Principios de Neuroeducación Fisica - Maureira (2018)

Vista previa del material en texto

1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SEGUNDA EDICIÓN 
 
 
 
FERNANDO MAUREIRA CID 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fernando Maureira Cid 
________________________________________________________________________ 
 2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
© Fernando Maureira Cid 
Principios de neuroeducación física 
Segunda Edición 
ISBN formato papel: 978-84-685-2491-7 
ISBN formato pdf: 978-84-685-2492-4 
Impreso en España 
Editado por Bubok Publishing SL 
Julio, 2018 
Capítulo 1: Neurociencia y educación 
________________________________________________________________________ 
 3 
 
 
 
 
 
 
 
Fernando Mauriera Cid 
 
Es PhD. en Educación, con especialización en 
neurociencia. Autor de más de 80 artículos científicos 
y ocho libros sobre neurociencia, neuropsicobiología, 
ciencias cognitivas, metodología de la investigación y 
estadística. 
Profesor de la Escuela de Educación en Ciencias del 
Movimiento y Deportes, Universidad Católica Silva 
Henríquez. Santiago de Chile. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fernando Maureira Cid 
________________________________________________________________________ 
 4 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Capítulo 1: Neurociencia y educación 
________________________________________________________________________ 
 5 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dedicado a mis hermanas 
Miriam y Yessenia 
a mis padres 
Fernando y Nidia, 
a mi amor 
Elizabeth 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fernando Maureira Cid 
________________________________________________________________________ 
 6 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Capítulo 1: Neurociencia y educación 
________________________________________________________________________ 
 7 
 
 
 
 
 
 
El presente libro viene a cubrir un vacío 
histórico que ha existido en la formación de 
profesores. En efecto, en pleno siglo XXI las 
escuelas de pedagogía de nuestro país carecen de 
la enseñanza sistemática de contenidos referidos a 
la neurociencia. Esta política educativa ha 
generado grandes problemas en las escuelas pues 
los profesores, de los diferentes niveles y disci-
plinas, deben enfrentar la realidad educativa con 
métodos de enseñanza que van, muchas veces, en 
el sentido opuesto al crecimiento y la evolución del 
sistema nervioso de los escolares. 
Actualmente el currículo de la educación 
física en el mundo ha ido evolucionando hacia tres 
áreas fundamentales, a saber: los deportes, las 
asignaturas pedagógicas y asignaturas de carácter 
biológico relacionadas con la salud y el rendi-
miento. Estas áreas que convergen a un tronco 
común llamado motricidad, que actúa a través de 
sus contenidos: tales como la psicomotricidad, 
desarrollo motor, aprendizaje motor, control 
motor, entre otros, los que constituyen un eje 
ordenador de la disciplina. 
El devenir histórico de la educación física en 
Chile ha tenido como consecuencia que mayori-
tariamente quienes han impartido estas asignaturas 
troncales, son profesores derivados de especialida-
des deportivas o de áreas biológicas. No ha habido, 
por falta de especialización, un salto cualitativo en 
la perspectiva disciplinar. Hay escasas publicacio-
nes de desarrollo, habilidades o comportamiento 
motor en nuestro país, lo que evidencia que los 
ramos troncales de las carreras no están tributando 
para que haya una comprensión a cabalidad la 
conducta motriz humana. En cierto modo, se han 
vuelto ininteligibles. A mi juicio, el denominador 
común de este problema es que los académicos no 
han sopesado el valor integrador de la neurocien-
cia en la educación física. Si bien es cierto, hay un 
vasto conocimiento de modelos teóricos de la 
motricidad, de fisiología del aparato locomotor, la 
neuroanatomía, de técnicas deportivas y entrena-
miento, estos son enseñados en forma aislada, a 
modo de compartimientos estancos, sin considerar 
 el eje fundamental que constituye la comprensión 
del sistema nervioso en la explicación conducta 
humana. 
Este libro permite integrar conocimientos 
actualizados de la neurociencia y de la educación 
física. Es una revisión completa que explica en 
detalle el funcionamiento y las funciones de los 
diferentes núcleos del sistema nervioso. Es una 
guía bibliográfica esencial para estudiantes de pre 
y postgrado de educación física, pues saber de 
neurociencia posibilita discernir lo que se esconde 
tras cada conducta motriz y nos permite conocer 
los fenómenos subyacentes del aprendizaje. 
Permite entender el fenómeno de la plasticidad y 
por lo tanto la modificabilidad que poseemos los 
seres humanos. 
Debemos alegrarnos de que el autor, Dr. 
Fernando Maureira, haya realizado esta obra, la 
que viene a constituirse como la aparición del 
“eslabón perdido” de la Educación Física en Chile. 
Tengo el privilegio de conocerlo hace muchos 
años, he visto su crecimiento académico, el que ha 
sido exponencial. Fernando, hijo de la educación 
pública, ha puesto su inteligencia y esfuerzo al 
servicio de la educación física. Eso se evidencia en 
su gran cantidad de publicaciones y en la 
formación de jóvenes investigadores. Con 
Fernando he podido realizar todas las conversa-
ciones de educación física que no se realizan en los 
centros universitarios, y aunque en algún 
momento de esta historia fui su profesora, 
realmente he sido yo quien ha aprendido de él. En 
cada encuentro me sorprende con sus nuevos 
trabajos, libros y proyectos. 
 
 
Mg. Prof. Valentina Bahamondes 
Catedrática del Departamento de Educación 
Física, Deportes y Recreación. Universidad 
Metropolitana de Ciencias de la Educación. 
Santiago de Chile 
Julio de 2018 
Fernando Maureira Cid 
________________________________________________________________________ 
 8 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Capítulo 1: Neurociencia y educación 
________________________________________________________________________ 
 9 
 
 
 
 
 
 
La segunda edición de Principios de 
Neuroeducación Física es una introducción a la 
neurociencia y a los avances en investigación de los 
efectos del ejercicio físico sobre la percepción 
(propiocepción, audición y visión), los sistemas de 
regulación (sueño, motivación y emoción) y fun-
ciones cognitivas (atención, planificación, memoria 
y aprendizaje), estableciendo un vínculo entre la 
practica física y el funcionamiento del sistema 
nervioso. 
Este libro puede ser utilizado tanto como 
guía general del funcionamiento y estructura 
cerebral, así como un texto que explica de manera 
clara y sencilla las bases neurales que subyacen a 
importantes procesos que constituyen nuestra 
compleja vida psíquica y que, por ende, dan origen 
a nuestra conducta. Pero sin duda, el mayor aporte 
es relacionar todo lo anterior con un ámbito 
fundamental en el quehacer del profesional de la 
educación física: el movimiento y el ejercicio físico. 
¿Es posible que la práctica de ejercicio físico 
mejore el desempeño atencional, de memoria o 
control emocional?, ¿la condición física se relaciona 
con el aprendizaje y la resolución de problemas?, 
¿es suficiente la aplicación de una sola sesión de 
entrenamiento o es necesaria una intervención 
durante varios meses para notar mejoras en las 
funciones cerebrales? Todas estas preguntas abren 
un mundo de estudio que dan cuenta del efecto de 
la practica física que va más allá del rendimiento 
deportivo, la estética o la composición corporal, un 
ámbito donde se entremezcla lo motriz y lo 
cognitivo. 
La primera vez que se utilizó el concepto de 
Neuroeducación Físicafue el año 2014 en la 
primera edición de este libro, desde entonces lenta-
mente se ha ido incrementando su uso mediante 
otros textos, cursos, conferencias, etc., y esperamos 
que en el futuro se continúe por el camino 
científico a través de la investigación, que 
conduzca a nuestra disciplina a tener una fuerte 
base en la neurociencia aplicada al movimiento. 
Algunas características que se han mante-
nido de la primera edición del libro son: la descrip- 
 ción neuroanatómica y neurofisiológica de cada 
proceso perceptivo, motriz y cognitivo, de manera 
que el estudiante o profesional de la educación 
física pueda comprender y relacionar a cada 
instante su experiencia del mundo y el entorno 
con una distintiva actividad cerebral; el avance 
progresivo desde los fundamentos microscópicos 
del funcionamiento del sistema nervioso, hasta el 
estudio global de circuitos y regiones cerebrales 
que permiten diversas funciones mentales; y la 
descripción de diversos estudios que dan cuenta 
de los efectos del ejercicio físico sobre cada una de 
las funciones cognitivas estudiadas, de tal manera, 
de dar cuenta de la profunda relación que existe 
entre la educación física y otras áreas del 
desarrollo del ser humano. 
En esta nueva edición se incluye un capítulo 
sobre las técnicas más utilizadas para el estudio 
del sistema nervioso, de manera de entender como 
se avanza en la generación del conocimiento sobre 
funciones tan complejas como el aprendizaje; dos 
capítulos donde se analiza el control del movi-
miento, con la implicancia de la corteza cerebral, 
el cerebelo, los ganglios basales, etc.; un capítulo 
sobre las funciones ejecutivas donde se estudia la 
planificación, control de impulsos, fluidez mental, 
etc.; secciones sobre trastornos emocionales y del 
estado del ánimo, síndromes prefrontales y 
adicciones; una sección sobre el BDNF y sus 
efectos sobre la neuroplasticidad (base del apren-
dizaje), el cual puede ser estimulado por el ejerci-
cio físico; y un gran número de nuevos estudios 
que avalan los efectos beneficiosos de la practica 
física sobre la actividad cerebral. 
Espero que esta nueva edición de Principios 
de Neuroeducación Física constituya una herramien-
ta para el estudio y entendimiento del sistema ner-
vioso y del enorme campo de acción que tiene la 
educación física en la mejora cerebral y a través de 
ello, de la calidad de vida de las personas. 
 
Santiago, Julio 2018 
Fernando Maureira Cid 
Fernando Maureira Cid 
________________________________________________________________________ 
 10 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Capítulo 1: Neurociencia y educación 
________________________________________________________________________ 
 11 
 
 
 
 
Introducción 21 
 
PARTE I 
SISTEMA NERVIOSO: 
DE LA NEURONA AL CEREBRO 23 
 
Capítulo 1. 
Neurociencia y educación 25 
 
Capítulo 2. 
Técnicas de estudio del sistema nervioso 35 
 
Capítulo 3. 
Células del sistema nervioso 43 
 
Capítulo 4. 
Potenciales de membrana y sinapsis 53 
 
Capítulo 5. 
Neuroanatomía del sistema nervioso 
periférico 67 
 
Capítulo 6. 
Neuroanatomía del sistema nervioso 
central 77 
 
PARTE II 
SENTIDOS Y CONTROL DEL 
MOVIMIENTO 95 
 
Capítulo 7. 
Sentidos somáticos y ejercicio físico 97 
 Capítulo 8. 
Audición y ejercicio físico 109 
 
Capítulo 9. 
Visión y ejercicio físico 119 
 
Capítulo 10. 
Componentes básicos del sistema 
motor 137 
 
Capítulo 11. 
Control neural del movimiento 151 
 
PARTE III 
SISTEMAS DE REGULACIÓN Y 
FUNCIONES COGNITIVAS 161 
 
Capítulo 12. 
Sueño y ejercicio físico 163 
 
Capítulo 13. 
Motivación y ejercicio físico 175 
 
Capítulo 14. 
Emociones y ejercicio físico 187 
 
Capítulo 15. 
Atención, funciones ejecutivas y ejercicio 
físico 203 
 
Capítulo 16. 
Memoria, aprendizaje y ejercicio físico 219 
 
 
 
 
 
 
 
Fernando Maureira Cid 
________________________________________________________________________ 
 12 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Capítulo 1: Neurociencia y educación 
________________________________________________________________________ 
 13 
 
 
 
 
INTRODUCCIÓN 21 
 
PARTE I 
SISTEMA NERVIOSO: 
DE LA NEURONA AL CEREBRO 23 
_____________________________________ 
 
CAPÍTULO 1 
NEUROCIENCIA Y EDUCACIÓN 25 
1.1 Sistema nervioso 25 
1.2 Breve historia de la neurociencia 28 
1.3 Aprendizaje y cerebro 30 
 1.3.1 El aprendizaje es un proceso 
 biológico 30 
 1.3.2 Interrelación de disciplinas 31 
1.4 Neurociencia y educación física 32 
 
CAPÍTULO 2 
TÉCNICAS DE ESTUDIO DEL 
SISTEMA NERVIOSO 35 
2.1 Invasividad, espacio y tiempo 35 
2.2 Estudio de microestructuras del 
 sistema nervioso 35 
 2.2.1 Microscopio óptico 36 
 2.2.2 Microscopio electrónico 37 
2.3 Estudio eléctrico de las neuronas 38 
2.3.1 Electrofisiología 38 
 2.3.2 Electroencefalografía 40 
 2.3.3 Magnetoencefalografía 40 
2.4 Imagenología 40 
2.5 Optogenética 41 
 
CAPÍTULO 3 
CÉLULAS DEL SISTEMA NERVIOSO 43 
3.1 La neurona 43 
3.2 Citología de la neurona 43 
 3.2.1 Soma neuronal 43 
 3.2.2 Dendritas 45 
 3.2.3 Axón 46 
3.3 Transporte axonal 47 
3.4 Clasificación de las neuronas 48 
 3.4.1 Clasificación según su estructura 48 
 3.4.2 Clasificación según su función 48 
 3.4.3 Clasificación según su 
 neurotransmisor 48 
3.5 Las glías 49 
 3.5.1 Clasificación de las glías 50 
 
CAPÍTULO 4 
POTENCIALES DE MEMBRANA Y 
SINAPSIS 53 
4.1 Impulso nervioso 53 
 4.1.1 Potencial de reposo 53 
 4.1.2 Potenciales locales 54 
 4.1.3 Potencial de acción 54 
 4.1.4 Período refractario 55 
 4.1.5 Conducción del potencial de 
 acción 56 
4.2 La sinapsis 56 
 4.2.1 Sinapsis eléctrica 56 
 4.2.2 Sinapsis química 57 
 4.2.3 Clasificación de las sinapsis 58 
 4.2.4 Sumación 59 
 4.2.5 Redes neurales 60 
 4.2.6 Neurotransmisores 61 
 4.2.7 Receptores 61 
 4.2.8 Principales neurotransmisores y 
 sus respectivos receptores 62 
 
CAPÍTULO 5 
NEUROANATOMÍA DEL SISTEMA 
NERVIOSO PERIFÉRICO 67 
5.1 Divisiones del sistema nervioso 67 
5.2 Planos anatómicos en el estudio del 
 sistema nervioso 67 
5.3 Sistema nervioso periférico 68 
 5.3.1 Nervios raquídeos o espinales 68 
 5.3.2 Nervios craneanos 71 
 5.3.3 Sistema nervioso autónomo 73 
 5.3.4 Ramas del SNA 75 
 
CAPÍTULO 6 
NEUROANATOMÍA DEL SISTEMA 
NERVIOSO CENTRAL 77 
Fernando Maureira Cid 
________________________________________________________________________ 
 14 
 
6.1 Meninges y líquido cefalorraquídeo 77 
6.2 Médula espinal 78 
6.3 Tronco encefálico 80 
 6.3.1 Bulbo raquídeo 80 
 6.3.2 Protuberancia anular 80 
 6.3.3 Mesencéfalo 81 
6.4 Cerebelo 82 
6.5 Diencéfalo 83 
6.6 Sistema límbico 84 
 6.6.1 Complejo amigdalino 86 
 6.6.2 Área septal 87 
 6.6.3 Formación hipocampal 87 
 6.6.4 Giro de cíngulo 87 
6.7 Ganglios basales 87 
6.8 Corteza cerebral 87 
 6.8.1 Lóbulos cerebrales 87 
 6.8.2 Capas celulares de la corteza 89 
 6.8.3 Áreas de Brodmann 90 
 6.8.4 Cortezas sensitivas y motoras 90 
6.9 Tractos cerebrales 90 
6.10 Sistemas moduladores difusos 92 
 
 
PARTE II 
SENTIDOS Y CONTROL DEL 
MOVIMIENTO 95 
_____________________________________ 
 
CAPÍTULO 7 
SENTIDOS SOMÁTICOS Y EJERCICIO 
FÍSICO 97 
7.1 Receptores y estímulos 977.1.1 Clasificación de los receptores 97 
 7.1.2 Campos perceptivos 97 
 7.1.3 Propiedades de un estímulo 98 
7.2 Sentidos somáticos 99 
 7.2.1 Propiocepción 99 
 7.2.2 Propiocepción y ejercicio físico 100 
 7.2.3 Nocicepción 100 
 7.2.4 Nocicepción y ejercicio físico 101 
 7.2.5 Temperatura 101 
 7.2.6 Tacto 101 
7.3 Vías espinales ascendentes 103 
7.4 Sentidos somáticos y ejercicio físico 105 
 7.4.1 Mapas somatosensitivos 105 
 7.4.2 Modificación de los mapas 
 somatosensitivos 106 
 CAPÍTULO 8 
AUDICIÓN Y EJERCICIO FÍSICO 109 
8.1 El oído: audición 109 
 8.1.1 Oído interno 109 
 8.1.2 Ondas sonoras 109 
 8.1.3 Proceso de audición 111 
 8.1.4 Anatomía funcional de la cóclea 111 
 8.1.5 Activación de las células 
 ciliadas 113 
8.2 El oído: equilibrio 114 
 8.2.1 Equilibrio estático 114 
 8.2.2 Equilibrio dinámico 115 
8.3 Oído y ejercicio físico 115 
 
CAPÍTULO 9 
VISIÓN Y EJERCICIO FÍSICO 119 
9.1 Estructura y función del ojo 119 
 9.1.1 Función de la pupila y 
 cristalino 120 
 9.1.2 Estructura de la retina 121 
 9.1.3 Fototransducción en la retina 122 
9.2 De la retina a la corteza visual 124 
9.3 Corteza visual 126 
 9.3.1 Corteza visual primaria 126 
 9.3.2 Cortezas visuales extraestriadas 128 
 9.3.3 Visión del color y corteza V4 129 
9.4 Movimiento oculares 130 
9.5 Capacidad visual 131 
 9.5.1 Agudeza visual 131 
 9.5.2 Visión periférica 131 
9.6 Capacidad visual y ejercicio físico 132 
 
CAPÍTULO 10 
COMPONENTES BÁSICOS DEL 
SISTEMA MOTOR 137 
10.1 Introducción al control del 
 movimiento 137 
10.2 Unidades motoras 138 
10.3 Unión neuromuscular 139 
 10.3.1 Estimulación de la fibra 
 muscular 140 
 10.3.2 Estructura de la fibra 
 muscular 140 
10.4 Contracción de la fibra muscular 143 
10.5 Movimiento reflejos 143 
 10.5.1 Clasificación de los reflejos 144 
Capítulo 1: Neurociencia y educación 
________________________________________________________________________ 
 15 
 
 10.5.2 Motoneurona alfa y células de 
 Renshaw 146 
 10.5.3 Huso neuromuscular 146 
 10.5.4 Órgano tendinoso de Golgi 147 
 10.5.5 Reflejo rotuliano y de extensión 
 cruzado 147 
 
CAPÍTULO 11 
CONTROL NEURAL DEL 
MOVIMIENTO 151 
11.1 Movimiento rítmicos 151 
11.2 Vías espinales descendentes 152 
 11.2.1 Vía lateral 152 
 11.2.2 Vía ventromedial 153 
11.3 Núcleos del tronco encefálico 154 
11.4 Movimiento voluntario 155 
 11.4.1 Retroacción y anticipación 155 
 11.4.2 Circuito entre la corteza motora y 
 los ganglios basales 156 
 11.4.3 Circuito entre la corteza motora y 
 El cerebelo 158 
 
 
PARTE III 
SISTEMAS DE REGULACIÓN Y 
FUNCIONES COGNITIVAS 161 
_________________________________________ 
 
CAPÍTULO 12 
SUEÑO Y EJERCICIO FÍSICO 163 
12.1 El sueño 163 
 12.1.1 Etapas del sueño 163 
 12.1.2 Sueño MOR 165 
 12.1.3 Alternancia de sueños MOR y 
 no-MOR 165 
 12.1.4 ¿Para qué dormimos? 166 
12.2 Ciclos circadianos 166 
 12.2.1 Control del sueño 166 
 12.2.2 Sustancias que inducen sueño 168 
 12.2.3 Filogenética del sueño 169 
 12.2.4 Experimentos con privación de 
 sueño 170 
12.3 Efectos del ejercicio físico sobre el 
 sueño 171 
 
CAPÍTULO 13 
MOTIVACIÓN Y EJERCICIO FÍSICO 175 
 13.1.1 Componente fisiológico de la 
 motivación 175 
 13.1.2 Componente cognitivo de la 
 motivación 176 
 13.1.3 Componente motor de la 
 motivación 177 
 13.1.4 Motivación en el contexto social 
 humano 177 
13.2 Sistema neural del placer 178 
 13.2.1 Neurobiología de la adicción 178 
 13.2.2 Regiones cerebrales asociadas a 
 diversos consumos de drogas 180 
13.3 Motivación, adicción y ejercicio 
 físico 182 
 
CAPÍTULO 14 
EMOCIONES Y EJERCICIO FÍSICO 187 
14.1. Aclaraciones semánticas 187 
14.2 Neuroanatomía de las emociones 188 
 14.2.1 Núcleo amigdalino y 
 emociones 188 
 14.2.2 Corteza frontal y emociones 189 
 14.2.3 Miedo 190 
 14.2.4 Ira y agresividad 190 
 14.2.5 Tristeza 191 
 14.2.6 Alegría 191 
 14.2.7 Emociones sociales 192 
14.3 Reconocimiento emocional 193 
14.4 Alteraciones de las emociones y los 
 estados de ánimo 194 
 14.4.1 Trastorno de ansiedad 194 
 14.4.2 Depresión 194 
 14.4.3 Trastorno bipolar 196 
14.5 Emociones, estados de ánimo y ejercicio 
 físico 197 
 
CAPÍTULO 15 
ATENCIÓN, FUNCIONES EJECUTIVAS Y 
EJERCICIO FÍSICO 203 
15.1 La atención 203 
 15.1.1 Neuroanatomía de la 
 atención 203 
 15.1.2 Tipos de atención 204 
15.2 Trastornos atencionales 206 
 15.2.1 Mutismo acinético 206 
 15.2.2 Síndrome confucional 206 
Fernando Maureira Cid 
________________________________________________________________________ 
 16 
 
 15.2.3 Heminegligencia atencional 207 
 15.2.4 Trastorno por déficit 
 atencional 208 
15.3 Efectos del ejercicio físico sobre la 
 atención 209 
15.4 Funciones ejecutivas 211 
 15.4.1 Neuroanatomía de las funciones 
 ejecutivas 211 
 15.4.2 Tipos de funciones ejecutivas 212 
15.5 Alteraciones de las funciones 
 ejecutivas 213 
 15.5.1 Síndrome prefrontal 
 dorsolateral 213 
 15.5.2 Síndrome prefrontal 
 orbitofrontal 214 
 15.5.3 Síndrome prefrontal medial o del 
 cíngulo anterior 214 
15.6 Funciones ejecutivas y ejercicio 
 físico 214 
 CAPÍTULO 16 
MEMORIA, APRENDIZAJE Y EJERCICIO 
FÍSICO 219 
16.1 La memoria 219 
 16.1.1 Memoria de corto plazo 220 
 16.1.2 Memoria explícita 220 
 16.1.3 Memoria implícita 221 
16.2 Neuroanatomía de la memoria 223 
 16.2.1 Memoria explícita 223 
 16.2.2 Memoria implícita 225 
16.3 Bases biológicas del aprendizaje 226 
 16.3.1 Habituación y sensibilización 226 
 16.3.2 Condicionamiento clásico 227 
 16.3.3 Neuroplasticidad 227 
 16.3.4 Experiencia y 
 neuroplasticidad 228 
 16.3.5 Potenciación a largo plazo 229 
 16.3.6 De la expresión de CRE a la 
 neuroplasticidad 231 
16.4 Efectos del ejercicio físico sobre la 
 memoria y aprendizaje 233 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Capítulo 1: Neurociencia y educación 
________________________________________________________________________ 
 17 
 
 
 
 
Figura 1.1 Evolución del sistema nervioso 26 
Figura 1.2 División anatómica del sistema 27 
Figura 1.3 La corteza frontal 27 
Figura 1.4 Diferentes áreas del cerebro 
 que trabajan en la realización 
 de diferentes acciones 28 
Figura 1.5 La frenología asociaba diferentes 
regiones del cerebro a diversas 
conductas 29 
Figura 1.6 Algunas de las áreas cerebrales 
descritas por Brodmann 
en 1909 29 
Figura 1.7 Resonancia magnética funcional 30 
Figura 1.8 Disciplinas que integran la 
 neuroeducación 31 
Figura 2.1Escala de tamaños utilizados 
 en biología celular y molecular 36 
Figura 2.2 Partes del microscopio óptico 37 
Figura 2.3 Microscopio de transmisión 
 electrónica 38 
Figura 2.4 Microelectrodos 39 
Figura 2.5 Diferentes formas de patch 
 clamp 39 
Figura 2.6 Esquema de la ubicación de 
 electrodos en el cuero 
 cabelludo y de las ondas más 
 características del EEG 40 
Figura 2.7 Las técnicas de imagenología 
 cerebral nos permiten obtener 
 información estructural (RMn) 
 o funcional (RMf o PET) del 
 sistema nervioso 41 
Figura 2.8 Optogenética 42 
Figura 3.1 Principales estructuras de una 
 neurona 44 
Figura 3.2 Citoesqueleto de una neurona 45 
Figura 3.3 Membrana plasmática 46 
Figura 3.4 Esquema de las espinas 
 dendríticas de una neurona 46 
Figura 3.5 Transporte axonal 47 
Figura 3.6 Tipos de neuronas según su 
 estructura 49 
 Figura 3.7 Esquema de un astrocito 50 
Figura 3.8 Oligodendrocito 50 
Figura 3.9 Células de Schwann 51 
Figura 3.10 Células ependimarias y 
 microglías 51 
Figura 4.1 Diferencia de concentración de 
 iones dentro y fuera de la 
 membrana neuronal 54 
Figura 4.2 Esquema de canales iónicos 54 
Figura 4.3 Etapas del potencial de acción 55 
Figura 4.4 Período refractario 55 
Figura 4.5 Conducción saltatoria 56 
Figura 4.6 Sinapsis eléctrica 57 
Figura 4.7 Sinapsis química 57 
Figura 4.8 Algunos tipos de sinapsis 
 químicas 58 
Figura 4.9 Sumación espacial y temporal 59 
Figura 4.10 Esquemas de los procesos de 
 divergencia y convergencia 
 en redes neurales 60 
Figura 4.11 Esquema de un canal con 
 receptor ionotrópico 62 
Figura 4.12 Esquema de un canal con 
 receptor metabotrópico 62 
Figura 5.1 Plano coronal, sagital y horizontal 
 en el estudio del cerebro 68 
Figura 5.2 Plexo cervical 69 
Figura 5.3 Plexo braquial 69 
Figura 5.4 Plexo lumbar 70 
Figura 5.5 Plexo sacro y plexo coccígeo 70 
Figura 5.6 Vía sensitiva y motora de un 
 nervio raquídeo 71 
Figura 5.7 Dermatomas 72 
Figura 5.8 Nervios craneanos 73 
Figura 5.9 Nervio del sistema autónomo 74 
Figura 5.10 Rama simpática y parasimpática 
 del sistema nervioso 
 autónomo 75 
Figura 6.1 Meninges 78 
Figura 6.2 Ventrículos cerebrales 78 
Figura 6.3 Médula espinal 79 
Figura 6.4 Meninges de la médula espinal 79 
Fernando Maureira Cid 
________________________________________________________________________ 
 18 
 
Figura 6.5 Tronco encefálico 80 
Figura 6.6 Esquema del cerebelo 81 
Figura 6.7 Capas celulares del cerebelo 82 
Figura 6.8 Diencéfalo 83 
Figura 6.9 Núcleos que constituyen el 
 tálamo 84 
Figura 6.10 Núcleos hipotalámicos 85 
Figura 6.11 Sistema límbico 85 
Figura 6.12 Principales vías del sistema 
 límbico 86 
Figura 6.13 Ganglios basales 88 
Figura 6.14 Lóbulos cerebrales 89 
Figura 6.15 Cuerpo calloso 89 
Figura 6.16 Capas de la corteza cerebral 90 
Figura 6.17 Áreas de Brodmann en la 
 corteza cerebral 91 
Figura 6.18 Principales cortezas cerebrales 
 sensitivas 91 
Figura 6.19 Organización somatotópica 92 
Figura 6.20 Tractos cerebrales 92 
Figura 6.21 Sistemas moduladores difusos 93 
Figura 7.1 Campos perceptivos 98 
Figura 7.2 Las vías sensitivas están 
 constituidas por tres neuronas 99 
Figura 7.3 Terminaciones libres de dolor 100 
Figura 7.4 Terminaciones de temperatura 101 
Figura 7.5 Receptores cutáneos del tacto 102 
Figura 7.6 Ubicación de los diversos 
 receptores en la piel 102 
Figura 7.7 Vías espinotalámicas 103 
Figura 7.8 Vía de tacto y presión 104 
Figura 7.9 Vías espinocerebelosas 104 
Figura 7.10 Vías de información articular 105 
Figura 7.11 Vías de información cutánea y 
 estados de conciencia 105 
Figura 7.12 Mapa sensorial de la corteza 
 cerebral 106 
Figura 7.13 Representación somatotópica 
 de la mano en la corteza 
 cerebral del mono 107 
Figura 7.14 Modificación del mapa 
 somatosensorial 107 
Figura 8.1 Estructuras del oído 110 
Figura 8.2 Estructura del oído interno 110 
Figura 8.3 Estructura de la cóclea 111 
Figura 8.4 Ondas sonoras 111 
 Figura 8.5 Transmisión del sonido en el 
 oído 112 
Figura 8.6 Cóclea 112 
Figura 8.7 Célula ciliada del órgano de 
 Corti 113 
Figura 8.8 Membrana basilar 113 
Figura 8.9 Los canales iónicos de los 
 estereocilios 114 
Figura 8.10 Ubicación de la corteza auditiva 
 primaria 114 
Figura 8.11 El utrículo y sáculo 114 
Figura 8.12 Cresta acústica 115 
Figura 8.13 Diferencias de la estabilidad de 
 equilibrio 116 
Figura 8.14 Relación entre obesidad central y 
 pérdida auditiva 116 
Figura 9.1 Estructuras del globo ocular 120 
Figura 9.2 Refracción de la luz en lentes 
 cóncavas y convexas 120 
Figura 9.3 Acomodación 121 
Figura 9.4 Estructura de la mácula y la fóvea 
 de la retina 122 
Figura 9.5 Estructuras de los bastones y 
 conos de la retina 122 
Figura 9.6 Células que componen la 
 retina 123 
Figura 9.7 Blanqueamiento 123 
Figura 9.8 Campos visuales en la retina 124 
Figura 9.9 Zonas monoculares y binocular de 
 la visión 125 
Figura 9.10 El núcleo geniculado lateral 126 
Figura 9.11 Vías visuales ipsilaterales y 
 contralaterales 126 
Figura 9.12 Cortezas visuales 127 
Figura 9.13 Campos receptivo de V1 127 
Figura 9.14 Diagrama de un corte de corteza 
 visual primaria 128 
Figura 9.15 Vía visual ventral y dorsal 128 
Figura 9.16 Diagrama de las vías 
 visuales 129 
Figura 9.17 Las neuronas del área MT 129 
Figura 9.18 Tasas de disparos de neuronas 
 del área temporal inferior frente 
 al reconocimiento de rostros 130 
Figura 9.19 Los movimientos sacádicos 131 
Figura 9.20 Test de Snellen 131 
Capítulo 1: Neurociencia y educación 
________________________________________________________________________ 
 19 
 
Figura 9.21 Evaluación de la visión 
 periférica 132 
Figura 9.22 Grado de visión periférica en 
 conductores de buses 133 
Figura 10.1 Músculo y tendón del bíceps 137 
Figura 10.2 Principales movimientos 
 generados por la musculatura 
 esquelética 138 
Figura 10.3 Ejemplo de músculo agonista, 
 sinergista y antagonista 139 
Figura 10.4 Placa motora 139 
Figura 10.5 Receptor de acetilcolina 140 
Figura 10.6 Potencial en la fibra muscular 141 
Figura 10.7 Estructura de la fibra 
 muscular 142 
Figura 10.8 Miofibrilla 142 
Figura 10.9 Estructura del sarcómero 142 
Figura 10.10 Moléculas de actina, troponina y 
 tropomiosina entrelazándose 143 
Figura 10.11 Proceso molecular de contracción 
 muscular 144 
Figura 10.12 Contracción muscular 145 
Figura 10.13 Reflejo 145 
Figura 10.14 Huso neuromuscular146 
Figura 10.15 Órgano tendinoso de Golgi 147 
Figura 10.16 Reflejo miotático inverso 148 
Figura 10.17 Reflejo rotuliano 148 
Figura 10.18 Reflejo de extensión cruzado 149 
Figura 11.1 Fases de la marcha humana 152 
Figura 11.2 Esquema de los semicentros 152 
Figura 11.3 Vías corticoespinales 153 
Figura 11.4 Vías de musculatura flexora y 
 extensora 153 
Figura 11.5 Vías retículoespinales 154 
Figura 11.6 Ubicación de las vías espinales en 
 la médula 155 
Figura 11.7 Núcleos del tronco encefálico rela- 
 cionados con el movimiento 155 
Figura 11.8 Fases del movimiento 
 voluntario 156 
Figura 11.9 Circuito corteza/ganglios basales 
 basales 157 
Figura 11.10 Circuito de la activación/inhibi- 
 ción de los ganglios basales en 
 una actividad motriz 157 
 
 Figura 11.11 Regiones funcionales del 
 cerebelo 158 
Figura 11.12 Vía de las neuronas del 
 vestibulocerebelo 159 
Figura 11.13 Vías del espinocerebelo y 
 cerebrocerebelo 159 
Figura 12.1 Etapas del sueño 164 
Figura 12.2 Hipnograma 165 
Figura 12.3 Feed-back del sistema 
 tálamocortical 166 
Figura 12.4 Núcleos del tronco encefálico 
 relacionados con los estados de 
 sueño-vigilia 166 
Figura 12.5 Sistema de vigilia 168 
Figura 12.6 Sistema del sueño 168 
Figura 12.7 Núcleo circadiano 169 
Figura 12.8 Estudio de privación de sueño en 
 ratas 170 
Figura 13.1 Circuito de activación que da 
 origen al componente 
 fisiológico 176 
Figura 13.2 Circuito de regulación del 
 componente cognitivo de la 
 activación 176 
Figura 13.3 Circuito de regulación del 
 componente motor de la 
 activación 177 
Figura 13.4 Desarrollo de la dependencia a 
 drogas 178 
Figura 13.5 Sistema dopaminérgico 
 mesocorticolímbico 179 
Figura 13.6 Estructuras implicadas en las 
 adicciones a diferentes 
 drogas 181 
Figura 13.7 PET del cuerpo estriado 182 
Figura 14.1 Estructuras del sistema 
 límbico 188 
Figura 14.2 Circuito nervioso de las 
 emociones 188 
Figura 14.3 Conexiones de la amígdala 
 cerebral y otras regiones 
 del cerebro 189 
Figura 14.4 Regiones cerebrales implicadas 
 en el miedo condicionado 190 
Figura 14.5 Sonrisa de Duchenne 192 
Fernando Maureira Cid 
________________________________________________________________________ 
 20 
 
Figura 14.6 Reconocimiento emocional 193 
Figura 14.7 Esquema de la actividad cerebral 
 en una persona normal y otra que 
 sufre depresión mayor 195 
Figura 15.1 Regiones subcorticales y corticales 
 implicadas en la atención 204 
Figura 15.2 Circuito atencional 205 
Figura 15.3 Cortezas cerebrales que rodean el 
 cuerpo calloso 207 
Figura 15.4 Hemiespacios atencionales 207 
Figura 15.5 Heminegligencia atencional 208 
Figura 15.6 Maduración del cerebro 209 
Figura 15.7 Regiones de la corteza frontal 211 
Figura 15.8 Regiones de la corteza 
 frontomedial 212 
Figura 15.9 Phineas Cage 213 
Figura 15.10 Áreas de Brodmann relacionadas 
 con diversos síndromes 
 prefrontales 214 
Figura 16.1 Clasificación de la memoria de 
 largo plazo 221 
Figura 16.2 Habituación y sensibilización 222 
Figura 16.3 Condicionamiento clásico 223 
 Figura 16.4 Estructuras subcorticales 
 relacionadas con la memoria 
 explícita 224 
Figura 16.5 Circuito hipocámpico en la 
 memoria explícita 224 
Figura 16.6 Esquema de las vías que 
 permiten la memoria 
 explícita 225 
Figura 16.7 Vía del AMPc en la 
 sensibilización 226 
Figura 16.8 Vía de la PKC en la 
 sensibilización 227 
Figura 16.9 Deprivación sensorial 228 
Figura 16.10 Potenciación a largo plazo 
 temprana 230 
Figura 16.11 Potenciación a largo plazo 
 tardía 230 
Figura 16.12 Neuroplasticidad 232 
Figura 16.13 Efectos del ejercicio sobre el 
 hipocampo de rata 233 
Figura 16.14 Vía de señalización del 
 IGF-1 234 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Capítulo 1: Neurociencia y educación 
________________________________________________________________________ 
 21 
 
 
 
 
 
 
La educación del siglo pasado basó su 
quehacer sobre las diversas teorías que generó la 
psicología en relación con el aprendizaje. Sin 
embargo, una nueva ciencia que surgió a principios 
del siglo XX comenzó a ocupar el lugar que otrora 
ostentaba la psicología: la neurociencia. Esta 
disciplina se encarga de estudiar las funciones del 
cerebro y su relación con la conducta, constitu-
yéndose actualmente como uno de los principales 
pilares del avance y desarrollo de nuestra 
comprensión del cerebro. 
Los avances logrados en estas décadas por la 
neurociencia nos dejan sin aliento, logros en 
desarrollo embrionario neural, en identificación y 
descripción de estructuras y funciones de neuronas 
y glías, en la comprensión de los fenómenos de 
percepción como el tacto, la visión, el gusto, etc. y 
sobre todo de las funciones cognitivas que 
permiten nuestra relación con el entorno y otros 
individuos: la motivación, atención, emociones, 
memoria y aprendizaje. 
Todas estas actividades cerebrales que pare-
cían sólo misterios hace un siglo, hoy se muestran 
con una comprensión mucho más clara en relación 
con sus orígenes y funcionamientos. El siglo XXI 
será sin duda el siglo del cerebro, ya que la 
comprensión de lo que somos y lo que podemos 
ser sólo es posible a través de nuestro conocimiento 
de ese pequeño órgano de 1.400 gramos donde se 
produce toda nuestra conducta. 
Si todo nuestro proceso de aprendizaje 
ocurre mediante las actividades de conjuntos de 
neuronas ¿no sería lo más lógico que la neuro-
ciencia fuese el pilar sobre el cual se erigiese el 
sistema educativo? El área docente no puede dejar 
de lado los avances que se han logrado sobre 
nuestro cerebro, comprender su funcionamiento 
 está íntimamente vinculado con la metodología a 
utilizar durante la enseñanza. La neuroeducación 
ha surgido de la necesidad de los docentes por 
mejorar el sistema escolar y universitario, una 
disciplina que recién comienza y que resulta 
fundamental si queremos avanzar en este ámbito 
tan importante del desarrollo humano. 
Dentro del quehacer docente la educación 
física ha sido relegada a la actividad deportiva y 
casi ha pasado a ser un mero distractor en el 
curriculum escolar. En el último tiempo el aumen-
to de enfermedades crónicas no transmisibles 
producto del sedentarismo de nuestras sociedades 
comienza poco a poco a dar un lugar importante a 
la actividad física y sus profesionales, como una 
manera efectiva de combatir esos males de la 
sociedad moderna. Sin embargo, la actividad física 
posee un potencial que va más allá del bienestar y 
belleza corporal, ya que representa un factor 
protector del cerebro y está íntimamente rela-
cionado con las capacidades cognitivas: la activi-
dad física beneficia el funcionamiento cerebral, 
mejora la atención, la motivación, la percepcióny 
en definitiva el aprendizaje. Esto hace patente la 
necesidad urgente de que los profesionales de la 
actividad deportiva puedan conocer, comprender 
y basar su quehacer profesional en el conoci-
miento del cerebro: el ámbito de la educación no 
sólo física, sino también cognitiva. 
El presente libro es un intento de 
fundamentar una neuroeducación física, una dis-
ciplina que una los conocimientos y logros alcan-
zados por la neurociencia con la educación física, 
para dar un nuevo enfoque a la actividad física de 
nuestros países, basada en la mejora de la calidad 
de vida a través una mejora de la actividad 
cerebral. 
 
 
 
 
 
Fernando Maureira Cid 
________________________________________________________________________ 
 22 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Capítulo 1: Neurociencia y educación 
________________________________________________________________________ 
 23 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fernando Maureira Cid 
________________________________________________________________________ 
 24 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Capítulo 1: Neurociencia y educación 
________________________________________________________________________ 
 25 
 
 
 
 
________________________________________________________________________ 
 
 
 
 
 
El sistema nervioso es el órgano más com-
plejo que poseemos, comprender su función es sin 
duda, el desafío más grande del hombre y de la 
ciencia moderna. Durante el siglo pasado, los avan-
ces logrados en biología han permitido compren-
der muchos aspectos que parecían enigmáticos o 
sin explicación. El desarrollo de la genética nos 
permitió explicar la maravilla de la transferencia de 
características de un individuo a su progenie, ade-
más de entender cómo se regula el funcionamiento 
biológico; la biomedicina ha generado avances 
excepcionales en el conocimiento y control de 
enfermedades y la neurociencia nos ha permitido 
conocer una pequeña parte de los procesos que 
subyacen a la conducta. 
Esta última es un conjunto de disciplinas que 
abarca desde la anatomía microscópica hasta las 
funciones cognitivas, pasando por la neuroanato-
mía, la genética, la biología molecular, la bioquími-
ca, la inteligencia artificial, etc. (Kandel, Schwartz y 
Jessel, 2001). 
Las implicancias de conocer cómo funciona 
nuestro cerebro son enormes en todas las discipli-
nas de la vida, desde la economía hasta la medici-
na, incluyendo la psicología, la sociología, el 
marketing, el arte, las comunicaciones y la educa-
ción, por nombrar sólo algunas. 
Es en este último ámbito donde creemos que 
la neurociencia puede convertirse en la base cientí-
fica que el sistema educativo necesita. La educa-
ción moderna debe basarse en los hallazgos 
alcanzados por la neurociencia para orientar el 
trabajo pedagógico desde la base que la sustenta: 
los procesos cerebrales que subyacen al aprendi-
zaje. 
Sobre ese tema versa el presente libro, pero 
con un matiz especial, las implicancias de un área 
 particular de la neurociencia sobre la educación: la 
neurociencia cognitiva. Para esto comenzaremos 
con una breve visión del sistema nervioso, el 
aprendizaje y la educación, para luego interrela-
cionar estos conceptos. 
 
 
1.1 SISTEMA NERVIOSO 
 
El sistema nervioso (SN) está formado por 
dos tipos de células llamadas neuronas y glías. 
Estas células se conectan entre sí formando el 
tejido nervioso, como una enorme red de miles de 
millones de unidades. Este tejido permite la activi-
dad senso-motora, es decir, permite al organismo 
captar un estímulo del ambiente (por ejemplo, un 
sonido) y con ello generar una respuesta motriz 
(girar la cabeza en dirección al sonido). Esta acti-
vidad es realizada como una forma de mantener la 
homeostasis funcional del organismo, ya que 
resulta fundamental conocer nuestro entorno y los 
otros sistemas vivos en él para lograr la supervi-
vencia. Si un ser vivo detecta la comida (estímulo 
sensorial) debe lograr alcanzarla y esto se hará 
desplazando un segmento o el total de su cuerpo 
hacia el alimento (actividad motriz). 
El sistema nervioso sólo está presente en 
organismos pluricelulares que necesitan moverse, 
de ahí que las plantas carezcan de él. En organis-
mos unicelulares (que tampoco poseen sistema 
nervioso, ya que están constituidos por una sola 
célula) existen actividades moleculares que podría 
decirse suplantan las actividades nerviosas. Así 
una bacteria posee un complejo sistema de 
proteínas y enzimas que producen el movimiento 
de los flagelos con los cuales pueden acercarse a la 
comida o huir de predadores (Alberts, Bray, Hop- 
Fernando Maureira Cid 
________________________________________________________________________ 
 26 
 
kin, Johnson, Lewis, Raff, et al., 2011). 
El sistema nervioso aparece filogenéticamen-
te en organismos marinos llamados cnidarios (Fig. 
1.1) y posteriormente en las medusas, en donde 
observamos una red de nervios que entrecruzan 
todo el cuerpo del animal con sistemas simples de 
reflejos que se activan por sensaciones que generan 
respuestas motoras básicas. El sistema nervioso 
sigue evolucionando en los platelmintos (gusanos 
planos, como las planarias), los anélidos (gusanos 
anillados, como las lombrices) y los artrópodos (in-
sectos, arácnidos, crustáceos, etc.) que poseen gan-
glios que conectan nervios como centros de proce-
samientos de información. Finalmente, los verte-
brados (peces, anfibios, reptiles, aves y mamíferos) 
poseen un ganglio de gran tamaño ubicado en la 
región craneal, que cumple con el rol de centro 
regulador de sus complejas actividades senso-
motoras. 
Mientras más antiguo es el organismo, filo-
genéticamente hablando, más difuso parece su red 
nerviosa, donde resulta difícil distinguir una es- 
 tructura de otra, pero a medida que avanzamos 
hacia los vertebrados podemos notar claramente 
las divisiones estructurales del sistema nervioso. 
En los seres humanos distinguimos un 
sistema nervioso central y uno periférico (Fig. 1.2). 
El sistema nervioso central (SNC) está com-
puesto por la médula espinal, el tronco encefálico, 
el cerebelo y el cerebro. Aquí es donde se procesa 
la información y donde ocurren las funciones 
cerebrales más complejas como la planificación del 
movimiento, las emociones, la atención, la memo-
ria y en el caso de los seres humanos, el lenguaje. 
El sistema nervioso periférico (SNP) está 
compuesto por un conjunto de nervios que salen 
de la médula espinal y poseen una vía sensitiva 
(que envía información de la piel y las vísceras ha-
cia el SNC) y una vía motora (que envía informa-
ción relacionada con el movimiento a la muscula-
tura). 
Las funciones cognitivas como el aprendiza-
je, la memoria, la reflexión y el pensamiento son 
procesos que ocurren en la corteza cerebral, un 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1.1 Evolución del 
sistema nervioso. Los 
cnidarios (hidra) poseen una 
red nerviosa difusa, los 
platelmintos (planaria) 
poseen cordones nerviosos, 
los artrópodos (hormiga) 
poseen ganglios nerviosos. 
Finalmente, los vertebrados 
(gato y ser humano) poseen 
encéfalo, médula y nervios 
periféricos. 
Capítulo 1: Neurociencia y educación 
________________________________________________________________________ 
 27 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1.2 División anatómica del 
sistema nervioso. La médula 
espinal, el tronco encefálico, el 
cerebelo y el cerebro forman el 
sistema nervioso central, en cambio 
los nervios raquídeos y craneanos 
forman el sistema nervioso 
periférico (sacado de Maureira y 
Flores, 2016, pág. 34)Figura 1.3 La corteza 
frontal. Esta área es característica de los 
organismos más evolucionados. En los 
primates parte de ellas 
ha evolucionado como 
corteza prefrontal, lugar 
relacionado con la planificación y 
reflexión. 
 
 
conjunto de neuronas que se ubican en la parte 
externa del cerebro y que posee áreas específicas 
donde ocurren cada uno de estos procesos. En la 
corteza de los mamíferos existe una zona nueva 
llamada corteza frontal que es el lugar de funcio-
nes más complejas relacionadas con la resolución 
de problemas. Dentro de esta clase de vertebrados, 
los primates (sobre todo el ser humano) ha desarro- 
 llado una zona conocida como corteza prefrontal 
(Fig. 1.3), que corresponde a la parte anterior del 
encéfalo y resulta ser la estructura más evolucio-
nada del sistema nervioso, en este lugar se realiza 
la planificación, razonamiento y el control de 
impulsos. 
Resulta interesante constatar cómo cada 
acción que realizamos posee un correlato de activi- 
Fernando Maureira Cid 
________________________________________________________________________ 
 28 
 
dad cerebral específica. De esta forma existe una 
especialización de diversas regiones de nuestro 
cerebro para trabajar en tareas específicas (Fig. 1.4). 
De ahí también que el daño en una región particu-
lar del cerebro ya sea por hemorragia o un tumor, 
provocará un deterioro en una región física del 
encéfalo, que conllevará un trastorno en algún 
ámbito particular de la conducta. 
 
 
1.2 BREVE HISTORIA DE LA NEUROCIENCIA 
 
A finales del siglo XVIII Franz Joseph Gall, 
un neuroanatomista alemán propuso que toda la 
conducta surgía del cerebro y que existían regiones 
específicas de éste relacionadas con cada facultad 
mental humana, creando un mapa de 35 regiones, 
 las cuales crecían con su uso (Fig. 1.5). Esto recibió 
el nombre de frenología (Kandel et al, 2001). Si 
bien esta idea carecía de toda base empírica sirvió 
para centrar las investigaciones conductuales en la 
corteza cerebral y para estudiar el cerebro como 
un órgano dividido en diferentes regiones con 
diferentes funciones (Escera, 2004). 
Si bien Flourens, en la década de 1820, 
realiza experimentos que parecen plantear la idea 
de una actividad global de la corteza cerebral para 
cada conducta, los trabajos de Paul Broca sobre 
una región de generación del habla (1863), de Carl 
Wernicke sobre una región de comprensión del 
lenguaje (1874), de Eduard Hitzig y Gustav Fritsch 
sobre la corteza motora del perro (1870) y de John 
Jackson sobre la epilepsia y hemiplejia (1864) mos-
traban una división funcional del cerebro. 
 
 
 
 
Figura 1.4 Diferentes áreas del cerebro que trabajan en la realización de diferentes acciones. Nótese que al pensar una 
palabra actúan las regiones de leer y escuchar además de una gran área de la corteza frontal (Modificado de Kandel et al. 
2001). 
Capítulo 1: Neurociencia y educación 
________________________________________________________________________ 
 29 
 
 
 
Figura 1.5 La frenología asociaba diferentes regiones del 
cerebro a diversas conductas. 1=Comparación; 
2=Causalidad; 3=Tiempo; 4=Benevolencia; 5=Imitación; 
6=Alegría; 7=Música; 8=Veneración; 9=Espiritualidad; 
10=Ideales; 11=Constructividad; 12=Esperanza; 
13=Nobleza; 14=Relación; 15=Alimentación; 
16=Firmeza; 17=Conciencia; 18=Precaución; 
19=Secreto; 20=Destructividad; 21=Autoestima; 
22=Aprobación; 23=Continuidad; 24=Amistad; 
25=Creatividad; 26=Amor conyugal; 27=Incapacidad; 
28=Amor parental; 29=Amabilidad. 
 
 
En 1888 el español Santiago Ramón y Cajal 
demuestra que el tejido nervioso está compuesto 
por neuronas y que estas no se encuentran conec-
tadas como un tejido continuo, sino que necesitan 
comunicarse entre ellas mediante un proceso cono-
cido posteriormente como sinapsis. También estab-
lece que estas conexiones son específicas y que el 
flujo de corriente en la neurona se mueve desde las 
dendritas hacia el axón. Estos descubrimientos se 
conocen como la doctrina neuronal. Sus trabajos de 
morfología celular, realizadas con técnicas de 
tinción (utilización de colorantes específicos que 
permiten resaltar estructuras celulares vistas en un 
microscopio), le valieron junto a Camilo Golgi, el 
premio nobel de medicina o fisiología el año 1906. 
Los descubrimientos de Cajal se consideran 
el inicio de la neurociencia moderna (Duque, Barco 
y Peláez, 2011). 
En 1891 Wilhelm Von Waldeyer, anatomista 
alemán, utiliza el término neurona para hacer refe-
rencia a las células nerviosas descubiertas por Cajal 
 y en 1897 Charles Sherrington, neurofisiólogo in-
glés, denomina sinapsis a la forma de conectarse 
de una neurona con otra (Kandel et al, 2001). En 
1909 Korbinian Brodmann describe 52 áreas de la 
corteza cerebral (Fig. 1.6), clasificadas según su 
citoarquitectura (manera en que se organizan las 
células para formar una estructura). 
Los estudios en neurociencia avanzan nota-
blemente a partir de 1929 con la utilización del 
electroencefalograma por el neurólogo alemán 
Hans Berger (técnica que permite medir la activi-
dad eléctrica de la corteza cerebral) y por la inven-
ción del microscopio electrónico por parte de los 
físicos alemanes Max Knoll y Ernst Ruska en 1932. 
En 1949 Donald Hebb publica The organiza-
tion of behavior (la organización del comporta-
miento) donde explica cómo es posible que los 
fenómenos psicológicos más complejos surjan de 
la actividad del cerebro. También establece la 
actualmente conocida como Ley de Hebb, base de 
la plasticidad sináptica (y del aprendizaje 
hebbiano) y que plantea que una sinapsis se 
incrementa si ambas neuronas se activan muchas 
veces en forma simultánea. 
En 1950 Karl Lashley, psicólogo estadouni-
dense, postula que la memoria está distribuida por 
todo el cerebro, generando una teoría global de la 
actividad cerebral, sustentado sobre la acción en 
masa (actividad conjunta del cerebro) y el princi-
pio de equipotencialidad (cuando una región del 
cerebro es dañada otra región podría realizar esa 
actividad). Sin embargo, descubrimientos poste-
riores (como el de Brenda Milner en 1957 con 
relación a la función del hipocampo en la memo-
ria) reafirman la especialización funcional de las 
diferentes regiones del cerebro. 
En 1969 se acuña el término Neurociencia y 
se funda la Society for Neuroscience en Estados 
Unidos. 
 
 
 
 
Figura 1.6 Algunas de las áreas cerebrales descritas 
por Brodmann en 1909. 
Fernando Maureira Cid 
________________________________________________________________________ 
 30 
 
En 1973 el neurocientífico inglés Timothy 
Bliss y el fisiólogo noruego Terje Lomo publican la 
primera descripción de la potenciación a largo 
plazo (PLP o LTP, por sus siglas en inglés) la base 
neurobiológica del aprendizaje. 
Los trabajos realizados por el neurofisiologo 
canadiense David Hubel y por neurobiólogo sueco 
Torsten Wiesel durante la década de 1960 y 1970 
mostraron la alta especialización en las neuronas 
de la corteza cerebral frente a la estimulación 
visual, en base a una compleja organización 
neuronal. Estos descubrimientos sobre la organi-
zación de la corteza son considerados como los 
más importantes desde Ramón y Cajal. 
En 1990 el japonés Seiji Ogawa desarrolla la 
resonancia magnética funcional (RMf) técnica que 
permite obtener imágenes del cerebro mientras se 
realizan diferentes tipos de actividades cognitivas, 
con esto se amplía el estudio funcional del sistema 
nervioso en sujetos vivos (Fig. 1.7). 
El estadounidense Eric Kandel recibe el año 
2000 el premio nobel en medicina o fisiología por 
sus descubrimientos sobre las bases celulares, 
moleculares y genéticas de la memoria y el apren-
dizaje. 
En el año 2010 el estadounidense Karl 
Deisseroth es premiado por el desarrollo de la 
optogénetica, técnica que combina métodos genéti-
cos y ópticosque permite encender y apagar gru-
pos de neuronas en el cerebro. 
 
 
 
 
Figura 1.7 Resonancia magnética funcional. Esta 
técnica permite estudiar la actividad del cerebro 
representó un enorme avance para la investigación de la 
conducta humana 
 1.3 APRENDIZAJE Y CEREBRO 
 
La comprensión del fenómeno del apren-
dizaje resulta fundamental a la hora de establecer 
estrategias de enseñanza para generar un propicio 
ambiente que permita el proceso de aprender. 
Durante el siglo XX, el entendimiento del 
aprendizaje sufrió modificaciones vertiginosas 
desde la base de diversas disciplinas, sobre todo la 
psicología. Sin embargo, desde mediados del siglo 
pasado, la neurociencia comienza a ocupar el 
lugar central en las teorías que explican el 
complejo proceso del aprendizaje. El gran logro de 
esta disciplina es relacionar el cerebro con las 
funciones cognitivas más importantes (Maureira, 
2010). Nuestro sistema nervioso, con toda su 
compleja funcionalidad, se convierte en el eje 
central para comprender nuestra conducta. 
Desde esta perspectiva, la educación tam-
bién debe ser afectada por esta revolución cientí-
fica, ya que el aprendizaje (ahora entendida como 
una función cerebral) es el centro de toda la 
estructura educativa. 
“La Neurociencia no sólo no debe ser 
considerada como una disciplina, sino que es el 
conjunto de ciencias cuyo sujeto de investigación 
es el sistema nervioso con particular interés en 
cómo la actividad del cerebro se relaciona con la 
conducta y el aprendizaje” (Salas, 2003: 156). 
El encéfalo es una red de más de cien mil 
millones de neuronas que se interconectan gene-
rando nuestras percepciones y funciones cogniti-
vas, por lo tanto, el primer paso para entender 
nuestra mente es comprender como se conectan y 
comunican las neuronas (Kandel, Schwartz y 
Jessel, 1997). Además, esas mismas conexiones 
pueden cambiar su estructura con la experiencia, 
en un fenómeno conocido como plasticidad sináp-
tica, que es la base del aprendizaje. 
Para Campos (2010) la neurociencia repre-
senta para el docente, una forma de conocer cómo 
se aprende, se registra y evoca la información. Así, 
a partir de ese conocimiento se pueda mejorar las 
experiencias de aprendizajes para los estudiantes. 
 
1.3.1 El aprendizaje es un proceso biológico 
 
Desde el siglo XVIII se ha intentado rela-
cionar las actividades cognitivas con la actividad 
del cerebro, ya sea desde una mirada global (las 
funciones mentales son resultados de la actividad 
Capítulo 1: Neurociencia y educación 
________________________________________________________________________ 
 31 
 
total del cerebro) o desde una mirada regional 
(cada función cognitiva es el resultado de la 
actividad de regiones específicas del cerebro). 
Actualmente, se acepta que las funciones más 
básicas son generadas por regiones específicas del 
cerebro, en cambio las funciones más complejas 
dependen de interconexiones y actividades en 
conjunto de variadas regiones del encéfalo 
(Damasio y Geschwind, 1984; Kandel, et al., 1997, 
2001). 
Para la neurociencia el aprendizaje es el 
proceso por medio del cual un organismo adquiere 
conocimiento sobre el mundo (Campo-Cabal, 
2012). Este proceso ocurre mediante la plasticidad 
cerebral (capacidad que tienen las neuronas para 
cambiar su forma o la manera de comunicarse 
entre ellas). Si bien, parece que el aprendizaje es 
resultado de una actividad global del cerebro, 
existen regiones más importantes en este fenóme-
no (amígdala cerebral, hipocampo, cerebelo, corte-
za frontal, etc.). 
Para Maturana y Varela (1984) el conoci-
miento es un proceso cognitivo que abarca todo el 
organismo y su vivencia, es todo hacer que realice 
un organismo, desde el moverse para alcanzar su 
alimento o compañero reproductivo, hasta las 
acciones que realizan nuestros sistemas inmuno-
lógicos al atacar un agente patógeno. En palabras 
de Bateson (1972) la vida misma es un proceso de 
conocimiento. 
De todo esto se desprende que el aprendi-
zaje es toda acción que realicemos en un ámbito 
determinado y que corresponda a una nueva forma 
de actuar. Así, cuando un estudiante puede dar 
una respuesta basada en un hacer (físico o cogni-
tivo) que representa una acción que antes no perte-
necía a su repertorio de respuestas, podemos afir-
mar que aquel estudiante ha adquirido un nuevo 
conocimiento. 
Los aprendizajes estructurados en sistemas 
formales, como la educación escolar o universita-
ria, se basa en funciones cerebrales que permiten al 
estudiante adquirir ese nuevo conocimiento. El 
movimiento voluntario, el sueño, la motivación, las 
emociones, la atención, la memoria son algunas de 
las funciones cerebrales necesarias que actúan 
durante el aprendizaje en el aula. 
En cada una de estas actividades existen 
millones de neuronas que interactúan se comuni-
can e incluso modifican su estructura para permitir 
al organismo adquirir ese nuevo conocimiento. 
 Conocer las bases celulares y moleculares 
del aprendizaje, la función de núcleos neurales y 
como se estructura nuestro sistema nervioso 
representa una mirada nueva hacia un fenómeno 
cognitivo muy complejo, que resulta ser la base 
fundamental de nuestra sociedad. 
Conocer el cerebro puede ayudar estructu-
rar nuevas estrategias de enseñanza-aprendizaje, 
tomando en cuenta las actividades cerebrales 
como la base que el docente necesita para orientar 
de mejor manera su actividad. 
Para Aparicio (2009) la comprensión de 
cómo funciona el cerebro repercute en la mejora 
de las habilidades del docente para enseñar y 
permite diseñar estrategias de aprendizaje ade-
cuadas y que eliminen prácticas obsoletas. 
 
1.3.2 Interrelación de disciplinas 
 
Cada disciplina posee un área en particular 
de trabajo, un objeto de estudio propio. Sin 
embargo, es importante y necesario que cada 
disciplina se nutra de los avances alcanzados en 
otras áreas, de manera de complementar su 
quehacer. Es así como surgen la bioquímica, la 
fisicoquímica, la biofísica, etc., disciplinas que se 
interrelacionan generando nuevas líneas de 
investigación y conocimiento. 
De la misma forma desde hace un tiempo 
viene emergiendo una nueva ciencia, la neuro-
educación, como una línea de pensamiento que 
 
 
 
 
Figura 1.8 Disciplinas que integran la neuroeducación 
(Modificado de Campos, 2010). 
Fernando Maureira Cid 
________________________________________________________________________ 
 32 
 
tiene por objetivo unir los conocimientos del cere-
bro y el aprendizaje con la psicología cognitiva y la 
pedagogía de manera que se origine nuevas 
metodologías de aprendizaje basados en el funcio-
namiento cerebral (Campos, 2010). 
Durante los últimos veinte años las disci-
plinas que más han logrado un desarrollo, expre-
sado como investigaciones y artículos científicos 
son en orden decreciente la biomedicina, la 
genética, la física, la neurociencia y la ecología. Por 
su parte, la educación se encuentra entre las 
disciplinas con menos avances, además de poseer 
una escasa relación con otras disciplinas. Todo esto 
lleva a proponer que la neuroeducación presenta 
una posibilidad enorme de trabajar de mejor ma-
nera el proceso de enseñanza-aprendizaje. 
El conocimiento de la plasticidad cerebral, 
de las funciones cognitivas, del rol del ambiente y 
de las generalidades e individualidades de nuestro 
sistema nervioso que es inherente a nuestra manera 
de aprender, la importancia del lenguaje no verbal, 
de la motivación, de la atención y la memoria, etc., 
son factores que influyen y serán determinantes 
para los docentes en su proceso de enseñanza 
(Maureira, 2010). 
 
 
1.4 NEUROCIENCIA Y EDUCACION FISICA 
 
La educación física debe tener como finali-
dad la educación del movimiento como una herra-
mienta para mejorar la calidad de vida de las 
personas, orientadaprincipalmente al ámbito de la 
salud y del desarrollo de funciones cognitivas. El 
primer punto es la línea que está tomando fuerza, 
dejando atrás una educación física orientada 
únicamente al rendimiento deportivo. Ahora el 
entrenamiento es un sistema para mejorar las 
cualidades físicas (velocidad, fuerza, resistencia y 
flexibilidad) para lograr un mejor desempeño en la 
vida diaria, al mismo tiempo de constituirse como 
una herramienta poderosa para regular los índices 
de obesidad y composición corporal. Sin embargo, 
la actividad física orientada hacia el desarrollo de 
habilidades cognitivas aún no representa una línea 
importante, ya sea por la poca producción cien-
tífica (actividad que debiese ser desarrollada por la 
misma educación física) o por la falta de conoci-
miento de los mismo profesionales del área con 
respecto a los efectos que tiene la actividad física 
sobre la actividad cerebral. 
Para Reyes (2009) el movimiento, el pensa- 
 miento y la conducta están íntimamente relacio-
nados. Para Salas (2003) el movimiento es crucial 
en el aprendizaje, motivo por el cual la educación 
física se convierte en una herramienta del 
aprendizaje no sólo motor, sino también de otros 
aspectos cognitivos. 
El aprendizaje motor está determinado (en 
parte) con el sueño, las emociones, la motivación, 
etc. (Bear et al. 2006). Pero también existe una 
influencia del trabajo motriz sobre esos factores, 
por ejemplo, el sistema límbico (que se relaciona 
con las emociones) presenta proyecciones hacia la 
corteza motora (relacionada con el movimiento) 
de ahí que existe una regulación de la primera 
sobre la segunda. Pero también, existen vías que 
van de la corteza motora al sistema límbico, por 
tanto, hay acciones motrices (como la manera de 
respirar) que influyen en las emociones (Bloch, 
2008). 
Dunn, Trivedi & O'Neal (2001) asocian la 
actividad física a una disminución de la depresión 
y ansiedad. Sostroem (1984) documenta la relación 
entre ejercicio físico y autoestima. Gall (2000) 
muestra que la actividad física aumenta el ren-
dimiento académico y Ferreyra, Di Santo, Morales, 
Sosa, Mottura & Figueroa (2011) observaron que 
los procesos atencionales mejoraban tras la 
realización de actividad física. Erickson, Voss, 
Prakash, Basak, Szabo, Chaddock, et al. (2011) 
muestran que el ejercicio físico aumenta el tamaño 
del hipocampo (estructura relacionada con la 
memoria) en adultos mayores. 
Las bases neurales de la memoria y el 
aprendizaje, la plasticidad cerebral, la forma como 
recibimos y procesamos la información, etc., son 
herramientas útiles que entrega la neurociencia 
para orientar el proceso de enseñanza. Dentro de 
la nueva línea de investigación cerebro-
aprendizaje, postulamos una disciplina especial 
que llamamos neuroeducación física, la cual 
permite establecer relaciones entre los conoci-
mientos de la neurociencia y la actividad motriz. 
Desde ahora la labor de los profesionales de la 
educación física no sólo se enfoca al desarrollo de 
las capacidades motrices de manera tal de mejorar 
el desempeño deportivo, sino que sirve como 
herramienta para optimizar los procesos cogniti-
vos que subyacen a todo aprendizaje. 
Esta nueva realidad hace patente la nece-
sidad del profesor de educación física de conocer 
estructural y funcionalmente el sistema nervioso 
con todas las implicancias que ello conlleva, mane- 
Capítulo 1: Neurociencia y educación 
________________________________________________________________________ 
 33 
 
jar los conceptos relacionados con actividades cog-
nitivas como la atención, emociones, memoria, 
motivación, lenguaje, aprendizaje, etc. Una nueva 
mirada del aprendizaje motor ha comenzado, don-
de el profesional de la actividad física es el protago- 
 nista que debe ser capaz de dar cuenta de todos 
los beneficios que su profesión conlleva, ya que 
ahora su disciplina se debe convertir en el foco 
central de toda la educación formal. 
 
 
BIBLIOGRAFÍA 
 
Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., 
Lewis, J., Raff, M., et al. (2011). Biología 
celular y molecular. Buenos Aires: Medica 
Panamericana. 
Aparicio, X. (2009). Neurociencias y la transdisci-
plinariedad en la educación. Revista Univer-
sitaria de Investigación y Diálogo Académico, 
5(2), 1-21. 
Bateson, G. (1972). Steps to an ecology of mind. 
Nueva York: Ballantine. 
Bear, M., Connors, B. & Paradiso, M. (2006). 
Neurociencia. Explorando el cerebro. Barcelona: 
Masson Ed. 
Bloch, S. (2008). Al alba de las emociones. Santiago: 
Uqbar Editores. 
Broca, P. (1863). Localisations des fonctions 
cérébrales. Siège de la faculté du langage 
articulé. Bull de la Société d"Anthropologie, 4, 
200-208. 
Cajal, S. (1888) Estructura de los centros nerviosos 
de las aves. Rev Trim Histol Norm Patol, 1, 1-
10 
Campo-Cabal, G. (2012). Biología del aprendizaje. 
Revista Colombiana de Psiquiatría, 41, 22s-30s. 
Campos, A. (2010). Neurociencia: uniendo las neu-
rociencias y la educación en la búsqueda del 
desarrollo humano. La Educación, 143, 1-14. 
Damasio, A. & Geschwind, N. (1984). The neural 
basis of language. An Rev. Neurosci, 7, 127-
147. 
Dunn, A., Trivedi, M. & O'Neal, H. (2001). Physical 
activity doseresponse effects on outcomes of 
depression and anxiety. Medicine & Science 
in Sports & Exercise, 33, 587-97. 
Duque, S., Barco, J. & Peláez, F. (2011). Santiago 
Felipe Ramón y Cajal ¿padre de la neuro-
ciencia o pionero de la ciencia neural? Int J 
Morphol, 29(4), 1202-1206. 
Erickson, K., Voss, M., Prakash, R., Basak, C., Sza-
bo, A., Chaddock, L., et al. (2011). Exercise 
training increases size of hippocampus and 
improves memory. PNAS, 108(7), 3017-3022. 
 
 
Escera, C. (2004). Aproximación histórica y 
conceptual a la neurociencia cognitiva. 
Cognitiva, 16(2), 1-21. 
Ferreyra, J., Di Santo, M., Morales, M., Sosa, M., 
Mottura, E. & Figueroa, C. (2011). Efecto 
agudo y crónico del ejercicio físico sobre la 
percepción-atención en jóvenes universita-
rios. Calidad de Vida, 3(6), 103-136. 
Gall, H. (2000). Proyecto Escuela en Movimiento. 
Universidad Pedagógica de Ludwigsburg. 
Alemania. 
Hitzing, E. & Fritsch, G. (1870). Uber die 
elektrische Erregbarkeit des Gross-hirns', 
and it appeared. Arch f Anat Physiol und 
Wissenschaftl Medicin, 37, 300-332. 
Jackson, J. (1864). Loss of speech: its association 
with valvular disease of the heart, and with 
hemiplegia on the right side-defects of 
smell-de-fects of speech in chorea-arterial 
regions in epilepsy. Clin Lect Rep by the 
Medical and Surgical Staff of the London 
Hospital, 1, 388-471. 
 Kandel, E., Schwartz, J. & Jessel, T. (1997). Neuro-
ciencia y conducta. Madrid: Prentice hall. 
Kandel, E., Schwartz, J. & Jessel, T. (2001). Princi-
pios de neurociencia. Madrid: McGraw-Hill. 
Karp, G. (2006). Biología celular y molecular. 
Madrid: McGraw-Hill. 
Maturana, H. & Varela, F. (1984). El árbol del 
conocimiento. Santiago: Universitaria. 
Maureira, F. (2010). Neurociencia y educación. 
Exemplum, 3, 267-274. 
Reyes, A. (2009). La implicancia de la neurociencia 
en la ejecución gimnástica. Sapiens, 10(1), 
179-201. 
Salas, R. (2003). ¿La educación necesita realmente 
de la neurociencia? Estudios Pedagógicos, 29, 
155-171. 
Sonstroem, R. (1984). Exercise and self-esteem 
exercise. Sport Science Review 12, 123-155. 
Wernicke, C. (1874). Der aphasische symptomen-
complex. Breslau: Cohn and Weigert. 
Fernando Maureira Cid 
________________________________________________________________________ 
 34 
 
 
 
 
 35 
 
 
 
 
 
 
________________________________________________________________________ 
 
 
 
 
 
2.1 INVASIVIDAD, ESPACIO Y TIEMPO 
 
La neurociencia emplea técnicas muy varia-
das para estudiar el SN que van desde los niveles 
moleculares y genéticos hasta la imaginería cere-
bral (imágenes como las del scanner o resonanciasmagnéticas) que permite observar que sucede en el 
cerebro cuando realizamos alguna actividad (Mau-
reira, 2010). 
Existen tres factores para tener en cuenta 
cuando seleccionamos una técnica de estudio cere-
bral (Díaz, 2008): 
1) Invasividad: hace referencia al nivel de interven-
ción sobre el organismo (inyección de sustancias, 
incisiones o lesiones del tejido nervioso). Por ejem-
plo, una imagen cerebral con scanner no es invasi-
va, en cambio la medición en una rebanada de 
cerebro es muy invasiva, ya que requiere una 
cirugía mayor en el animal. 
2) Resolución espacial: hace referencia a la capa-
cidad de la técnica para estudiar pequeñas dimen-
siones (milésimas de milímetro). Por ejemplo, si 
necesitamos saber que sucede con proteínas que se 
encuentran en la membrana de las neuronas la 
resolución espacial deberá ser muy grande (como 
la generada con un microscopio). En cambio, una 
imagen general del cerebro por rayos X posee una 
resolución espacial mucho menor. 
3) Resolución temporal: hace referencia a la capa-
cidad de la técnica para detectar cambios en la 
estructura o función del cerebro a través del tiempo 
(durante segundos, minutos, horas o días). Por 
ejemplo, una imagen cerebral solo nos muestra lo 
que ocurre en el cerebro en un momento en parti-
cular (posee baja resolución temporal), en cambio, 
 el electroencefalograma, permite monitorear que 
sucede en el cerebro de una persona durante mu-
chas horas. 
Los tres factores mencionados no pueden 
(actualmente) coexistir en una misma técnica: a 
mayor resolución espacial menor resolución tem-
poral, y viceversa, en tanto una mejor resolución 
espacial o temporal requiere mayor invasividad. 
De ahí, que el investigador deba escoger la técnica 
más adecuada para su estudio en base al factor 
prioritario que le permita contrastar sus hipótesis, 
por ejemplo, si el objetivo es conocer la modifica-
ción de las sinapsis en un conjunto de neuronas es 
necesario un estudio con alto nivel de invasividad, 
pero si desea conocer la actividad de ciertas 
regiones cerebrales cuando el sujeto observa un 
rostro familiar, es recomendable una técnica con 
buena resolución espacial. 
 
 
2.2 ESTUDIO DE MICROESTRUCTURAS 
 DEL SN 
 
Corresponden a técnicas de microscopía 
que permiten estudiar las estructuras del sistema 
nervioso que no son visibles con el ojo humano. 
Debemos recordar que a nivel celular las unidades 
de medidas utilizadas son muy diferentes a las 
que usamos habitualmente, para ello se presenta 
en la figura 2.1 las escalas de tamaños de diferen-
tes células y estructuras de estas. 
Para observar células y bacterias es necesa-
ria la utilización de un microscopio óptico, en tan-
to, el estudio de organelos celulares o membranas 
plasmáticas requiere la utilización de un microsco- 
Fernando Maureira Cid 
________________________________________________________________________ 
 36 
 
 
 
Figura 2.1 Escala de tamaños utilizados en biología celular y molecular. Los tamaños hasta 0,1 mm son los visibles por el 
ojo humano. Los tamaños hasta 0,0001 mm son visibles con microscopio de luz y los tamaños menores son visibles sólo con 
microscopio electrónico. Bajo un milímetro la longitud se mide en micrómetros (μm), en nanómetros (nm) y en angstrom 
(A). También se muestra diferentes organismos, estructuras y sus tamaños (Modificado de Karp, 2006). 
 
 
pio electrónico. 
 
2.2.1 Microscopio óptico 
 
El microscopio óptico utiliza luz natural o la 
generada por una ampolleta para aumentar el ta-
maño de la imagen de un objeto. El primer micros-
copio fue inventado por Zacharias Janssen en 1590, 
sin embargo, fue el holandés Antón Van 
Leeuwenhoek (1632-1723) el gran impulsor de la 
microscopia óptica (Stewart, 2003). 
 En la actualidad estos aparatos poseen tres 
tipos de componentes: a) mecánicos, que corres-
ponde a la estructura del microscopio, incluye la 
base, el brazo (que sostiene el tubo óptico, la plati-
na y el revolver), la platina (donde se ubica el obje-
to), el tubo óptico o cabezal (donde se encuentran 
 los lentes), revolver (estructura que gira para ubi-
car los portaobjetivos), tornillo macrométrico y 
micrométrico (que mueven la platina); b) ópticos, 
que corresponden a los lentes (condensador, 
objetivos, oculares y prismas); c) iluminación, que 
corresponde a la luz natural o artificial (Fig. 2.2). 
El aumento de la imagen se obtiene multi-
plicando la capacidad del lente ocular y el lente 
objetivo. El primero posee generalmente una 
capacidad de 10x (aumenta la imagen 10 veces) y 
los lentes objetivos son generalmente de 4x, 10x, 
40x y 100x. Así al utilizar el ocular 10x y el 
objetivo 40x la imagen se verá ampliada 400 veces 
(Mertz, 2010). 
El limite de resolución (capacidad de distin-
guir dos puntos pese a su cercanía) del micros-
copio óptico se obtiene con la siguiente fórmula: 
Capítulo 2: Técnicas de estudio del sistema nervioso 
________________________________________________________________________ 
 37 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.2 Partes 
de un microscopio 
óptico. 
 
 
D= 0,61*λ . 
 NA objetivo 
 
Donde 0,61 corresponde a la constante de 
Abbe, λ es la longitud de onda del rayo luminoso 
(560 nm para luz natural) y NA objetivo es la 
apertura numérica (capacidad de formar imágenes) 
de los lentes objetivos (NA=0,10 para un lente 4x; 
NA=0,22 para un lente 10x y NA=0,65 para un lente 
40x). Por ejemplo, para un objetivo 40x el límite de 
resolución es: 
 
D= 0,61*560 = 525 nm 
 0,65 
 
Esto significa que un objetivo 40x permite 
distinguir dos puntos separados por 525 nm. Los 
objetivos 100x generalmente se sumergen en aceite 
para aumentar su capacidad de resolución (NA en 
aceite=1,25), permitiendo observar dos puntos 
separados por 273 nm. 
 
D= 0,61*560 = 273 nm 
 1,25 
 
2.2.2 Microscopio electrónico 
 
El microscopio de transmisión electrónica 
(MTE) fue desarrollado por Knoll y Ruska en 1932, 
logrando una resolución mucho mayor que los mi- 
 croscopios ópticos. Esto se logra gracias a que la 
longitud de onda (λ) de un electrón puede ser me-
nor a la luz natural, dependiendo del voltaje 
aplicado. Por ejemplo, aplicando diversos kilovol-
tios de aceleración es posible lograr una longitud 
de onda del electrón de hasta 0,0001 nm. Esto 
permite el aumento de imágenes de hasta 450.000 
veces y resoluciones de hasta 0,5 nm. Con esta 
capacidad es posible observar con mucho detalle 
los organelos celulares y las membranas plasmáti-
cas (Allen, 2008). 
La muestra que será utilizada en el MTE 
debe ser fijada químicamente (para mantener las 
características del objeto a observar), luego lavada 
en un buffer y deshidratada en acetona. Posterior-
mente, la muestra es incluida en resina (para en-
durecer) y polimerizada (para agrupar las molécu-
las aumentando el peso). Finalmente, la muestra 
en cortada en finas rebanas de grosor de 60 nm, 90 
nm, 120 nm, etc., mediante un ultramicrotomo 
(Bozzola y Russell, 1999). 
El microscopio electrónico de barrido (MEB) 
fue creado por Manfred von Ardenne en 1937 y 
funciona de manera similar al MTE, pero los 
electrones barren con la superficie de la muestra 
permitiendo imágenes de objetos en tres dimen-
siones. La capacidad de resolución de este aparato 
es de 10-20 nm (Allen, 2008). 
La muestra del MEB debe ser preparada de 
manera similar al MET, sin embargo, la deshidra- 
Fernando Maureira Cid 
________________________________________________________________________ 
 38 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.3 Microscopio de transmisión 
electrónica. Este aparato esta constituido por 
un tubo metálico donde se genera vacio, por 
el cual deben cruzar los electrones, además 
esta compuesto