Posiblemente la memoria ha sido la facultad cognitiva que ha sido estudiada más exhaustivamente por todos los profesionales de la neurociencia. En un siglo que ha venido caracterizado por el aumento de la esperanza de vida, gran parte de los esfuerzos han sido enfocados al estudio del declive, normal y patológico, de la memoria en población de edad avanzada.
Sin embargo, hoy hablaré, a grandes rasgos, del desarrollo de la memoria en las edades tempranas. Siendo específicos, del desarrollo de la memoria en el feto (es decir, desde la 9ª semana de embarazo hasta que es concebido, semana 38 aproximadamente) y en el neonato.
La memoria en la infancia
Probablemente todos estaremos de acuerdo en que los bebés son súper inteligentes y que ya aprenden en el útero de su madre. Más de una mamá seguro que nos podría contar más de una anécdota al respecto, estoy seguro. ¿Pero, realmente existe la memoria declarativa? Y, si existe, ¿por qué la mayoría de nosotros no recordamos nada de nuestra infancia antes de los tres años?
Además, les informo que si tienen algún recuerdo desde antes de los 2-3 años probablemente es un falso recuerdo. A este fenómeno se le llama amnesia infantil. Y ahora podríamos preguntarnos, ¿Si existe la amnesia infantil quiere decir que ni el feto, ni el neonato, ni el niño hasta los 3 años tienen memoria? Obviamente, no. En general, se asume que la memoria se da de diferentes maneras y que cada una de estas presentaciones implica regiones y circuitos cerebrales distintos. El aprendizaje implica muchos mecanismos de memoria y algunos de ellos no se relacionan con el hipocampo (la estructura fundamental para la consolidación de nuevos recuerdos).
Hablaré de tres mecanismos de aprendizaje fundamentales: el condicionamiento clásico, el condicionamiento operante y la memoria explícita o declarativa. Introduciré brevemente cada uno de estos conceptos y mostraré lo que postulan las principales investigaciones en humanos sobre el neurodesarrollo de estas funciones, esenciales para el aprendizaje normal del niño/a.
El condicionamiento clásico
El condicionamiento clásico es un tipo de aprendizaje asociativo. Fue descrito en el s. XIX por Ivan Pavlov –el extensamente hablado experimento de la campanita y los perros que salivan–. Básicamente, en el condicionamiento clásico un “estímulo neutro” (sin ningún valor adaptativo para el organismo) se asocia con un “estímulo incondicionado”. Es decir, un estímulo que de manera innata produce una respuesta (de manera parecida, aunque no igual, a un reflejo). Así pues el “estímulo neutro” pasa a ser un “estímulo condicionado” ya que dará lugar a la misma respuesta que el “estímulo incondicionado”.
Entonces, ¿los bebés asocian? Se realizó un pequeño experimento en el que se les realizaba un pequeño soplido de aire, o “buf”, en el ojo (estímulo incondicionado), lo que conllevaba una respuesta de parpadeo debido al aire –a modo de reflejo– . En posteriores ensayos se realizaba el “buf” a la vez que la administración de un tono auditivo concreto (“estímulo neutro”). Tras algunos ensayos la simple producción del tono daba lugar a la respuesta de parpadeo –había pasado a ser un “estímulo condicionado”–. Por tanto, el tono y el “buf” se habían asociado.
¿Y el feto, es capaz de asociar? Se ha visto que los bebés pueden responder a estímulos que les han sido presentados antes de su nacimiento. Para ello se ha medido la tasa cardíaca de una melodía presentada durante el embarazo a través del abdomen de la madre. Una vez el bebé ya había nacido se comparaba la respuesta cardíaca al presentar melodías nuevas (melodías control) de la melodía previamente aprendida. Se observó que la tasa cardíaca cambiaba selectivamente ante la melodía presentada durante el embarazo. Por lo tanto, el feto es capaz de asociar estímulos.
Desde un punto de vista neuroanatómico no es sorprendente que los bebés y el feto generen asociaciones. En estos tipos de aprendizaje asociativo, en los que no intervienen el miedo u otras respuestas emocionales, una de las principales estructuras cerebrales a su cargo es el cerebelo.
La neurogénesis –el nacimiento de nuevas neuronas– de la corteza del cerebelo se completa hacia las 18-20 semanas de gestación. Además, en el nacimiento las células de Purkinje –principales células en el cerebelo– muestran una morfología similar a las del adulto. Durante los primeros meses después del parto existen cambios a nivel bioquímico y de la conectividad neuronal que conllevan que el cerebelo ya esté plenamente operativo.
Aun así, existirán pequeñas variaciones. En los primeros meses los estímulos más condicionables son los gustativos y olfativos, mientras que en etapas posteriores se incrementa la condicionabilidad a otros estímulos. Cuando en el condicionamiento clásico intervienen aspectos emocionales el aprendizaje asociativo involucra otras estructuras, cuyo neurodesarrollo es más complejo, ya que cabe tener en cuenta más factores. Por lo tanto, no hablaré hoy de ello porque desviaría el tema principal del texto.
Condicionamiento operante
El condicionamiento operante o instrumental es otro tipo de aprendizaje asociativo. Su descubridor fue Edward Thorndike, que investigó la memoria de roedores mediante laberintos. Básicamente es un tipo de aprendizaje que consiste en que si las conductas van seguidas de consecuencias agradables se repetirán más, y las desagradables tenderán a desaparecer.
Este tipo de memoria resulta complicada de estudiar en el feto humano, así que la mayoría de estudios actuales se han realizado en bebés menores de un año. Un método experimental que se ha empleado es la presentación de un juguete a un bebé, como por ejemplo un tren que se moverá si el niño tira de una palanca. Obviamente los bebés asocian el tirar de la palanca con el movimiento del tren, pero en este caso encontraremos diferencias significativas en función de la edad. En el caso de los niños de 2 meses, si una vez han asociado el movimiento de la palanca con el del tren les retiramos el estímulo, entonces el aprendizaje instrumental durará aproximadamente 1-2 días. Esto básicamente significa que, si al cabo de unos cuatro días les presentamos el estímulo, el aprendizaje se habrá olvidado. Sin embargo, el desarrollo del cerebro en edades tempranas avanza a un ritmo frenético y, en cambio, los sujetos de 18 meses de edad pueden sostener el aprendizaje instrumental hasta 13 semanas después. Así pues, lo podemos resumir diciendo que el gradiente mnésico del condicionamiento operante mejora con la edad.
¿Qué estructuras implica el condicionamiento operante? Los principales sustratos neurales son los que forman el neoestríado –Caudado, Putament y Núcleo Accumbens–. Para los que desconozcan esta estructura, básicamente son núcleos de substancia gris subcortical –esto es, por debajo del córtex y superiores al tronco encefálico–. Estos núcleos regulan los circuitos motores piramidales, responsables del movimiento voluntario. También intervienen en funciones afectivas, cognitivas y hay una relación importante con el sistema límbico. En el momento que nacemos el estriado ya está plenamente formado y su patrón bioquímico madura a los 12 meses.
Por tanto, se podría inferir la posibilidad de que existiera un condicionamiento instrumental primitivo en el feto; aunque las circunstancias y contexto hacen difícil en pensar diseños experimentales eficaces para evaluar esta función.
Memoria declarativa
Y ahora viene el tema fundamental. ¿Tienen los neonatos memoria declarativa? Primero deberíamos definir el concepto de memoria declarativa y diferenciarla de su hermana: la memoria implícita o procedimental.
La memoria declarativa es aquella que popularmente se conoce como memoria, es decir, la fijación en nuestros recuerdos de hechos e información que se adquieren con el aprendizaje y la experiencia, y a la que accedemos de manera consciente. En cambio, la memoria implícita es aquella que fija patrones y procedimientos motores que se pone de manifiesto por su ejecución y no tanto por su recuerdo consciente –y si no me creéis probad de explicar todos los músculos que usáis para ir en bici y los movimientos específicos que realizáis–.
Encontraremos dos problemas fundamentales en el estudio de la memoria declarativa en los neonatos: en primer lugar, el bebé no habla y, por lo tanto, no podremos emplear pruebas verbales para su evaluación. En segundo lugar, y como consecuencia del punto anterior, será difícil discriminar las tareas en las que el bebé hace uso de su memoria implícita o explícita.
Las conclusiones sobre la ontogenia de la memoria de las que hablaré en breves momentos, serán desde el paradigma de “la preferencia a la novedad”. Este método experimental es sencillo y está constituido por dos fases experimentales: en primer lugar, una “fase de familiarización” en la que al niño se le muestran durante un período fijado de tiempo una serie de estímulos –generalmente imágenes de diferentes tipos– y una segunda “fase de test” en la que se le presentan dos estímulos: uno nuevo y uno que habían visto previamente en la fase de familiarización.
Generalmente se observa la preferencia visual a la novedad por parte del bebé, por medio de diferentes instrumentos de medida. Por tanto, la idea es que si el neonato mira más tiempo al estímulo nuevo querrá decir que reconoce el otro. ¿Seria, por tanto, el reconocimiento de imágenes nuevas un paradigma adecuado para el constructo de la memoria declarativa? Se ha visto que los pacientes con daño en el lóbulo temporal medial (LTM) no muestran preferencia a la novedad si el periodo entre la fase de familiarización y el test es superior a 2 minutos. En los estudios de lesiones en primates también se ha visto que el LTM y, especialmente, el hipocampo son estructuras necesarias para el reconocimiento y, por tanto, para la preferencia a la novedad. Aun así otros autores han reportado que las medidas conductuales de la preferencia a la novedad son más sensibles a los daños del hipocampo que otras tareas de reconocimiento. Estos resultados pondrían en entredicho la validez de constructo del paradigma de preferencia a la novedad. No obstante, en general se considera como un tipo de memoria pre-explícita y un buen paradigma de estudio, aunque no el único.
Características de la memoria declarativa
Así pues, hablaré de tres características básicas de la memoria declarativa desde este modelo experimental:
Codificación
Por codificación –que no consolidación– nos referimos a la capacidad del bebé de integrar la información y fijarla. En líneas generales, los estudios demuestran que los niños de 6 meses ya muestran preferencia por la novedad y, por lo tanto, concluimos que reconocen. Aún así, encontramos diferencias significativas en los tiempos de codificación respecto a niños de 12 meses, por ejemplo, necesitando estos últimos tiempos de exposición menores en la fase de familiarización para codificar y fijar los estímulos. Siendo específicos, un niño de 6 meses necesita tres veces más de tiempo para mostrar una capacidad de reconocimiento similar a la de un niño de 12 meses. No obstante, las diferencias en relación a la edad se atenúan a partir de los 12 meses de edad y se ha visto que niños de 1 a 4 años muestran conductas equivalente con periodos de familiarización similares. En general, estos resultados apuntan a que mientras que los inicios de la memoria declarativa aparecen en el primer año de vida, encontraremos un efecto de la edad en la capacidad de codificación que se dará especialmente en el primer año de vida. Estos cambios los podemos relacionar con diferentes procesos del neurodesarrollo de los que hablaré posteriormente.
Retención
Por retención nos referimos al tiempo o “delay” en el que el neonato puede mantener una información, para después poder reconocerla. Aplicándolo a nuestro paradigma sería el tiempo que dejamos pasar entre la fase de familiarización y la fase de test. Siendo equivalentes los tiempos de codificación, los bebés de más meses pueden mostrar mayores porcentajes de retención. En un experimento en el que se comparaba el rendimiento de esta función en niños de 6 y 9 meses se observó que solo los niños de 9 meses podían mantener la información si se aplicaba una “delay” entre las dos fases del experimento. En cambio. Los niños de 6 meses solo mostraron preferencia a la novedad si la fase test se realizaba inmediatamente después de la fase de familiarización. A grandes rasgos, se ha visto que los efectos de la edad en la retención se dan hasta la infancia temprana.
Recuperación o evocación
Por evocación nos referimos a la capacidad de rescatar un recuerdo de la memoria a largo plazo y hacerlo operativo para un fin. Es la principal capacidad que usamos cuando traemos nuestras vivencias o recuerdos al presente. También es la capacidad más difícil de evaluar en bebés por la falta de lenguaje. En un estudio que usaba el paradigma del que hemos hablado, los autores resolvieron el problema del lenguaje de una forma bastante original. Hicieron diferentes grupos de neonatos: 6, 12, 18 y 24 meses. En la fase de familiarización les presentaron objetos en un fondo con un color específico. Cuando a los 4 grupos se les aplicaba la fase de test inmmediantamente después, todos mostraban preferencias a la novedad similares siempre y cuando el color del fondo en las fase test fuera el mismo que en la fase de familiarización. Cuando no era así, y en el test se aplicaba un fondo de otro color, solo los bebés de 18 y 24 meses mostraron preferencia a la novedad. Esto demuestra que la memoria de los bebés es extremadamente específica. Los pequeños cambios en el estímulo central o en el contexto pueden conllevar que la capacidad de recuperación se vea afectada.
El neurodesarrollo del hipocampo
Para entender el neurodesarrollo del hipocampo y relacionarlo con los eventos conductuales de los que hemos hablado, debemos comprender una serie de procesos en relación a la maduración neuronal que son comunes en todas las áreas del cerebro.
En primer lugar, tenemos el sesgo de pensar que la “neurogénesis”, o el nacimiento de nuevas neuronas, es todo en lo que se resume el desarrollo cerebral. Eso es un error garrafal. La maduración también implica la “migración celular”, por la cual las neuronas alcanzan su posición final adecuada. Cuando ya han alcanzado su posición, las neuronas envían sus axones a las regiones dianas que inervarán y, posteriormente, estos axones serán mielinizados. Cuando la célula ya este operativa empezarán los procesos de “arborización dendrítica” del cuerpo celular y del axon. De este modo, obtendremos un gran número de sinapsis –“Sinaptogénesis”– las cuales en gran medida serán eliminadas durante la infancia en función de nuestras experiencias. De este modo, el cerebro se asegura de dejar solo aquellas sinapsis que participen en circuitos operativos. En etapas más adultas, también jugará un rol muy importante la “Apoptosis” que eliminará aquellas neuronas que, de modo parecido a las sinapsis, no tengan un rol relevante en los circuitos neuronales. Por lo tanto, el madurar en nuestro cerebro no se trata de sumar, sino más bien de restar. El cerebro es un órgano espectacular y siempre busca la eficiencia. Madurar es parecido a la tarea que realizó Miguel Ángel para esculpir de un bloque de mármol su David. La única diferencia es que nosotros somos esculpidos por nuestras experiencias, padres, seres queridos, etc., para dar lugar a nuestro fenotipo.
Con este discurso quería decir algo muy sencillo que ahora vamos a entender rápidamente. Si observamos la neuroanatomía hipocampal nos sorprenderá saber que la mayor parte de las estructuras que se relacionan con éste (córtex entorrinal, subículo, cuerno de Ammonis...) ya se pueden diferenciar a la semana 10 de gestación, y a la semana 14-15 ya están diferenciados celularmente. La migración celular también es muy rápida y en el primer trimestre ya se asemeja a la de un adulto. Así pues, ¿por qué si el hipocampo ya está formado y operativo a los tres meses de nacer el niño, observamos tanta diferencia en nuestros experimentos entre niños de 6 y 12 meses, por ejemplo? Pues por la misma razón que ya he recalcado en otras entradas: el hipocampo no lo es todo y la neurogénesis tampoco. El giro dentado –una estructura vecina del hipocampo– requiere de un periodo de desarrollo bastante más largo que el hipocampo y los autores afirman que sus capas celulares granulares maduran a los 11 meses de nacer y adoptaría una morfología similar al adulto al año de edad. Por otro lado, en el hipocampo encontramos diferentes grupos de células GABAérgicas –pequeñas interneuronas inhibitorias– que se ha visto que juegan un rol esencial en los procesos combinados de memoria y atención.
Las células GABAérgicas son de las que tardan más en madurar en nuestro sistema nervioso e incluso se ha visto que el GABA juega roles opuestos en función de la edad que observemos. Estas células maduran entre los 2 y 8 años de edad. Así pues, gran parte del gradiente mnésico que observamos en la capacidad de codificación, retención y recuperación serán debidas a la maduración de las conexiones entre el hipocampo y el giro dentado y, además, a la formación de los circuitos inhibitorios.
La cosa no acaba aquí...
Como hemos visto la memoria declarativa depende del lóbulo temporal medial (LTM) y la maduración del giro dentado nos explica gran parte de las diferencias que observamos en bebés de 1 mes hasta los dos años. ¿Pero eso es todo? Hay una pregunta que todavía no hemos respondido. ¿Por qué se da la amnesia infantil? ¿O por qué no recordamos nada aproximadamente antes de los 3 años? Una vez más la pregunta se responde si dejamos en paz un ratito al hipocampo.
La maduración de las conexiones entre el LTM y las regiones del córtex prefrontal se han relacionado con gran número de estrategias mnésicas en el niño adulto. La memoria declarativa está en continuo desarrollo durante la infancia y mejora gracias a estrategias en las capacidad de codificación, retención y recuperación. Los estudios de neuroimagen han demostrado que mientras la capacidad de recuerdo de una historia se relaciona con el LTM en niños de 7 a 8 años; en niños de 10 a 18 años se relaciona tanto con el LTM, como con el córtex prefrontal. Por tanto, una de las hipótesis principales que explican la amnesia infantil son las escasas conexiones funcionales entre el córtex prefrontal y el hipocampo y el LTM. Aun así no hay una conclusión definitiva a esta pregunta y otras hipótesis moleculares al respecto son también interesantes. Pero son puntos que trataremos en otra ocasión.
Conclusiones
Cuando nacemos el cerebro representa el 10% de nuestro peso corporal –cuando somos adultos es el 2%– y gasta el 20% del oxígeno corporal y el 25% de la glucosa –esto más o menos igual que un adulto–. A cambio de esto, somos seres dependientes que necesitamos el cuidado de unos padres. Ningún bebé puede sobrevivir por sí mismo. Somos un blanco fácil en cualquier medio natural. La razón de ser de esta “neuro-descompensación” es que el feto y el bebé poseen una cantidad considerable de mecanismos de aprendizaje –algunos de ellos no han sido citados aquí, como la capacidad de “priming”–. Hay algo que dicen todas las abuelas y es cierto: los bebés y los niños son esponjas. Pero lo son porque nuestra evolución se lo ha exigido. Y esto no solo en los humanos, sino en otros mamíferos.
Por tanto, la memoria declarativa o explícita existe en los bebés, pero de una forma inmadura. Para madurar satisfactoriamente requiere de la experiencia y la educación del medio social en el que nos vemos envueltos como mamíferos gregarios. ¿Pero para qué estudiar todo esto?
En una sociedad que ha puesto su foco de atención clínico en el cáncer y el Alzheimer, se olvidan enfermedades más minoritarias como la parálisis infantil, el autismo, diversos trastornos del aprendizaje, el TDAH –el cual existe señores, si que existe–, las epilepsias en niños y un largo etcétera (siento mucho si me dejo mucho todavía más minoritarios sin nombrar); que afectan a nuestros hijos. Les conllevan retrasos en su desarrollo escolar. También les producen un retraso y rechazo social. Y no estamos hablando de personas que han cumplido su ciclo vital. Hablamos de niños los cuales puede estar en juego su inserción en la sociedad.
Entender el neurodesarrollo normal es esencial para poder comprender el desarrollo patológico. Y comprender el sustrato biológico de una patología es indispensable para buscar dianas farmacológicas, terapias no farmacológicas eficaces y buscar modos de diagnóstico precoz y preventivos. Y para ello no debemos investigar solo la memoria, sino todas las facultades cognitivas que se afectan en las patologías citadas: lenguaje, desarrollo psicomotor normal, atención, funciones ejecutivas, etcétera. Comprender esto es indispensable.
Texto corregido y editado por Frederic Muniente Peix
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