» u «obnubilación de conciencia» más que en términos de ejecuciones en tests de memoria adecuados. Además, algunos informes sobre autopsias eran incompletos y limitados a escasas regiones cerebrales. En estos estudios se constataron frecuentemente severas lesiones en los cuerpos mamilares y en el núcleo dorsomedial del tálamo, aunque no de forma invariable (Figura 16-8). En un minucioso estudio, Mair y colaboradores (1979) examinaron durante varios años a dos pacientes con una batería de tests conductuales; posteriormente se pudieron analizar exhaustivamente sus cerebros. Ambos cerebros presentaban cuerpos mamilares atrofiados y lesionados, y había alteraciones en el núcleo dorsomedial talámico. Las estructuras del lóbulo temporal, incluyendo el hipocampo y el pedúnculo temporal, eran normales. Por lo tanto, estos casos confirman los primeros estudios, menos precisos. Mair y sus colaboradores describieron los cuerpos mamilares como «un estrecho embudo a través del cual las conexiones del mesencéfalo, así como del neocórtex del lóbulo temporal y del sistema límbico acceden a los lóbulos frontales» (p. 778). En otros pacientes, la alteración del hipocampo parecía producir un importante déficit en la formación de memorias, y este informe ha generado investigación y controversia desde su aparición (Scoville y Milner, 1957). Uno de estos pacientes se hizo famoso a través de una serie de estudios realizados sobre él ya que mostraba síntomas inusuales después de una operación cerebral en 1953; se conoce por sus iniciales, H. M. Este hombre había padecido epilepsia desde la infancia. Su estado se fue agravando progresivamente y dejó de ser controlable con medicación; tuvo que dejar de trabajar a los 27 años. Los síntomas indicaban que los orígenes neurológicos de las crisis estaban en las regiones básales mediales de ambos lóbulos temporales, por lo que los neurólogos eliminaron bilateralmente esta zona, incluyendo gran parte del hipocampo (ver Figura 16-9). Antes se habían realizado operaciones similares sin efectos nocivos, aunque se habia eliminado menos tejido que en este caso. A partir de la operación. H. M. fue incapaz de retener material nuevo durante un tiempo superior a algunos instantes. La mayor parte de sus memorias antiguas estaban intactas, aunque había amnesia de la mayoría de acontecimientos de los tres años anteriores a la operación. La familia de H. M. se trasladó a otra casa de la misma calle: cuando H. M. salía, no podía recordar la nueva dirección y volvía a la antigua casa. Por otra parte, H. M. no lograba aprender los nombres de las personas que encontraba, aunque reconocía a la gente conocida antes de la operación. Sólo conseguía retener brevemente un acontecimiento nuevo;al producirse una distracción, la información recién adquirida se desvanecía. Sin embargo, H. M. conversaba fácilmente, y su CI permanecía por encima de la media —118 cuando se midió en 1962 y en 1977, pero disminuyó a 108 en 1983 (Corkin, 1983). La memoria a corto plazo era normal, aunque se consolidaba muy poca memoria a largo plazo. H. M. reconoce que algo funciona mal en él porque no recuerda los últimos años ni lo que ha hecho al comienzo del día. Su descripción de este extraño estado de aislamiento de su propio pasado es patética (Milner, 1970, p. 37): “Cada día está aislado en sí mismo, cualquiera que sea el placer o la pena que haya tenido... Bien, ahora, estoy perplejo, ¿he hecho o dicho algo malo? Verá, en este momento todo me parece claro, pero ¿qué ocurrió inmediatamente antes? Esto es lo que me preocupa. Es como despertar de un sueño. Simplemente no puedo recordar.” Después de la publicación del caso H. M., se informó sobre otros casos debidos a enfermedad y no a la cirugía cerebral. En ocasiones el virus herpes simple ataca el cerebro destruyendo zonas del lóbulo temporal medial, y esta destrucción puede producir una severa alteración en la formación de nueva memoria a largo plazo, aunque la adquisición de memoria a corto plazo es normal (por ejemplo, ver Damasio et al., 1985a; Starr y Philips, 1970). La ruptura de las arterias cerebrales anteriores puede lesionar regiones del cerebro anterior basal, incluyendo el hipocampo, y producir amnesia (Damasio et al., 1985b). Un episodio de reducción en el aporte de sangre al encéfalo (isquemia) también puede producir una lesión en el hipocampo y alteraciones en la formación de memoria. Los pacientes con lesiones del lóbulo temporal, al contrario de los pacientes con síndrome de Korsakoff, no están desorientados, y no presentan confabulaciones, aunque también carecen de su pasado reciente. Investigación inspirada en la "amnesia hipocámpica" El déficit de memoria de H. M. se atribuía a la destrucción bilateral de gran parte del hipocampo. Esta conclusión se obtuvo debido a que los casos quirúrgicos previos que no habían mostrado deterioro de la memoria habían supuesto una lesión menor del hipocampo, aunque compartían con H.M. la lesión de estructuras más anteriores, como la amígdala. A partir de la descripción de este caso, los investigadores comenzaron a eliminar el hipocampo en los animales experimentales para intentar reproducir la alteración y estudiar los mecanismos de formación de memoria a largo plazo. Sin embargo, tras años de investigación los investigadores del cerebro tuvieron que confesar su fracaso: no era posible demostrar fallos en la consolidación de la memoria después de la destrucción bilateral del hipocampo en ratas o en monos (Isaacson, 1972). Diversos investigadores han intentado explicar esta sorprendente diferencia de distintos modos, y la amplia investigación sobre este problema ha llevado a una considerable adquisición de conocimientos —sobre el síndrome amnésico en humanos, sobre las funciones del hipocampo y sobre los mecanismos cerebrales de la memoria. Las principales hipótesis propuestas para explicar la discrepancia entre los resultados en casos humanos y en experimentos animales se centran en el tipo de test de memoria empleado o en la/s estructura/s cerebral/es concreta/s implicada/s. Otra posibilidad, a la que son reacios la mayoría de los investigadores, es que la formación de memoria en los seres humanos suponga estructuras cerebrales diferentes de las de otros mamíferos. Examinemos ahora algunos de los principales descubrimientos de la investigación encaminada a resolver los enigmas de la «amnesia hipocámpica». Importancia del tipo de test de memoria: ¿qué se pierde y qué se conserva? Una hipótesis específica inicial era que el deterioro humano implica principalmente material verbal y que los animales, por supuesto, no podrían presentar trastornos de este tipo. Un interesante descubrimiento en H. M. sugería que su alteración de memoria podía restringirse principalmente al material verbal, sin mantenerse en el aprendizaje motor. Milner (1965) presentó a H. M. un test de trazado en espejo. En este test (ver Figura 16-10) el sujeto veía una estrella impresa y su mano en un espejo e intentaba mantenerse en el interior de una línea doble mientras trazaba el contorno con un lápiz. H. M. mostraba una considerable mejora al reiterar los ensayos. Al día siguiente se le volvía a presentar el test. Cuando se le preguntaba si lo recordaba, H. M. respondía que no, pero su realización era mejor que el primer día (Figura 16-10b). Durante tres días sucesivos, H. M. no reconoció el problema, aunque sus trazos mostraban memoria. Si sometiéramos a una prueba de memoria similar a un animal, no habría dudas, ya que no le preguntaríamos si reconoce el test. Los pacientes de Korsakoff examinados con el trazado en espejo también presentan mejoras en la ejecución aunque no reconocen la tarea. Dos tipos de descubrimientos indican que los problemas de memoria de, H. M. y otros pacientes no pueden atribuirse exclusivamente a dificultades específicas con los materiales verbales. En primer lugar, presentan también dificultades en la reproducción o reconocimiento de dibujos y diseños espaciales que no se recuerdan en términos verbales. En segundo lugar, aunque los pacientes tienen dificultad con el contenido específico del material verbal. pueden aprender información procedimental o basada en reglas sobre material verbal (N. J. Cohén y Squire, 1980). Un breve repaso a esta investigación aclarará la distinción. Se pidió a los sujetos que leyesen grupos sucesivos de tres palabras moderadamente largas impresas en espejo, como esto: La tarea es difícil, pero los sujetos mejoran notablemente con la práctica. No se requiere habilidad motora sino más bien capacidad de manejar reglas o procedimientos abstractos. Si se emplean algunas palabras repetidamente, los sujetos normales llegan a reconocerlas y a leerlas fácilmente. El paciente con lesión cerebral N. A. (ver Cuadro 16-1), los sujetos con Korsakoff, y pacientes que habían recibido recientemente terapia electroconvulsiva aprendían bien la habilidad de lectura en espejo, aunque mostraban alteración del aprendizaje de las palabras específicas y no reconocían la tarea en ocasiones sucesivas. Por lo tanto la distinción relevante no es entre ejecuciones motoras y verbales, sino entre información procedimental o basada en reglas por un lado, y contenido _______________________________________________________________________ CUADRO 16-1 ¿Cómo se vive cuando no se pueden formar nuevas memorias? ¿Cómo es la vida para una persona que presenta súbitamente un severo trastorno en la capacidad de formar memorias? Este desastre puede sobrevenir a consecuencia de enfermedad, operaciones o lesiones cerebrales. La investigación meticulosa de algunos casos ha proporcionado valiosas informaciones sobre la memoria y sus mecanismos. Se ha estudiado cuidadosamente la vida diaria de una de estas personas (Kaushall, Zetin y Squire, 1981) y la descripción es clarificadora. N. A. había tenido un buen nivel académico y atlético, y se graduó en 1958. Después de un año de instituto, se alistó en las Fuerzas Aéreas. Un día de 1960, mientras N. A. estaba montando una maqueta de aeroplano, un compañero cogió de la pared una espada de miniatura, golpeó a N. A. desde atrás, y avanzó mientras N. A. se volvía. La espada entró por la fosa nasal derecha y penetró en el hemisferio cerebral izquierdo. N. A. conserva recuerdos del accidente y de los dos minutos posteriores hasta que perdió el conocimiento. Durante la hospitalización se advirtieron varios síntomas neurológicos comunes que fueron desapareciendo. Sin embargo, persistió un síntoma inusual: N. A. era prácticamente incapaz de formar nuevas memorias a largoplazo, especialmente con material verbal. Después de algunos meses, N. A. pasó al cuidado de sus padres. Durante varios años después del accidente, el psicólogo H. L. Teuber y sus colaboradores siguieron este caso (Teuber, Milner y Vaughan, 1968). Desde 1975 un equipo formado por psicólogos y médicos ha explorado frecuentemente a N. A., visitando su casa a menudo (Kaushall et al., 1981). La primera vez que visitaron a N. A. los visitantes quedaron impresionados por su normalidad. Tenía una actitud relajada y amable, y era atento y hospitalario. Les invitó a ver su colección de armas y de maquetas de aeroplanos y cientos de recuerdos de viajes con sus padres. Describía los objetos lúcida e inteligentemente, aunque a veces no estaba seguro de dónde había conseguido un objeto concreto. No presentaba confusión, y no enseñaba el mismo objeto dos veces durante la entrevista. Sin embargo, cuando se hacían visitas repetidas, N. A. se disculpaba cada vez por no recordar los nombres y preguntaba si había mostrado sus colecciones. A la tercera o cuarta visita, estas repeticiones junto a otros aspectos de la conducta de N. A. «llegaban a revelar una vida devastada y un mundo mental aislado» (Kaushall et al., 1981, p. 384). Aunque N. A. tiene un CI de 124, no puede mantener un trabajo ni establecer relaciones personales íntimas. N. A. fue atendido en un centro de tratamiento externo durante muchos años y es popular entre el personal y los pacientes, pero no puede recordar sus nombres o sus historias. Es despierto y disfruta de buen humor, pero su socialización se ve limitada por su incapacidad de mantener un tema de conversación, especialmente si hay interrupciones. Por otra parte, su fracaso para adquirir conocimientos sobre acontecimientos actuales o personas le impiden aportar algo a las conversaciones. Aunque N. A. era sexualmente activo antes de su accidente, no ha tenido prácticamente ningún contacto sexual desde entonces. Una vez consiguió una cita con una joven que encontró en una fiesta, pero no se acordó del compromiso hasta pasadas dos semanas, y posteriormente no buscó un nuevo contacto. La relación con su madre es la característica dominante de su vida emocional. Ha dicho que habría tenido mujer e hijos de no haber sido lesionado, pero que ahora se siente incapaz. Las únicas rutinas que N. A. puede realizar correctamente son las aprendidas a lo largo de años de práctica. Las actividades que requieren una correcta secuenciación de pasos, como el cocinar, son muy difíciles para él. Incluso mirar la televisión le plantea problemas, ya que las interrupciones publicitarias hacen que se olvide de lo que estaba viendo. Pasa mucho tiempo ordenando la casa, realizando pequeños proyectos en madera, y montando maquetas. Constantemente arregla objetos y muestra una preocupación obsesiva sobre que todo debe estar en su sitio; se irrita al ver que se ha movido cualquier cosa. La madre de N. A. dice que su obsesión y su irritabilidad se desarrollaron a partir del accidente. Probablemente se esfuerza para lograr un ambiente rigurosamente estable que compense su deficiente memoria. A pesar de su problema, N. A. mantiene generalmente una visión optimista sobre la vida. En parte, esto puede reflejar el hecho de que principalmente recuerda experiencias anteriores a 1960, cuando tenía éxito social, deportivo y escolar. Aunque ha tenido muchas experiencias frustrantes desde el accidente, no las recuerda con detalle y, aparentemente, no le deprimen. La incapacidad de N. A. para formar memoria es tan severa como la de los pacientes con síndrome de Korsakoff, pero no muestra la apatía, pasividad y pérdida de iniciativa que los caracteriza. N. A. ha establecido algunos recuerdos verbales después del accidente, pero son confusos. De este modo sabe que «Watergate» significa un escándalo político que tuvo lugar en «Washington o Florida», pero no puede dar más detalles ni explicar quién estaba implicado. Ocasionalmente escribe notas o instrucciones para sí mismo como ayudas de memoria, aunque tiende a perderlas. En una sesión reciente en que se examinaba la memoria de N. A., intentó repetidamente recordar una pregunta que quería hacer al investigador. Finalmente buscó en sus bolsillos y encontró una nota que había escrito para sí mismo: «Preguntar al doctor Squire si mi memoria está yendo mejor». ______________________________________________________________________ de ítem concreto o información basada en datos por otro. Los pacientes aprendían cómo pero no podían aprender qué. Así es posible que no sea la incapacidad de los animales para hablar la que explique su inmunidad a los efectos de lesiones hipocámpicas sobre el almacenamiento de las memorias. Algunos investigadores hallaron que los pacientes amnésicos mostraban un recuerdo bastante bueno incluso ante material verbal, con métodos especiales de análisis (Warrington y Weiskrantz, 1968). Aunque se confirmaba que los pacientes parecían ser incapaces de aprender incluso simples listas de palabras después de vanas repeticiones, los investigadores informaron de un hecho curioso al proporcionar a los pacientes una lista a continuación de otra, los experimentadores comenzaron a reconocer como familiares muchas de las respuestas erróneas que sus pacientes emitían. Los análisis mostraron que muchas de las respuestas incorrectas eran en realidad palabras de las listas anteriores del experimento. Por lo tanto, las palabras estaban siendo almacenadas por los pacientes, aunque surgían en un momento inadecuado. Experimentos ulteriores mostraron que el proporcionar pistas en el momento de la evocación del recuerdo podía mejorar sustancialmente la ejecución de los pacientes amnésicos (Weiskrantz y Warrington, 1975). Este resultado se tomó como evidencia de que la alteración se producía en la recuperación más que en el almacenamiento de memoria Este descubrimiento puede ser de gran valor para ayudar a los pacientes con destrucción parcial de estructuras temporales mediales con déficit menos severos que los de H. M. Se puede ayudar a los pacientes amnésicos y otros que sufren problemas de memoria usando estrategias de codificación y aportando pistas para el recuerdo (Poon, 1980; Signoret y Lhermitte. 1976 Un desarrollo posterior de esta investigación fue el estudio del priming, es decir, facilitar la recuperación mostrando un fragmento de un estímulo presentado previamente. Una persona que ha examinado una palabra o un dibujo ve facilitado el recuerdo posterior de ese estímulo si se le presenta un fragmento. Por ejemplo, si a una persona se le muestra la palabra motor y se le pide posteriormente que rellene el espacio en blanco en «mo » con la primera palabra que le venga a la mente, la palabra «motor» es más probable que «motel» o «mosca» o cualquier otra posibilidad. La acción de completar se ve influida por la presentación anterior de una palabra tanto en los pacientes amnésicos como en los sujetos normales. Sin embargo, a pesar de mostrar un normal efecto de priming normal, los pacientes amnésicos son muy pobres en un test de reconocimiento si/no para las mismas palabras estímulo, es decir, muestran un reconocimiento consciente escaso o nulo, o escasa memoria representacional para las palabras. Además, la ejecución de los sujetos normales puede mejorar si se les instruye para que empleen los fragmentos de palabra como pistas en la recuperación de las palabras que han examinado previamente, pero esta instrucción no modifica la ejecución de los pacientes amnésicos (Graf, Squire y Mandler, 1984). Estas y otras evidencias han llevado a algunos investigadores a concluir que el efecto de priming está conservado en la amnesia (Schacter, 1985). La existencia de un fuerte efecto de priming en los pacientes amnésicos sugería que algunos de ellos poseen en general buenas memorias pero presentan dificultades
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