SueSueñño, emocio, emocióón y memoria: aporte de las n y memoria: aporte de las neurociencias al proceso de aprendizajeneurociencias al proceso de aprendizaje

Dr. Ennio A. VivaldiDr. Ennio A. VivaldiTercera Jornada de Perfeccionamiento Docente de Tercera Jornada de Perfeccionamiento Docente de

la Universidad de Concepcila Universidad de Concepcióónn, 23 de Agosto de 2010, 23 de Agosto de 2010

SueSueñño: un estadoo: un estado de marcada disminucide marcada disminucióón en la mn en la motilidad y en la otilidad y en la respuesta a estrespuesta a estíímulos, que es mulos, que es reversible (a diferencia de reversible (a diferencia de coma o de hibernacicoma o de hibernacióón), que es necesario para un buen n), que es necesario para un buen funcionamiento en vigilia y que es activamente inducido funcionamiento en vigilia y que es activamente inducido por el cerebro.por el cerebro.

¿¿Por quPor quéé dormimos?dormimos?

EnsoEnsoññaciacióón: Sucesin: Sucesióón de imn de imáágenes, ideas, emociones y genes, ideas, emociones y sensaciones que ocurren involuntariamente durante sensaciones que ocurren involuntariamente durante algunas etapas del suealgunas etapas del sueñño y que, mientras ocurren, el o y que, mientras ocurren, el sujeto que las percibe las admite como verdaderassujeto que las percibe las admite como verdaderas

¿¿Por quPor quéé sosoññamos?amos?

CCóómo entender el mo entender el ““porquporqué”é” de una de una conductaconducta(Por qu(Por quéé comemos, por qucomemos, por quéé nos da rabia , por qunos da rabia , por quéé huimos de miedo, por quhuimos de miedo, por quéé tiritamos de tiritamos de frfríío, por quo, por quéé los canarios y los sapos cantan, por qulos canarios y los sapos cantan, por quéé las madres protejen a sus crlas madres protejen a sus críías, etc.)as, etc.)

I MecanismoI Mecanismo

Maquinaria causal: circuitos neuronales, neurotransmisores, hormMaquinaria causal: circuitos neuronales, neurotransmisores, hormonas, onas, estestíímulos fmulos fíísicos que gatillan, gusicos que gatillan, guíían, modulan o terminan la conductaan, modulan o terminan la conducta

II FunciII Funcióónn

¿¿Para quPara quéé? Consecuencias de una conducta para aptitud biol? Consecuencias de una conducta para aptitud biolóógica.gica.

III FilogeniaIII Filogenia

CCóómo aparece y se preserva una conducta a lo largo de la evolucimo aparece y se preserva una conducta a lo largo de la evolucióón. Las n. Las conductas son caracteres que se modifican por selecciconductas son caracteres que se modifican por seleccióón natural.n natural.

IV OntogeniaIV Ontogenia

Cuando aparece, cCuando aparece, cóómo se desarrolla, cmo se desarrolla, cóómo cambia la conducta a lo largo mo cambia la conducta a lo largo del ciclo vital. Aprendizaje. Componentes mdel ciclo vital. Aprendizaje. Componentes máás rs ríígidos o mgidos o máás pls pláásticos.sticos.

¿¿CCóómo funciona la evolucimo funciona la evolucióón?n?

1 Los hijos se parecen m1 Los hijos se parecen máás a sus padres que a los otros individuoss a sus padres que a los otros individuos

2 Espont2 Espontááneamente se producen variacionesneamente se producen variaciones

3 Algunas variantes tienen mayor aptitud biol3 Algunas variantes tienen mayor aptitud biolóógica que otrasgica que otras

4 Las variantes con mayor aptitud biol4 Las variantes con mayor aptitud biolóógica tienen mgica tienen máás posibilidades de s posibilidades de sobrevivir y reproducirse sobrevivir y reproducirse

5 Vuelva al punto 15 Vuelva al punto 1

ESTO TAMBIESTO TAMBIÉÉN ES VN ES VÁÁLIDO PARA LAS CONDUCTASLIDO PARA LAS CONDUCTAS

¿¿Por quPor quéé dormimos?dormimos?I MecanismoI Mecanismo

Los estados son los modos estables en los que el SNC funciona. LLos estados son los modos estables en los que el SNC funciona. Los procesos de os procesos de transicitransicióón y de mantencin y de mantencióón de estados estn de estados estáán orquestados por n orquestados por ááreas reas estratestratéégicamente ubicadas y crgicamente ubicadas y crííticamente conectadas.ticamente conectadas.

¿¿Por quPor quéé dormimos? dormimos? II FunciII FuncióónnLa necesidad de dormir: (1) La necesidad de dormir: (1) ¿¿Por quPor quéé no es lo mismo permanecer ocho horas en no es lo mismo permanecer ocho horas en una cama tendido sin hacer ni pensar nada que dormir?una cama tendido sin hacer ni pensar nada que dormir? ¿¿QuQuéé tiene el suetiene el sueñño que no o que no tiene el simple reposo? tiene el simple reposo? ¿¿QuQuéé no puede ser (suficientemente) cumplido durante la no puede ser (suficientemente) cumplido durante la vigilia? (2) vigilia? (2) ¿¿Por quPor quéé la privacila privacióón de suen de sueñño es seguida de un rebote compensatorio? o es seguida de un rebote compensatorio? (3) (3) ¿¿DormirDormiráán nuestro tataran nuestro tatara--tataratatara--tatara nietos? tatara nietos?

¿¿Por quPor quéé dormimos?dormimos?III EvoluciIII Evolucióónn

Dormimos porque la tierra gira en torno a su eje. PresiDormimos porque la tierra gira en torno a su eje. Presióón n evolutiva para conductas diferenciales por ciclo luzevolutiva para conductas diferenciales por ciclo luz-- oscuridad. Ritmos circadianos. Orden temporal interno: la oscuridad. Ritmos circadianos. Orden temporal interno: la estructuraciestructuracióón de la fisiologn de la fisiologíía en el marco de las 24 horas.a en el marco de las 24 horas.

IV OntogeniaIV Ontogenia

Rol del sueRol del sueñño REM en la maduracio REM en la maduracióón del sistema nervioso central. Energizacin del sistema nervioso central. Energizacióón que n que posibilita implementar circuitos neuromusculares genposibilita implementar circuitos neuromusculares genééticamente predeterminadosticamente predeterminados

¿¿Por quPor quéé dormimos?dormimos?

Arquitectura del ciclo sueño-vigilia

S I G M A

D E L T A

Ondas delta y función restauradora del dormir:1. Rebote tras privación de sueño total

Ondas delta y función restauradora del dormir:2. Hipersomnio de la apnea obstructiva

Ondas delta y función restauradora del dormir:3. Uso crónico de BZD

TODO LO QUE PUEDA OCURRIR EN EL TODO LO QUE PUEDA OCURRIR EN EL ORGANISMO VA NECESARIAMENTE A ORGANISMO VA NECESARIAMENTE A

OCURRIR EN DOS CONTEXTOS:OCURRIR EN DOS CONTEXTOS:

LA ORGANIZACILA ORGANIZACIÓÓN TEMPORAL INTERNA N TEMPORAL INTERNA CIRCADIANACIRCADIANA

YY

EL ESTADO CONDUCTUALEL ESTADO CONDUCTUAL

Contexto Contexto 1: Orden 1: Orden Temporal Temporal InternoInterno

Cambios cCambios cííclicos y predecibles afectan todo: niveles plasmclicos y predecibles afectan todo: niveles plasmááticos, sticos, sííntomas, ntomas, ffáármacos.rmacos.

““accidentesaccidentes””yy

secuelassecuelasTratar de dormir Tratar de dormir

cuando cuando correspondercorresponderíía a estar despierto; estar despierto;

tratar de estar vigil tratar de estar vigil y ly lúúcido cuando cido cuando correspondercorresponderíía a

estar durmiendo. estar durmiendo.

CICLO SUECICLO SUEÑÑOO--VIGILIA, RITMOS VIGILIA, RITMOS CIRCADIANOS Y TURNOS LABORALESCIRCADIANOS Y TURNOS LABORALES

F1 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 220

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N2 0 2 4 PN2 8 10 12 14 16 18 20 220

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N3 0 2 4 PN3 8 10 12 14 16 18 20 220

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F2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 220

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F3 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 220

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F4 0 2 4 6 8 10 12 140

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E1 16 18 20 PE1 0 2 4 M1 8 10 12 PM1 16 18 20 22 0 2 4 6 8 10 12 140

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E2 16 18 20 PE2 0 2 4 M2 8 10 12 PM2 16 18 20 22 0 2 4 6 8 10 12 140

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E3 16 18 20 PE3 0 2 4 M3 8 10 12 PM3 16 18 20 N1 0 2 4 PN1 8 10 12 14 16 18 20 220

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M3 8 10 12 PM3 16 18 20 220

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rest blockPE1 PM1 PE2 PM2 PE3 PM3 PN1 PN2 PN3 F1 F2 F3 F4

hour

s of s

leep

0123456789

101112

8hRBM 24hRBH 16hRBH FRBH

Componentes circadianos y Componentes circadianos y homeosthomeostááticos en la regulaciticos en la regulacióón del n del suesueñño.o.

El sueEl sueñño es una cuestio es una cuestióón de n de hipothipotáálamo y de Formacilamo y de Formacióón Reticular n Reticular Resulta absurdo Resulta absurdo ““mandarmandar”” a alguien a a alguien a dormir o a estar despierto.dormir o a estar despierto.

Contexto 2: Estado dependenciaContexto 2: Estado dependencia

NOREM REM

Potenciales de superficie y “sincronización”.

Modos de transmisión tálamo-cortical: neurona de relevo talámicaCanal de Ca++ voltaje dependiente: si cerca de umbral está inactivo; si hiperpolarizado se activa por estímulo excitatorio descargando salva, entrando más Ca++ hasta que se activa una corriente de K+ Ca-dependiente que la vuelve a hiperpolarizar. Interacción con neuronas GABAérgicas del N. reticular (organización topográfica) determina salvas sincronizadas propias del NOREM. En vigilia tono colinérgico mantiene en modo de transmisión (descargas únicas y desincronizadas) e inhibe N. reticular.

Actividad mental y sueño

Priming

Resonancia Nuclear Magnética: estudio funcional del cerebro

LocalizaciLocalizacióón funcional por imn funcional por imáágenes de PETgenes de PET

Hemisferios izquierdo analítico y derecho holistico

Bases cientBases cientííficas del enamoramiento:ficas del enamoramiento:Respuesta galvRespuesta galváánica de la piel ante imagen de pareja de la cual nica de la piel ante imagen de pareja de la cual estestáá

enamorado(a) vs. amiga(o).enamorado(a) vs. amiga(o).

Bases cientBases cientííficas del enamoramiento:ficas del enamoramiento:ActivaciActivacióón y desactivacin y desactivacióón diferencial [enamorada(o) vs. n diferencial [enamorada(o) vs. amiga(o)] de amiga(o)] de ááreas especreas especííficas del cerebro.ficas del cerebro.

ÁÁreas que se activan reas que se activan y y ááreas que se reas que se desactivan durante desactivan durante el sueel sueñño REMo REM

PET en REM:PET en REM:

↓↓

Cx estriatalCx estriatal↓↓

LLóóbulos frontalesbulos frontales

↑↑

Cx extraestriatalCx extraestriatal↑↑

S. lS. líímbicombico

↑↑

CCííngulo anteriorngulo anterior↑↑

Tegmento pontinoTegmento pontino

Braun et al. Brain, 1997Braun et al. Brain, 1997Maquet et al. Nature, 1996Maquet et al. Nature, 1996Notzinger et al. Brain Res 1997Notzinger et al. Brain Res 1997

Neuronas Neuronas hipocampales hipocampales en REM y en REM y aprendizaje de aprendizaje de laberintoslaberintos

RepeticiRepeticióón durante el suen durante el sueñño REMo REM de la estructura temporal de la estructura temporal de la actividad que presentaban conjuntos neuronales en de la actividad que presentaban conjuntos neuronales en tareas de aprendizaje de laberintos en vigiliatareas de aprendizaje de laberintos en vigilia

Homeostasis local de ondas lentas y Homeostasis local de ondas lentas y cambios plcambios pláásticos por aprendizajes sticos por aprendizajes que involucran que involucran ááreas especreas especííficas del ficas del cerebro.cerebro.

Huber et al. Nature 2004Huber et al. Nature 2004

SueSueñño yo yMemoriaMemoria

Sueño y aprendizaje en ratones

Sueño y aprendizaje en humanos

Protocolo de 14 días que permite 8, 6 o 4 horas por noche postergando conciliación.

Sueño de ondas delta no se altera. Implicanciaspara su rol en calidad de vigilia.

Resultados de la Tarea de vigilancia psicomotora tras restricción de tiempo en cama. (Expresada en fallas).

Dosis respuesta

Comparación con privación prolongada continua

DSST: Tarea de sustitución de símbolos digitales (aciertos)

Mide la memoria de trabajo.

Debiera mejorar con práctica

Incidencia de errores médicos cometidos por becados en esquemas de turnos “tradicional”

e

“intervenido”

ROL DEL SUEÑO REM EN LA FORMACIÓN DE MEMORIA EMOCIONAL EN HUMANOS (Wagner et al.)

Déficits en la capacidad de codificar nuevas memorias episódicas en humanos después de la privación de sueño. Efectos en corteza asociativa e hipocampo. (Seung-Schik Yoo et al, 2007).

Estudio de Estudio de casos: casos: construyendo construyendo conocimiento conocimiento y liderazgo en y liderazgo en el aprendizaje el aprendizaje de la medicinade la medicina

1. el conocimiento es algo que se construye2. la construcción del conocimiento es un logro colectivo3. ese trabajo colectivo genera capacidad liderazgo

División de la enseñanza de la medicina: asignaturas básicas, preclínicas y clínicas.

Discusión clásica: la defensa de la enseñanza de las disciplinas básica, tales como física, matemáticas, genética, etc. desde la perspectiva misma de la disciplina versus su instrumentalización aplicada al servicio de la enseñanza profesional.

Un ejemplo que enfatiza el segundo polo lo constituye la enseñanza basada en problemas, donde los conceptos de las disciplinas básicas se imparten y discuten en relación a un problema clínico concreto y verosímil. Por otra parte, no se puede desenfatizar el paradigma formativo del método científico, y en particular su perspectiva crítica tal como se entiende desde el cultivo mismo de una disciplina.

(“Integración vertical”)

También se ha propuesto como deseable que los límites entre las disciplinas se desdibujen en aras de centrarse en el objeto mismo que se estudia. El bien intencionado afán de integración no debiera desenfatizar el origen del conocimiento en la historia del cultivo de una disciplina, so pena de quitarle al estudiante las herramientas que permiten criticar y contextualizar ese conocimiento.

(“Integración horizontal”)

En ambas dicotomías, lo deseable más que residir en un polo o punto intermedio estará

en nuestra capacidad de responder a

ambos imperativos.

Collaborators and Contributors _________________________Lynda Applegate

Walter Frontera

Robert LueThomas Aretz

James Gordon

Harry McConnellRonald Arky

David Haig

Joseph MartinElizabeth Armstrong

Richard Hamermesh

Lisa MayerJames Beck

Galen Henderson

Arif NathooPeter McL. Black

Takao Hensch

Martin NowakDavid Cardozo

James Honan

Nancy OriolVincent Chiang

Steven Hyman

Michael ParkerAllen Counter

Nadeem Karimbux

Susan PasqualeJohn DaSilva

Shahram Khoshbin

Toni PetersChris Dede

Robert Langer

Curtis ProutJules Dienstag

Lucian Leape

Martin SamuelsTania Fatovich

Julie Levinson

Suresh VenkatanDaniel Federman

Judy Lieberman

Ennio VivaldiHarvey Fineberg

Daniel Lowenstein

Nicholas Zervas

James Quattrochi, Program DirectorOlivia Hermann, Program ManagerDavid Broniatowski, Assessment Metrics, Network SystemsMaria Carlo, Team CompetenciesLukasz Babiarz, Imaging Data Bank, NeuroRad

Faculty ConsultantsRobert LeffertJohn DowlingJames Beck

Advisory BoardJohn DowlingRobert LeffertDaniel C Tosteson

Technology UnitJason AlvarezDavid BozziMichael FournierRichard Horlick

Faculty TutorsSusana CamposanoJordan DimitrakovFrisso PottsJames QuattrochiLuke SatoLeonard ScintoRaj Vedanthan

ICON Program for Interdisciplinary Learninghttp://icon.fas.harvard.edu

””100 Years is not a Long Time100 Years is not a Long Time””

Ronald Arky MDRonald Arky MD

Harvard Medical School, 07 November 2006Harvard Medical School, 07 November 2006

•• ““While the School has been able to adapt to changes over the yearWhile the School has been able to adapt to changes over the years, it hass, it hasnot been as innovative in medical education as in research andnot been as innovative in medical education as in research and

basicbasicsciencescience……..””

•• ““We have never looked at medical education as a science. Medical We have never looked at medical education as a science. Medical schoolschoolgraduates tend to focus on clinical practice, without much thograduates tend to focus on clinical practice, without much thought tought toteachingteaching……..””

•• ““We have been casual in our attitude towards education We have been casual in our attitude towards education ……

I would contendI would contendthat it is time for a changethat it is time for a change……..””

What problem does ICON address?

Problem: Gap between theory and the reality of practice

• Integrative thinking to articulate ideas in a variety of contexts. • New intersections rapidly emerging among disciplines.• Team cooperation continually evolves calling for accountability

and team learning.• Need for a new interdisciplinary competency among physicians, scientists, educators, managers.• Translate gaps in practice into education interventions.

Medical/Science Education• Inadequate immersion into the complexity of interdisciplinary learning.• New curricular blueprint is needed for integration among disciplines.• Heavily focused on content, not process.• More emphasis is needed on team leadership, communication skills, information management.• Few objective measures effecting cognitive change in practice and outcomes.

Modern Practice

The Patient’s CT

Developed and Designed by: Lukasz S. Babiarz, Grzegorz K. Babiarz, Wendy Ham, Robert Leffert, and James Quattrochi Copyright © 2008 ICON Program for Interdisciplinary Learning and the President and Fellows of Harvard College. All Rights Reserved.

Supported in part by CRICO/RMF and the Harvard Provost Award for Innovations in Instructional Technology.

Paper contribuido por Tutor:

Link contribuido por alumno:

Blackboard (ejemplo 1):

Blackboard (ejemplo 2):

Research Programs and Trials (ejemplo):

Case synthesis (del caso 1):

Brainstorming (del caso 2):

Objective Measures: multidimensional assessment profiles of discussion themes and team skillsICON HNSB Case 4, n=8

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0:00 8:00 16:00 0:00 8:00 16:00 0:00 8:00 16:00 0:00 8:00 16:00 0:00 8:00 16:00

Cum

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ive

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Team Cooperation

Basic/ClinicalScience

Patient Safety

Patient Care

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Monday Tuesday Wednesday Thursday Friday

Tutorial A

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Message Number

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Idea ConvergenceIdea LinkingIdea Generating

Tutorial B

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23

Message Number

Phas

e Pe

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Idea ConvergenceIdea LinkingIdea Generating

Intellectual Convergence: quantitative mapping reconstructs distributions of team cooperationICON HNSB Case 0107: Chronic Inflammatory Demyelinating Polyneuropathy

00.5

11.5

2

2.5

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4

4.5

LO1 LO2 LO3 LO4 LO5 LO6 LO7

Scor

e BSVC

ICON Harvard-ChileCase 02-06

LO1: Basic Science

LO2: Clinical Science.

LO3: Patient Care

LO4: Patient Safety

LO5: Epidemiology

LO6: Decision-making

LO7: Team Cooperation

Competency profile: mean score across learning objectives

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LO1 LO2 LO3 LO4 LO5 LO6 LO7

Num

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BSVC

ICON Harvard-ChileCase 02-06

LO1: Basic Science

LO2: Clinical Science

LO3: Patient Care

LO4: Patient Safety

LO5: Epidemiology

LO6: Decision-making

LO7: Team Cooperation

Number of discussions across learning objectives

Comparative distribution of discussions by score and learning objectives

ICON Harvard-ChileCase 02-06

Brainstorm

Virtual ContactLO1 - Virtual Contact

012345

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Dialog #

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LO2 - Virtual Contact

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Dialog #

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LO4 - Brainstorm

00.20.40.60.8

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Dialog #

Scor

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LO5 - Brainstorm

00.20.40.60.8

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Dialog #

Scor

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LO6 - Brainstorm

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Dialog #

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LO7 - Brainstorm

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LO7 - Virtual Contact

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Dialog #

Scor

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LO1: Basic Science LO5: Epidemiology

LO2: Clinical Science LO6: Decision-making

LO3: Patient Care LO7: Team Cooperation

LO4: Patient Safety

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0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Meeting Number

Net

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ty

Density 5%

Density MedianDensity 95%

Network density: improvement of cooperation (CI 95%)

Los grupos de las universidades estadunidense y chilena mostraron diferencia en el uso de la discusión al interior del grupo en contraposición a la obtención de información por el contacto con los pacientes y facultativos virtuales.

ENFOQUE NEUROCOGNITIVO Y COPORTAMENTAL DEL PROCESO EDUCATIVO I: MANEJO RELACIONAL DEL ESTRÉS.

Identificar estados de estrés en el estudianteAdoptar las actitudes apropiadas a cada estado.Enfoque neurocientífico del estrés y sus causas: centros de decisión en el cerebro humano

Síntomas de los tres modos relacionales del instinto de supervivencia en cada individuo: huida, lucha e inhibición. Actitudes y herramientas comunicacionales para sacar al interlocutor del estrés y dialogar con él llevándolo a un estado de serenidad.

ENFOQUE NEUROCOGNITIVO Y COPORTAMENTAL DEL PROCESO EDUCATIVO II: ACCESO A LA INTELIGENCIA PREFRONTAL PARA EL MANEJO DE MODOS MENTALES

Inclinarse conscientemente hacia el cerebro prefrontal, base de la serenidad.Adquirir herramientas prácticas para ayudar al interlocutor a bascular a la calma.

El estrés como señal de alerta. Dos modos de funcionamiento cerebral:Modo Automático: necesita controlar y permite manejar situaciones simples y conocidas.Modo Adaptativo: permite enfrentar situaciones nuevas y complejas. Maneja nuestras emociones y nos permite ser intuitivos y creativos.

ENFOQUE NEUROCOGNITIVO Y COPORTAMENTAL DEL PROCESO EDUCATIVO III: PERSONALIDADES Y MOTIVACIÓN

Identificar personalidades y temperamentos.Optimizar recursos motivacionales individuales.

Modelos de personalidad y biotipos (neurociencias y ciencias comportamentales)Temperamentos (impulsos) y sus valores asociados que determinan las motivaciones individuales intrínsecas.Caracteres (frenos) y anti-valores que determinan intolerancias y represionesComprender personalidades distintas a las propias.

ENFOQUE NEUROCOGNITIVO Y COPORTAMENTAL DEL PROCESO EDUCATIVO IV: PERSONALIDADES DIFÍCILES.

Comportamientos sociales primitivos que se expresan por la violencia, agresividad, miedo, culpa.Actitudes apropiadas para no reforzar estos comportamientos.

Modelos neurocientíficos de personalidades difíciles: relaciones basadas en la fuerza y la confianza intrínseca en sí mismo y los demás.Dos tipos de personalidad difíciles en el proceso educativo: dominancia (manipulación y violencia) y sumisión (inseguridad y culpa).Interactuar con compañeros prescindiendo de relaciones de fuerza.

Ciencia e IdeologCiencia e Ideologííaa

““El El crecimientocrecimiento de de unauna grangran empresaempresa eses simplementesimplemente unauna cuesticuestióónn de de supervivenciasupervivencia del del mmááss aptoapto…… eses simplementesimplemente el el resultadoresultado de de unauna leyley de la de la naturalezanaturaleza y de y de unauna leyley de Diosde Dios””

-- Nelson RockefellerNelson Rockefeller

““Lo Lo humanohumano llegallega hastahasta dondedonde llegallega el el amoramor, no , no tienetiene mmááss llíímitesmites queque los los queque nosotrosnosotros mismosmismos le le ponemosponemos””

-- ItaloItalo Calvino (Calvino (““La La jornadajornada de un de un escrutadorescrutador””))