¿Cómo afecta la contaminación al cerebro?

A principios de este siglo, dos expertos en salud ambiental, Phillipe Grandjean y Philip Landrigan, detectaban un aumento de la incidencia de trastorno del espectro autista (TEA), trastorno por déficit de atención e hiperactividad (TDAH) y otros problemas cognitivos y conductuales en niños, y lo atribuían a un conjunto de conocidos neurotóxicos como el metilmercurio, el plomo o el tolueno. También advertían la existencia de más compuestos dañinos sin identificar para los cerebros en desarrollo y de que la mayoría de ellos podrían proceder del tráfico. En 2014, en The Lancet Neurology, ambos médicos lo describieron como una "pandemia de neurotoxicidad en niños".

En 2010, un grupo de investigadores, liderados por Jordi Sunyer, decidieron buscar un posible vínculo entre la calidad del aire y el aprendizaje infantil. La hipótesis inicial pronto fue respaldada por los resultados obtenidos en este y otros trabajos recogidos en el proyecto BREATHE. En dichos trabajos, con una muestra de casi 3000 escolares de distintos barrios de Barcelona, comprobaron que la polución procedente del tráfico tiene un efecto negativo sobre el desarrollo de funciones cognitivas como la memoria de trabajo y la atención y, por consiguiente, en el aprendizaje infantil. Pero estos estudios no solo apuntaban a la existencia de efectos perjudiciales de la contaminación del aire sobre las funciones cognitivas de los niños en edad escolar, sino también a cambios funcionales en este órgano.

Además, este grupo de investigadores consiguió confirmar que la contaminación respirada por las madres ya afecta al cerebro infantil desde la última fase de gestación. De acuerdo con los resultados de este estudio, la exposición prenatal a partículas finas (PM2,5), especialmente durante el último trimestre del embarazo, puede inducir cambios estructurales en el cuerpo calloso observables en niños de entre 8 y 12 años. Concretamente, un aumento de 7μg/m3 en los niveles de estas partículas se asoció con una reducción de casi el 5% del volumen medio del cuerpo calloso. Jordi Sunyer, líder de la investigación y jefe del programa de Infancia y Medioambiente de ISGlobal, afirma que estos datos son muy preocupantes por tres razones: en primer lugar, porque los datos provienen de exposición prenatal crónica a niveles de  PM2,5 que no exceden el valor límite establecido por la Unión Europea (25 μg/m3); en segundo lugar, porque, aunque no se trate de una alteración específica de estos trastornos, la reducción del volumen del cuerpo calloso es una característica común del TDAH y del TEA; en tercer lugar, porque los niños con el volumen del cuerpo calloso reducido en un 5% mostraron niveles de hiperactividad más altos.

Otro estudio realizado por el Cincinnati Children’s Hospital Medical Center también sugiere que la exposición significativa de la primera infancia a la contaminación del aire relacionada con el tráfico está asociada con cambios estructurales en el cerebro a la edad de 12 años. Este estudio encontró que los niños con niveles más altos de exposición al nacer tuvieron reducciones a la edad de 12 años en el volumen de materia gris y en el grosor cortical cerebral en comparación con los niños con niveles más bajos de exposición, afectando a regiones específicas del lóbulo frontal, parietal y el cerebelo. De modo que, los resultados de este estudio también confirmarían el cambio de la estructura del cerebro por exposición a la contaminación del aire relacionada con el tráfico a edades tempranas.

Por otro lado, en adultos, investigadores de la University of British Columbia analizando datos de 678,000 adultos en Metro Vancouver, descubrieron que vivir a menos de 50 metros de una carretera principal o menos de 150 metros de una carretera está asociado con un mayor riesgo de desarrollar demencia, la enfermedad de Parkinson, Alzheimer y esclerosis múltiple (EM), probablemente debido a una mayor exposición a la contaminación del aire. Estos investigadores también encontraron que vivir cerca de espacios verdes, como los parques, tiene efectos protectores contra el desarrollo de estos trastornos neurológicos. 

En adición, según expertos de la Sociedad Española de Neurología y de la Fundación del Cerebro, hasta el 30% de los ictus que se producen cada año son atribuibles a la contaminación del aire. En este sentido, un estudio del Instituto Hospital del Mar de Investigaciones Médicas (IMIM), el Hospital del Mar y el Institut de Salut Global Barcelona (ISGlobal), que publicó la revista Enviromental Research, revela que la contaminación de los motores diésel tiene una relación directa con el riesgo de sufrir un ictus aterotrombótico. Este estudio analizó la posible influencia de dos contaminantes, las PM2.5 y el carbón negro, en el riesgo de sufrir un ictus. Cabe subrayar que ya estudios realizados con anterioridad habían demostrado el incremento de la mortalidad por ictus a largo plazo a causa de la contaminación atmosférica y la relación entre los altos niveles de hollín en la atmósfera y las muertes por patologías cardiovasculares.

Por tanto, la conclusión de estas y otras investigaciones es clara: la contaminación ambiental perjudica seriamente la salud de nuestros cerebros. Por esta razón, no debemos obviar la importancia de los resultados de estos y otros estudios al respecto, ya que confirman que la exposición a los contaminantes del aire al inicio de la vida y en la infancia es una amenaza para el neurodesarrollo y un obstáculo para que los niños y niñas alcancen su pleno potencial, además de una amenaza para la salud de toda la población.

Así pues, he decidido escribir este artículo con la intención de que mis lectores tomen conciencia y abran los ojos sobre lo que sucede a nuestro alrededor y sobre la importancia de la educación ambiental y la conciencia ambiental individual y colectiva como pilares fundamentales de nuestra sociedad y de una nueva economía; no solo para dejar un mundo mejor a nuestros hijos, sino también para disfrutar en el presente nosotros mismos de este maravilloso planeta en el que vivimos gozando de plena salud. ¿Te apuntas a cambiar tus hábitos diarios para contribuir a reducir los niveles de contaminación?

Emoción y funciones cognitivas: ¿cuál es su relación?

En el post "Motivación y emoción: herramientas poderosas en el aprendizaje" ya comenté que las emociones juegan un papel crucial en el aprendizaje, pero ¿cuál es su relación con las funciones cognitivas?

En  primer lugar, apuntar que las funciones cognitivas son todos aquellos procesos mentales que nos van a permitir recibir, procesar, elaborar y recuperar la información y, por tal razón, son indispensables para realizar las diferentes tareas de nuestro día a día, para interactuar y para desenvolvernos en el mundo que nos rodea. Las más importantes son: memoria, atención, orientación, funciones ejecutivas, lenguaje, gnosias, praxias, habilidades visuoespaciales, habilidades visuoconstructivas y cognición social.

Está demostrado científicamente que la emoción influye en la atención, en la memoria, en las funciones ejecutivas (razonamiento, toma de decisiones, etc.) y en la cognición social y, por ello, en nuestra manera de percibir, pensar, interpretar el mundo y aprender.

En relación con la atención, las emociones son las encargadas de dirigir nuestra atención a hechos internos (pensamientos) o externos (procedentes del entorno) que emergen como más importantes (atención selectiva de estímulos relevantes). Sin embargo, es importante tener en cuenta que la emoción no solamente puede afectar a la atención como influencia interna, sino que también debe ser considerada un elemento vital para generar y mantener dicha atención (Brown, 2003).

En adición, nuestro cerebro no puede recordar el cien por cien de los datos, por lo que las emociones son un excelente criterio para determinar qué datos recordar. En este sentido, el grado de éxito de la recuperación de los datos no sólo dependerá de la disponibilidad de la información, sino del grado de accesibilidad a la misma determinado por las claves o indicios aportados por el contexto, tanto externo como interno, en el que se aprendió, es decir, por el grado de elaboración de la huella de memoria en el proceso de codificación. De ahí la importancia para el aprendizaje, dado que el contexto interno, que se refiere a los pensamientos y emociones del sujeto, se codifica como estímulos contiguos que se convierten en excelentes claves para recordar. Por este motivo, es de gran importancia conocer lo que los trabajos de Bower (1981) denominan “la red asociativa de la emoción y la memoria” y sus efectos derivados:

• Memoria congruente, que consiste en recordar mejor la información cuyo contenido afectivo coincide con el estado emocional del individuo. Por lo tanto, para mantenerse feliz y lograr un aprendizaje feliz habría que codificar y recordar selectivamente situaciones agradables y positivas (Isen, 1985; citado en Sáiz et al., 2008).

• Efecto de la memoria dependiente del contexto emocional, el cual se refiere al incremento de memoria cuando el estado emocional en el que una persona aprendió una información coincide con el de la fase de recuperación de dicha información.

De igual modo, lo que pensamos, el razonamiento lógico y la toma de decisiones están también impulsados por las emociones. En relación con la toma de decisiones, la hipótesis del marcador somático (Damasio, 1994; citado en Alameda, Márquez, Paíno, & Salguero, 2013) proporciona un modelo conceptual en el que se integran procesos cognitivos y emocionales y sistemas neuroanatómicos para explicar el vínculo entre el procesamiento de las emociones y la capacidad para decidir en función de las potenciales consecuencias futuras de la conducta. Dicho modelo atribuye las dificultades para tomar decisiones ventajosas a un déficit en los mecanismos emocionales que anticipan los resultados prospectivos, de ahí que algunas personas tengan dificultades para desarrollar señales emocionales asociadas al valor afectivo de las distintas opciones y no puedan anticipar las consecuencias de sus decisiones, con lo que tienden a elegir consistentemente las opciones desventajosas en cualquier decisión de su vida diaria (Redolar, 2014).

Por otra parte, aunque tradicionalmente las investigaciones en cognición social se centraban en pensamientos, actualmente se están centrando en cómo los sentimientos (emoción, estado de ánimo, afecto) influyen en la cognición social y cómo a su vez son influenciados por ésta, dado que diferentes situaciones (celebración, funeral) causan diferentes emociones (alegría, tristeza), pero, también, una misma situación (un examen) puede provocar diferentes emociones (positivas o negativas) en diferentes personas (estudiante seguro, estudiante inseguro, estudiante feliz, etc.) (Hogg & Vaughan, 2008).

En consecuencia, quiero hacer hincapié en la importancia del desarrollo de la habilidad de reevaluación cognitiva (HRC), estrategia que implica la regulación emocional a través de la resignificación de una situación para cambiar su efecto emocional, de gran valor a cualquier edad para lidiar con las emociones negativas. Particularmente, en los niños, la HRC se ha mostrado como un factor de protección frente a la ansiedad y depresión. Por consiguiente, es de suma importancia conocer los factores que contribuyen a explicar las diferencias individuales en dicha habilidad, entre ellos, las diferencias individuales relacionadas con el funcionamiento ejecutivo en la implementación de esta estrategia (Andrés, Castañeiras, Stelzer, Canet, & Introzzi, 2016).

Así pues, por todo lo mencionado anteriormente, se pone de manifiesto la gran influencia que tienen las emociones en las funciones cognitivas, funciones cuya estimulación debe ser una prioridad a cualquier edad.

¿Por qué es necesario dormir?

Todos sabemos por nuestra propia experiencia lo cansados que nos encontramos cuando no dormimos lo suficiente o nos resistimos a la necesidad apremiante de dormir y, también, todos sabemos lo bien que nos sentimos tras una noche en la que hemos dormido no solo las horas suficientes, sino que, además, hemos respetado las mejores horas para dormir según los ritmos circadianos.

El sueño es un fenómeno universal pero únicamente los vertebrados de sangre caliente (mamíferos y aves) manifiestan un auténtico sueño REM. Si bien, ahora la pregunta que debemos realizarnos es la siguiente: ¿el sueño es imprescindible para sobrevivir? La respuesta es un rotundo sí, el sueño es imprescindible para sobrevivir por varios motivos:

• En primer lugar, esta afirmación se basa en que algunas especies de mamíferos marinos han desarrollado un patrón de sueño extraordinario. En estas especies los hemisferios cerebrales se turnan para dormir, así, el animal siempre está alerta y permanece con el ojo contralateral activo. También algunas aves duermen con un solo hemisferio, manteniendo el ojo contralateral abierto para vigilar la llegada de posibles depredadores.

• En segundo lugar, los estudios de privación de sueño no han obtenido pruebas convincentes de que sea necesario para mantener el funcionamiento normal del cuerpo, pero sí para nuestro cerebro. De hecho, Home (1978; citado en Carlson & Birkett, 2017), tras una revisión de más de 50 experimentos en los que se había privado del sueño a personas, informó que en la mayoría de ellos no se había encontrado que interfiriera en la capacidad de los individuos para realizar ejercicio físico y tampoco hallaron datos que correlacionaran la presencia de signos de una respuesta a estrés fisiológico con la privación de sueño. Entonces, de estos datos se infiere que la función primordial del sueño no parece ser que el cuerpo descanse y se recupere; sin embargo, las capacidades cognitivas de estos individuos estaban muy afectadas por la privación de sueño (presentaban distorsiones perceptivas, incluso alucinaciones y dificultades para concentrarse en tareas mentales). En adición, una sola noche de privación de sueño reduce la capacidad de las personas a reconocer las expresiones faciales que reflejan emociones (Van de Herm et al., 2010; citado en Carlson & Birkett, 2017).

Pero, ¿qué pasa durante el sueño que sea tan importante? El cerebro humano, aunque solo supone un 2% del peso corporal, gasta aproximadamente el 20% de la energía en la vigilia tranquila. En cambio, durante el sueño de ondas lentas, el metabolismo y el flujo sanguíneo cerebral decaen, disminuyendo durante la fase 3 hasta un 75% respecto al nivel de vigilia (Maquet, 1995; citado en Carlson & Birkett, 2017). Del mismo modo, las regiones que tienen el nivel de actividad mayor durante la vigilia presentan un nivel más alto de ondas delta y el nivel más bajo de actividad metabólica durante el sueño de ondas lentas. Por consiguiente, la presencia de ondas delta en una región del cerebro parece indicar que dicha región está descansando. En suma, durante el sueño de ondas lentas las personas no reaccionan a ningún estímulo salvo los intensos, y si se les despierta, actúan de modo torpe y están confusas, observaciones que indican también que el cerebro, en efecto, está descansando.

En consecuencia, todos estos datos apuntan a que el cerebro necesita descansar de forma periódica para recuperarse de los efectos adversos de su actividad durante la vigilia. Aunque tampoco debemos olvidarnos que los productos de desecho de la elevada tasa metabólica que se asocia a la actividad cerebral son los famosos radicales libres, de los que, hoy en día, todos o casi todos hemos oído hablar.

Los radicales libres son sustancias muy oxidativas que pueden unirse con electrones de otras moléculas y dañar las células en las que se encuentran, proceso conocido como estrés oxidativo. Una privación prolongada de sueño causa un aumento de los radicales libres en el encéfalo y provoca estrés oxidativo. No obstante, como expliqué anteriormente, durante el sueño de ondas lentas se produce la disminución de la tasa de metabolismo, lo que permite que los mecanismos de restauración de las células destruyan dichos radicales libres, impidiendo así sus efectos nocivos.

Asimismo, pese a que los datos existentes sobre los efectos de la actividad física y sueño no son concluyentes, sí lo son sobre los efectos de la actividad cognitiva sobre el sueño. Varios estudios han demostrado que después de un día de intensa actividad cerebral, el cerebro necesita más descanso de lo habitual.

Por otra parte, durante el sueño REM el cerebro y el organismo se energizan, pero, además, se estimulan las regiones del cerebro que se utilizan para el aprendizaje. Así pues, el sueño REM facilita los grandes cambios cerebrales que ocurren en el desarrollo y el aprendizaje (aunque también lo hace el sueño de ondas lentas).

En relación con las funciones cognitivas, las investigaciones realizadas, tanto en seres humanos como en animales de laboratorio, señalan que el sueño hace más que permitir que el cerebro descanse, también ayuda a la consolidación de la memoria a largo plazo (Marshall & Born, 2007). En este sentido, debo aclarar que los estudios han encontrado que el sueño REM y el sueño de ondas lentas juegan papeles diferentes en la consolidación de la memoria declarativa y no declarativa: el sueño REM facilita marcadamente la consolidación de la memoria no declarativa, mientras que el sueño de ondas lentas aumenta la consolidación de la memoria declarativa (Tucker et al, 2006). También otros estudios indican que parece que el cerebro repasa durante el sueño de ondas lentas la información aprendida recientemente (O' Neill et al., 2010) y que los trastornos de sueño se relacionan con un menor rendimiento en memoria y atención de los sujetos que los padecen, y dentro de ellos, la apnea obstructiva del sueño es la que mayor impacto negativo tiene sobre estas funciones cognitivas (Bucks, Olaithe, Rosenzweig, & Morrel, 2017; Krysta, Bratek, Zawada, & Stepanczak, 2017; citados en Lira & Custodio, 2018).

Adicionalmente, debo subrayar que entre los trastornos de sueño y el deterioro cognitivo se describe una relación bidireccional. Por un lado, personas con deterioro cognitivo y demencia presentan trastornos del sueño y, por otro lado, algunas personas cognitivamente sanas que tienen ciertos trastornos del sueño desarrollarán más adelante deterioro cognitivo leve (DCL) y demencia (Bombois, Derambure, Pasquier, & Monaca, 2010; citados en Lira & Custodio, 2018).

En resumen, la mayoría de los investigadores considera que la principal función del sueño de ondas lentas sea el permitir al cerebro descansar, pero, también, el sueño de ondas lentas y el sueño REM favorecen distintos tipos de aprendizaje y el REM favorece el desarrollo del cerebro. De igual manera, varias investigaciones informan que los efectos de la privación de sueño forzada en ratas fueron graves y similares a los efectos del insomnio familiar letal en humanos, trastorno neurológico hereditario que ocasiona lesiones en regiones del tálamo (Gallasi et al., 1996; Montagna et al., 2003) y síntomas que incluyen problemas de atención y memoria, a los que sigue un estado de confusión, pérdida de control del sistema neurovegetativo y del sistema endocrino, aumento de la temperatura corporal, insomnio y -como su nombre indica- ocasiona la muerte.

Así que, no cabe duda que dormir es indispensable para nuestra supervivencia, pero, además, tiene una relación directa con nuestro funcionamiento cognitivo, con la calidad de vida y el estado de salud. Por tal razón, desde aquí, insto a cuidar la calidad del sueño no solo a los estudiantes, sino también a la población en general.

Beneficios del ajedrez en cerebros en desarrollo

La versión más aceptada es que el juego del ajedrez fue inventado en Asia con el nombre de chaturanga y desde allí se extendió al resto del planeta. Actualmente, podemos disponer de la versión tradicional o las recreaciones en 2D o 3D del clásico tablero con diferentes colecciones de figuras que dan forma al juego (rey, reina, torre, caballo, peón, alfil), aunque todas las versiones tienen innumerables beneficios para los cerebros en desarrollo.

Daniel Farias en su estudio "Impacto del ajedrez en el desarrollo de habilidades intelectuales en niños de 8 a 12 años" concluye que los niños de estas edades -después de recibir clases de ajedrez- han mejorado habilidades como la observación, la atención-concentración, la memoria, el cálculo, el razonamiento lógico-matemático y la habilidad analítica. En adición, este autor sostiene que la mejora de dichos aspectos no solamente va a generar un inevitable y evidente incremento del rendimiento académico a nivel de expediente académico y madurez personal, sino que también dicho juego educa en valores (Mendoza, 2017).

Otras investigaciones apuntan a que el ajedrez desarrolla cinco de las ocho inteligencias propuestas por Howard Gardner en 1983 (aunque podrían ser siete, según el método de enseñanza elegido):

• Inteligencia lógico-matemática. Es evidente su conexión con el ajedrez (cálculo, resolución de problemas, etc.). De hecho, varios estudios científicos apuntan a que los niños que toman clases de ajedrez mejoran su rendimiento en matemáticas en comparación con los niños que únicamente estudian matemáticas (Kazemi, Yektayar, & Abad, 2012; Trinchero, 2013).

• Inteligencia lingüística-verbal. El juego del ajedrez también mejora en los niños esta área. El psicólogo educativo Stuart Margulies, en 1996, descubrió que los estudiantes de primaria que jugaban al ajedrez obtuvieron un promedio mucho más alto en pruebas de lectura que sus compañeros.

• Inteligencia visual-espacial. El ajedrez desarrolla las habilidades visuoespaciales, es decir, la capacidad para representar, analizar y manipular objetos mentalmente. 

• Inteligencia interpersonal e Inteligencia intrapersonal. Ambas indispensables en el juego del ajedrez (para conocer nuestros puntos débiles y fuertes y los de nuestro rival, analizar gestos y discurso del contrario, discriminar sentimientos para dirigir las acciones, empatía, etc.).

Son muchos los estudios que confirman los efectos positivos del ajedrez en la memoria y las funciones ejecutivas (memoria de trabajo, planificación, resolución de problemas, flexibilidad cognitiva, toma de decisiones, etc.). A este respecto, apuntar que este juego activa numerosas funciones cognitivas, especialmente, memoria, atención y funciones ejecutivas, siendo la memoria de trabajo un instrumento clave para el  ajedrez (Montejo, 2013).

Por otra parte, además de los múltiples beneficios en el desarrollo de las funciones cognitivas y de la inteligencia emocional, la práctica del ajedrez desarrolla la creatividad y la imaginación. En este sentido, quiero subrayar que es esencial en los niños promover el desarrollo de la creatividad, puesto que  fomenta la autoestima, la socialización, así como la capacidad de desarrollar el pensamiento abstracto (en la preadolescencia se inicia la transformación del pensamiento intuitivo en pensamiento abstracto). De acuerdo con esto, los resultados del estudio de Ferguson (1983; citado en Ferguson, 1995), bajo el título "Developing Critical and Creative Thinking Through Chess", indican que el ajedrez tiene un impacto positivo en el desarrollo del pensamiento crítico y la creatividad en fluidez verbal, flexibilidad y originalidad; este último aspecto fue el que demostró un incremento más significativo.

En relación al desarrollo de la imaginación, el estudio de la Dra. Talizina (1985; citado en Ferguson, 1995) encontró que los estudiantes que participaron en el experimento de ajedrez no solamente mostraron un incremento del rendimiento académico, mejoras en la memoria y en habilidades organizativas, sino que, también, para algunos se incrementó la fantasía e imaginación. 

Entre todas las investigaciones realizadas, una investigación muy interesante fue la llevada a cabo por Aciego et al. (2012, 2016; citado en Expósito, 2017) en la que estudiaron el efecto de dos métodos de entrenamiento: el entrenamiento táctico enfocado a la competición versus el entrenamiento integral (sensible al desarrollo de las competencias cognitivas y sociopersonales de los alumnos). Los resultados de este estudio fueron sorprendentes, pues parecen estar directamente relacionados con el tipo de método empleado, ya que el grupo integral mejoró sus competencias cognitivas básicas y competencias cognitivas más complejas, mientras que cuando el entrenamiento se focalizó únicamente en los aspectos tácticos, el efecto quedó limitado a procesos cognitivos básicos. En suma, en este estudio también observaron que a nivel personal se dieron mejoras en la motivación, la autoestima y la actitud ante los estudios.

En cuanto al cociente de inteligencia (CI), el experimento de Venezuela "Learning to Think Project" comprobó que tanto niños como niñas mostraron un aumento del CI después de menos de un año de estudiar ajedrez, incluso la mayoría obtuvo un incremento significativo después de un mínimo de cuatro meses y medio. Señalar que este estudio también incluye datos significativos con respecto a la transferencia de pensamiento ajedrecístico a otras áreas de estudio (Ferguson, 1995).

Asimismo, según un estudio publicado en Nature por Amidzic y otros colegas de la Universidad de Constanza (2001), tanto los Grandes Maestros como los jugadores amateurs activan diferentes áreas localizadas en los dos hemisferios del cerebro mientras juegan al ajedrez, así que con este juego se ejercitan ambos hemisferios cerebrales.

En resumen, son innumerables los beneficios probados en torno al ajedrez en el proceso educativo, incluso en aspectos vinculados con la inteligencia emocional. Tantos son los beneficios del ajedrez que la UNESCO en 1995 declaró este juego "Patrimonio Cultural de la Humanidad" y recomienda que se incorpore al currículum escolar. Por consiguiente, sería muy recomendable implementar programas de ajedrez en las escuelas, dado que el ajedrez es una poderosa herramienta educativa para el desarrollo de las capacidades cognitivas y de las habilidades sociopersonales del alumnado y, además, porque "en el ajedrez no hay perdedores, sólo ganadores y aprendices" (Liptrap, s. f.; citado en Carrasco & Baldivieso, 2014).