neurociencia educativa

El lenguaje humano es una facultad única de la mente ^{[ 33 ]} y la capacidad de comprender y producir lenguaje oral y escrito es fundamental para el rendimiento y los logros académicos. ^{[ 34 ]} Los niños que experimentan dificultades con el lenguaje oral plantean desafíos significativos para la política y la práctica educativa; ^{[ 35 ]} Estrategias Nacionales, Cada Niño Hablante (2008). Es probable que las dificultades persistan durante los años de la escuela primaria ^{[ 36 ]} donde, además de los déficits centrales con el lenguaje oral, los niños experimentan problemas con la lectoescritura, ^{[ 37 ]} la aritmética ^{[ 38 ]} y el comportamiento y las relaciones con los compañeros. ^{[ 39 ]} La identificación e intervención tempranas para abordar estas dificultades, así como la identificación de las formas en que los entornos de aprendizaje pueden apoyar el desarrollo atípico del lenguaje son esenciales. ^{[ 35 ]} Las necesidades de habla y lenguaje no tratadas resultan en costos significativos tanto para el individuo como para la economía nacional (ICAN, 2006).

En la última década, se ha producido un aumento significativo en la investigación neurocientífica que examina el procesamiento del lenguaje en niños pequeños a nivel fonético, de palabra y de oración. ^{[ 40 ]} Existen claros indicios de que los sustratos neuronales para todos los niveles del lenguaje pueden identificarse en etapas tempranas del desarrollo. Al mismo tiempo, los estudios de intervención han demostrado cómo el cerebro conserva su plasticidad para el procesamiento del lenguaje. La rehabilitación intensiva con un programa de procesamiento auditivo del lenguaje se ha acompañado de cambios funcionales en la corteza temporoparietal izquierda y el giro frontal inferior . ^{[ 30 ]} Sin embargo, se debate hasta qué punto estos resultados se generalizan al lenguaje hablado y escrito. ^{[ 41 ]}

Aún no se han establecido las relaciones entre la satisfacción de las necesidades educativas de los niños con dificultades del lenguaje y los hallazgos de los estudios neurocientíficos. Una vía concreta para el progreso consiste en utilizar métodos neurocientíficos para abordar cuestiones relevantes para la práctica en entornos de aprendizaje. Por ejemplo, el grado en que las habilidades lingüísticas se atribuyen a un único rasgo común, y la consistencia de dicho rasgo a lo largo del desarrollo, son temas de debate. ^{[ 42 ]} Sin embargo, las evaluaciones directas de la actividad cerebral pueden contribuir a estos debates. ^{[ 43 ]} Una comprensión detallada de los subcomponentes del sistema lingüístico y de cómo estos cambian con el tiempo puede, sin duda, tener implicaciones para la práctica educativa.

Las habilidades matemáticas son importantes no solo para la economía nacional, sino también para las oportunidades de vida de una persona: un bajo nivel de conocimientos matemáticos aumenta la probabilidad de arresto, depresión, enfermedades físicas y desempleo. ^{[ 44 ]} Una de las principales causas de este bajo nivel es una afección congénita llamada discalculia. Como señala el informe Foresight sobre Capital Mental y Bienestar, «la discalculia del desarrollo, debido a su baja visibilidad pero alto impacto, debería priorizarse. La discalculia está relacionada con la capacidad numérica y afecta a entre el 4 % y el 7 % de los niños. Tiene una visibilidad mucho menor que la dislexia, pero también puede tener un impacto sustancial: puede reducir los ingresos a lo largo de la vida en 114 000 libras esterlinas y disminuir la probabilidad de obtener cinco o más GCSE (A*-C) entre 7 y 20 puntos porcentuales. El proyecto ha identificado nuevamente intervenciones en el hogar y la escuela. Asimismo, las intervenciones tecnológicas son extremadamente prometedoras, ya que ofrecen instrucción y ayuda individualizadas, aunque requieren mayor desarrollo». (Resumen ejecutivo, Sección 5.3) Comprender el desarrollo matemático típico y atípico es un fundamento crucial para el diseño del currículo matemático convencional y para ayudar a quienes no logran seguir el ritmo. ^{[ 45 ]} En los últimos diez años, se ha identificado un sistema cerebral para el procesamiento numérico simple ^{[ 46 ] [ 47 ]} y varios estudios del cerebro infantil que arrojan luz sobre su desarrollo. ^{[ 9 ]}

Una creciente convergencia de evidencia sugiere que la discalculia puede deberse a un déficit en un sistema central heredado para representar la cantidad de objetos en un conjunto y cómo las operaciones con conjuntos afectan la numeración ^{[ 48 ]} y en los sistemas neuronales que sustentan estas habilidades. ^{[ 9 ]} Este déficit central afecta la capacidad del aprendiz para enumerar conjuntos y ordenarlos por magnitud, lo que a su vez dificulta enormemente la comprensión de la aritmética y la creación de una estructura significativa para los hechos aritméticos. Estudios con gemelos ^{[ 49 ]} y familias ^{[ 50 ]} sugieren que la discalculia es altamente heredable, y anomalías genéticas, como el síndrome de Turner, indican un papel importante de los genes en el cromosoma X. ^{[ 51 ]}

Esta sugerencia de que la discalculia se debe a un déficit en el sentido numérico es análoga a la teoría de que la dislexia se debe a un déficit en el procesamiento fonológico. A pesar de estas similitudes en cuanto al progreso científico, el conocimiento público sobre la discalculia es mucho menor que el de la dislexia. El asesor científico principal del Reino Unido , John Beddington , señala que «la discalculia del desarrollo es actualmente la pariente pobre de la dislexia, con un perfil público mucho menor. Pero las consecuencias de la discalculia son al menos tan graves como las de la dislexia». ^{[ 52 ]}

La aplicación de la neurociencia a la comprensión del procesamiento matemático ya ha dado lugar a una comprensión que va más allá de las primeras teorías cognitivas. La investigación en neurociencia cognitiva ha revelado la existencia de un sistema innato de "sentido numérico", presente en animales y bebés, así como en adultos, que es responsable del conocimiento básico sobre los números y sus relaciones. Este sistema se encuentra en el lóbulo parietal del cerebro en cada hemisferio. ^{[ 46 ] [ 53 ]} Este sistema parietal está activo en niños y adultos durante tareas numéricas básicas, ^{[ 54 ] [ 55 ]} pero a lo largo del desarrollo parece especializarse. Además, los niños con dificultades de aprendizaje matemático (discalculia) muestran una activación más débil en esta región que los niños con desarrollo típico durante tareas numéricas básicas. ^{[ 9 ]} Estos resultados muestran cómo la neuroimagen puede proporcionar información importante sobre los vínculos entre las funciones cognitivas básicas y el aprendizaje de nivel superior, como los que existen entre la comparación de dos números y el aprendizaje de la aritmética.

Además de este sentido numérico básico, la información numérica puede almacenarse verbalmente en el sistema del lenguaje, un sistema que la investigación en neurociencia está comenzando a revelar como cualitativamente diferente a nivel cerebral del sistema del sentido numérico. ^{[ 56 ]} Este sistema también almacena información sobre otras secuencias verbales bien aprendidas, como los días de la semana, los meses del año e incluso poesía, y para el procesamiento numérico apoya el conteo y el aprendizaje de las tablas de multiplicar. Si bien muchos problemas aritméticos están tan sobreaprendidos que se almacenan como hechos verbales, otros problemas más complejos requieren algún tipo de imagen mental visoespacial . ^{[ 57 ]} Demostrar que estos subconjuntos de habilidades aritméticas están apoyados por diferentes mecanismos cerebrales ofrece la oportunidad de una comprensión más profunda de los procesos de aprendizaje necesarios para adquirir competencia aritmética.

Los estudios de neuroimagen sobre las dificultades de aprendizaje matemático aún son escasos, pero la discalculia es un área de creciente interés para los investigadores en neurociencia. Dado que diferentes mecanismos neuronales contribuyen a distintos elementos del rendimiento matemático, es posible que los niños con discalculia muestren patrones variables de anomalías a nivel cerebral. Por ejemplo, muchos niños con discalculia también tienen dislexia, y aquellos que la padecen pueden mostrar una activación diferente de las redes verbales que sustentan las matemáticas, mientras que aquellos que solo tienen discalculia pueden mostrar deficiencias en el sistema parietal del sentido numérico. De hecho, los pocos estudios realizados en niños con discalculia solo apuntan a una deficiencia a nivel cerebral del sistema del sentido numérico. ^{[ 9 ] [ 58 ]}

Dicha evidencia está comenzando a contribuir a un debate teórico entre investigadores que creen que la discalculia es causada por un déficit cerebral del sentido numérico y aquellos que creen que el trastorno se origina en un problema al usar símbolos numéricos para acceder a la información del sentido numérico. Con el continuo desarrollo de modelos teóricos de la discalculia que generan hipótesis explícitas y comprobables, el progreso debería ser rápido en el desarrollo de investigaciones que indaguen el vínculo entre los trastornos del aprendizaje matemático y sus correlatos neuronales. ^{[ 23 ]}

En los últimos 10 años, ha habido un gran interés en el papel de las habilidades y características emocionales en el éxito en todos los aspectos de la vida. El concepto de Inteligencia Emocional (IE) ^{[ 59 ]} ha ganado amplio reconocimiento y se incluye en el informe Foresight sobre Capital Mental y Bienestar. Algunos han afirmado, de manera influyente, que la IE es más importante que la inteligencia cognitiva convencional y que se puede mejorar con mayor facilidad. ^{[ 60 ]} La investigación sistemática aún no ha proporcionado mucho apoyo a estas afirmaciones, aunque se ha encontrado que la IE está asociada con el éxito académico ^{[ 4 ] [ 61 ]} y hay cierta evidencia de que puede ser de particular importancia para los grupos en riesgo de fracaso académico y exclusión social. A pesar de la escasa evidencia disponible, se ha puesto énfasis en promover la competencia social y emocional, la salud mental y el bienestar psicológico de los niños y jóvenes, ^{[ 62 ]} particularmente en las escuelas como resultado de la inversión en servicios universales, prevención e intervención temprana (por ejemplo, el proyecto Aspectos Sociales y Emocionales del Aprendizaje (SEAL) en el Reino Unido [DfES, 2005, 2007]).

Se ha investigado la base neuronal del reconocimiento emocional en niños con desarrollo típico ^{[ 63 ]} , aunque existen pocos estudios de neuroimagen en niños con desarrollo atípico que procesan las emociones de manera diferente. ^{[ 4 ]} Los varones suelen estar sobrerrepresentados en estas poblaciones con desarrollo atípico y se suele informar de una ventaja femenina tanto en las medidas de inteligencia emocional como en la mayoría de las áreas del procesamiento emocional. En el procesamiento de las expresiones faciales, la ventaja femenina parece explicarse mejor mediante un modelo integrado que considere tanto la maduración cerebral como la interacción social. ^{[ 64 ]}

El daño cerebral prefrontal en niños afecta el comportamiento social, causando insensibilidad a la aceptación, aprobación o rechazo social. ^{[ 65 ]} Estas áreas cerebrales procesan emociones sociales como la vergüenza, la compasión y la envidia. Además, dicho daño perjudica la toma de decisiones cognitivas y sociales en contextos del mundo real ^{[ 58 ] [ 66 ]} apoyando la perspectiva vygotskiana de que los factores sociales y culturales son importantes en el aprendizaje cognitivo y la toma de decisiones. Esta perspectiva enfatiza la importancia de integrar las perspectivas neurocientíficas y construccionistas sociales , en este caso al examinar la influencia de la emoción en el aprendizaje transferible. ^{[ 67 ]}

Sin embargo, actualmente existen muchas lagunas en el intento de unir la ciencia del desarrollo y la neurociencia para producir una comprensión más completa del desarrollo de la conciencia y la empatía. ^{[ 68 ]} La investigación educativa se basa en el autoinforme preciso de las emociones de los alumnos, lo que puede no ser posible para algunos alumnos, como aquellos con alexitimia . La conciencia emocional se puede medir utilizando métodos de neuroimagen ^{[ 69 ]} que muestran que los diferentes niveles de conciencia emocional están asociados con una actividad diferencial en la amígdala, la corteza insular anterior y la corteza prefrontal medial. Los estudios del desarrollo cerebral en la infancia y la adolescencia muestran que estas áreas experimentan cambios estructurales a gran escala. ^{[ 70 ]} Por lo tanto, el grado en que los niños en edad escolar y los adultos jóvenes son conscientes de sus emociones puede variar a lo largo de este período de tiempo, lo que puede tener un impacto importante en el comportamiento en el aula y en la medida en que ciertos estilos de enseñanza y enfoques curriculares podrían ser efectivos.

Los estudios de neuroimagen también están comenzando a ayudar a comprender los trastornos de conducta social en niños. Por ejemplo, los rasgos de insensibilidad y falta de empatía en los niños son un problema particularmente difícil de abordar para los maestros y representan una forma particularmente grave de alteración de la conducta. Jones et al. (2009) ^{[ 71 ]} demostraron que los niños con rasgos de insensibilidad y falta de empatía revelaron una menor activación cerebral en la amígdala derecha en respuesta a rostros temerosos, lo que sugiere que los correlatos neuronales de ese tipo de alteración emocional están presentes en las primeras etapas del desarrollo.

Investigadores del Centro de Neurociencia Educativa de Londres han sido fundamentales en el desarrollo de un conjunto de investigaciones que estudian cómo se desarrolla la cognición social en el cerebro. En particular, Sarah-Jayne Blakemore, coautora de "El cerebro que aprende", ha publicado investigaciones influyentes sobre el desarrollo cerebral relacionado con la cognición social durante la adolescencia. Su investigación sugiere que la actividad en las regiones cerebrales asociadas con el procesamiento emocional experimenta cambios funcionales significativos durante la adolescencia. ^{[ 72 ]}

La atención se refiere a los mecanismos cerebrales que nos permiten enfocarnos en aspectos particulares del entorno sensorial, excluyendo relativamente otros. La atención modula el procesamiento sensorial de forma "de arriba hacia abajo". Mantener la atención selectiva hacia un elemento o persona en particular durante un período prolongado es claramente una habilidad fundamental para el aula. La atención es la habilidad cognitiva clave afectada en el TDAH, lo que resulta en dificultad para completar tareas o prestar atención a los detalles. ^{[ 73 ]} Los aspectos de la atención también pueden ser atípicos en niños que muestran comportamiento antisocial y trastornos de conducta. Desde la perspectiva de la neurociencia básica, la evidencia reciente sugiere que las habilidades de atención pueden ser una de las funciones del cerebro humano que mejor responden a la intervención y el entrenamiento tempranos (por ejemplo, ^{[ 74 ]} ).

Además, desde una perspectiva neuroconstructivista, la atención es un mecanismo vital a través del cual el niño puede seleccionar activamente aspectos particulares de su entorno para un aprendizaje posterior. Las funciones ejecutivas incluyen la capacidad de inhibir información o respuestas no deseadas, planificar con anticipación una secuencia de pasos o acciones mentales y retener información relevante para la tarea y cambiante durante períodos breves (memoria de trabajo). ^{[ 75 ]} Al igual que la atención, las habilidades de función ejecutiva proporcionan una plataforma crítica para la adquisición de conocimientos y habilidades específicos del dominio en un contexto educativo. Además, estudios recientes muestran que el entrenamiento preescolar de las habilidades ejecutivas puede prevenir el fracaso escolar temprano. ^{[ 76 ] [ 77 ]} Los niños con TDAH, comportamiento antisocial, trastornos de conducta y autismo pueden mostrar patrones atípicos de función ejecutiva. Estudios básicos de neurociencia han identificado las estructuras y circuitos cerebrales primarios involucrados en las funciones ejecutivas, incluida la corteza prefrontal, en adultos. Sin embargo, aún queda mucha investigación por hacer para comprender el desarrollo de este circuito y las bases genéticas y neuronales de las diferencias individuales en la función ejecutiva. ^{[ 78 ]} El proyecto Foresight Mental Capital and Wellbeing identifica y destaca específicamente la importancia de la atención y las habilidades de función ejecutiva en los desafíos futuros para las dificultades en el aprendizaje (secciones 2.2.4 y 2.4 en "Dificultades de aprendizaje: desafíos futuros").

A pesar de la afirmación de Willingham ^{[ 23 ]} de que el potencial de la neurociencia para contribuir a la práctica y la teoría educativa ya está fuera de toda duda, destaca tres desafíos que deben superarse para unir las dos disciplinas de manera efectiva.

El problema de los objetivos : Willingham sugiere que la educación es una supuesta "ciencia artificial" que busca construir un "artefacto", en este caso, un conjunto de estrategias y materiales pedagógicos. La neurociencia, por otro lado, es una supuesta "ciencia natural", que se ocupa del descubrimiento de principios naturales que describen la estructura y función neuronal. Esta diferencia implica que algunos objetivos de la educación son simplemente imposibles de alcanzar mediante la investigación neurocientífica, por ejemplo, la formación del carácter o el sentido estético en los niños.

El problema vertical : Niveles de análisis: Willingham sugiere que el nivel más alto de análisis empleado por los neurocientíficos es el mapeo de la estructura y actividad cerebral sobre la función cognitiva, o incluso la interacción de las funciones cognitivas (es decir, el impacto de la emoción en el aprendizaje). En la investigación neurocientífica, estas funciones se estudian de forma aislada por simplicidad, y no se considera el sistema nervioso en su conjunto, que funciona en su totalidad con toda su compleja red de interacciones funcionales. Para los educadores, en cambio, el nivel más bajo de análisis sería la mente de un solo niño, y los niveles irían aumentando para incorporar el aula, el vecindario, el país, etc.

Por lo tanto, importar investigaciones sobre un único factor cognitivo de forma aislada a un campo donde el contexto es fundamental genera una dificultad inherente. Por ejemplo, si bien el aprendizaje memorístico puede demostrarse que mejora el aprendizaje en el laboratorio, el docente no puede implementar esa estrategia sin considerar su impacto en la motivación del niño. A su vez, resulta difícil para los neurocientíficos caracterizar dichas interacciones en un entorno de investigación.

El problema horizontal : Traducción de los hallazgos de la investigación: Si bien la teoría y los datos educativos son casi exclusivamente conductuales, los hallazgos de la investigación en neurociencia pueden adoptar muchas formas (por ejemplo, eléctrica, química, espacial, temporal, etc.). La forma más común de datos tomados de la neurociencia a la educación es el mapeo espacial de la activación cerebral a la función cognitiva. Willingham (2009) destaca la dificultad de aplicar dicha información espacial a la teoría educativa. Si se sabe que una determinada región cerebral apoya una función cognitiva relevante para la educación, ¿qué se puede hacer realmente con esa información? Willingham sugiere que este "problema horizontal" puede resolverse solo cuando ya existe un amplio cuerpo de datos y teorías conductuales, ^{[ 81 ]} y señala que dichos métodos ya han tenido éxito en la identificación de subtipos de dislexia (por ejemplo, ^{[ 82 ] [ 83 ]} ).

Willingham sugiere que, para una unión exitosa entre la neurociencia y la educación, es fundamental que ambos campos tengan expectativas realistas el uno del otro. Por ejemplo, los educadores no deberían esperar que la neurociencia proporcione respuestas prescriptivas para la práctica educativa, ni respuestas para objetivos educativos incompatibles con los métodos neurocientíficos (como la formación estética), ni niveles de análisis que vayan más allá del nivel individual. Finalmente, Willingham sugiere que la neurociencia solo será útil para los educadores cuando se centre en un problema específico con un nivel de análisis detallado, como la forma en que las personas leen, pero que estos datos solo serán útiles en el contexto de teorías conductuales bien desarrolladas.

Otros investigadores, como Katzir y Pareblagoev ^{[ 31 ],} han señalado que la metodología de neuroimagen, tal como se presenta, podría no ser adecuada para el examen de funciones cognitivas de alto nivel, ya que se basa principalmente en el método de sustracción. Mediante este método, la actividad cerebral durante una tarea de control simple se resta de la de una tarea cognitiva de orden superior, dejando así la activación relacionada específicamente con la función de interés. Katzir y Pareblagoev sugieren que, si bien este método puede ser muy bueno para examinar el procesamiento de bajo nivel, como la percepción, la visión y el tacto, es muy difícil diseñar una tarea de control efectiva para el procesamiento de orden superior, como la comprensión lectora y la inferencia. Por lo tanto, algunos investigadores ^{[ 84 ] [ 85 ]} argumentan que las tecnologías de imagen funcional podrían no ser las más adecuadas para la medición del procesamiento de orden superior. Katzir y Pareblagoev sugieren que esto podría no ser una deficiencia de la tecnología en sí, sino más bien del diseño de los experimentos y la capacidad de interpretar los resultados. Los autores abogan por utilizar medidas experimentales en el escáner cuyos datos de comportamiento ya se conocen bien y para los que existe un sólido marco teórico.

Otra revisión reciente del debate sobre neurociencia educativa realizada por Varma, McCandliss y Schwartz ^{[ 86 ]} se centra en ocho desafíos principales, divididos en desafíos científicos y desafíos prácticos, que enfrenta el campo, y trata de transformar esos desafíos en oportunidades.

Investigadores como Katzir y Pareblagoev ^{[ 31 ]} y Cacioppo y Berntson (1992) ^{[ 90 ]} sostienen que, además de que la neurociencia influye en la educación, el enfoque de la investigación educativa puede contribuir al desarrollo de nuevos paradigmas experimentales en la investigación neurocientífica. Katzir y Pareblagoev (2006) sugieren el ejemplo de la investigación sobre la dislexia como modelo de cómo podría lograrse esta colaboración bidireccional. En este caso, las teorías de los procesos de lectura han guiado tanto el diseño como la interpretación de la investigación neurocientífica, pero las teorías existentes se desarrollaron principalmente a partir de trabajos conductuales. Los autores sugieren que el establecimiento de teorías que delimiten las habilidades y subhabilidades necesarias para las tareas relevantes para la educación es un requisito esencial para que la investigación en neurociencia educativa sea productiva. Además, dichas teorías deben sugerir conexiones empíricamente comprobables entre las conductas relevantes para la educación y la función cerebral.

Kurt Fischer, director del programa de posgrado en Mente, Cerebro y Educación de la Universidad de Harvard, afirma: «Una de las razones por las que hay tanta basura es que hay muy pocas personas que sepan lo suficiente sobre educación y neurociencia para conectar todo». ^{[ 91 ]} Los educadores han dependido de la experiencia de otros para las interpretaciones de la neurociencia, por lo que no han podido discernir si las afirmaciones hechas son representaciones válidas o inválidas de la investigación. Sin acceso directo a la investigación primaria, los educadores pueden correr el riesgo de hacer un mal uso de los resultados de la investigación en neurociencia. ^{[ 92 ]} La necesidad de los llamados «intermediarios» en la traducción de la investigación a la práctica ha llevado a una situación en la que la aplicación de los hallazgos de la investigación en neurociencia cognitiva está por delante de la propia investigación.

Para evitar la necesidad de intermediarios, algunos investigadores han sugerido la creación de un grupo de neuroeducadores , un grupo de profesionales especialmente capacitados cuyo papel sería guiar la introducción de la neurociencia cognitiva en la práctica educativa de manera sensata y ética . Los neuroeducadores desempeñarían un papel fundamental en la evaluación de la calidad de la evidencia que se presenta como relevante para la educación, en la determinación de quién está mejor capacitado para emplear el conocimiento recientemente desarrollado, con qué salvaguardias y en cómo abordar las consecuencias imprevistas de los hallazgos de la investigación implementados. ^{[ 93 ]}

Byrnes y Fox (1998) ^{[ 94 ]} han sugerido que los psicólogos del desarrollo, los psicólogos educativos y los maestros generalmente se dividen en cuatro orientaciones con respecto a la investigación neurocientífica: "(1) aquellos que aceptan fácilmente (y a veces sobreinterpretan) los resultados de los estudios neurocientíficos; (2) aquellos que rechazan completamente el enfoque neurocientífico y consideran que los resultados de los estudios neurocientíficos carecen de sentido; (3) aquellos que no están familiarizados con la investigación neurocientífica y son indiferentes a ella; y (4) aquellos que aceptan con cautela los hallazgos neurocientíficos como parte proactiva del patrón total de hallazgos que han surgido de diferentes rincones de las ciencias cognitivas y neuronales". Greenwood (2009) ^[85] sugiere que, a medida que aumenta el cuerpo de conocimiento disponible para los educadores y disminuye la capacidad de ser experto en todas las áreas, el punto de vista más productivo sería el cuarto descrito por, ^[87], el de la aceptación cautelosa de los hallazgos neurocientíficos y la colaboración proactiva.

Bennett y Rolheiser-Bennett (2001) ^{[ 95 ]} señalan que "los docentes deben conocer y aplicar la ciencia dentro del arte de la enseñanza". Sugieren que los educadores deben familiarizarse con otros métodos e incorporarlos a su práctica. Además, Bennett y Rolheiser-Bennett indican que determinados cuerpos de conocimiento desempeñarán un papel importante al informar a los educadores a la hora de tomar decisiones importantes con respecto al "diseño de entornos de aprendizaje". Los cuerpos de conocimiento analizados incluyen las inteligencias múltiples, las inteligencias emocionales , los estilos de aprendizaje, el cerebro humano, los niños en riesgo y el género. Como explican los autores, estas y otras áreas son simplemente "perspectivas diseñadas para ampliar la comprensión de los docentes sobre cómo aprenden los estudiantes y, a partir de esa comprensión, tomar decisiones sobre cómo y cuándo seleccionar, integrar y aplicar los elementos de la lista...". ^[88]

Mason ^{[ 22 ]} apoya la propuesta de una colaboración constructiva bidireccional entre la neurociencia y la educación, en la que, en lugar de que la investigación neurocientífica se aplique simplemente a la educación, sus hallazgos se utilicen para delimitar la teorización educativa. A su vez, la educación influiría en los tipos de preguntas de investigación y paradigmas experimentales empleados en la investigación neurocientífica. Mason también pone el ejemplo de que, si bien la práctica pedagógica en el aula puede generar preguntas educativas sobre las bases emocionales del desempeño en las tareas escolares, la neurociencia tiene el potencial de revelar las bases cerebrales de los procesos de pensamiento de orden superior y, por lo tanto, puede ayudar a comprender el papel que desempeña la emoción en el aprendizaje y abrir nuevas áreas de estudio del pensamiento emocional en el aula.

La idea de que los dos hemisferios cerebrales puedan aprender de manera diferente carece prácticamente de fundamento en la investigación neurocientífica. ^{[ 4 ]} Esta idea surgió del conocimiento de que algunas habilidades cognitivas parecen estar localizadas de forma diferencial en un hemisferio específico (por ejemplo, las funciones del lenguaje suelen estar respaldadas por regiones cerebrales del hemisferio izquierdo en personas diestras sanas). Sin embargo, una gran cantidad de conexiones de fibras unen los dos hemisferios cerebrales en individuos neurológicamente sanos. Todas las habilidades cognitivas investigadas hasta la fecha mediante neuroimagen emplean una red de regiones cerebrales distribuidas por ambos hemisferios, incluyendo el lenguaje y la lectura, por lo que no existe evidencia de ningún tipo de aprendizaje específico de un lado del cerebro.

Un período crítico es un lapso de tiempo durante la vida temprana de un animal durante el cual el desarrollo de alguna propiedad o habilidad es rápido y más susceptible a la alteración. Durante un período crítico, una habilidad o característica se adquiere con mayor facilidad. Durante este tiempo, la plasticidad depende en mayor medida de las experiencias o influencias ambientales. Dos ejemplos de un período crítico son el desarrollo de la visión binocular y las habilidades lingüísticas en los niños. El neuromito de los períodos críticos es una sobreextensión de ciertos hallazgos de investigación en neurociencia (véase más arriba), principalmente de la investigación sobre el sistema visual, más que sobre la cognición y el aprendizaje. Si bien la privación sensorial durante ciertos períodos de tiempo puede claramente impedir el desarrollo de las habilidades visuales, estos períodos son sensibles, no críticos, y la oportunidad de aprendizaje no se pierde necesariamente para siempre, como implica el término "crítico". Si bien los niños pueden beneficiarse de ciertos tipos de estímulos ambientales, por ejemplo, aprender un segundo idioma durante el período sensible para la adquisición del lenguaje, esto no significa que los adultos sean incapaces de adquirir habilidades en idiomas extranjeros más adelante en la vida.

La idea de los períodos críticos proviene principalmente del trabajo de Hubel y Wiesel. ^{[ 98 ]} Los períodos críticos generalmente coinciden con períodos de formación excesiva de sinapsis y terminan aproximadamente al mismo tiempo que se estabilizan los niveles sinápticos. Durante estos períodos de formación sináptica, algunas regiones del cerebro son particularmente sensibles a la presencia o ausencia de ciertos tipos generales de estímulos. Hay diferentes períodos críticos dentro de sistemas específicos, por ejemplo, el sistema visual tiene diferentes períodos críticos para la dominancia ocular, la agudeza visual y la función binocular ^{[ 99 ]} así como diferentes períodos críticos entre sistemas, por ejemplo, el período crítico para el sistema visual parece terminar alrededor de los 12 años, mientras que el de la adquisición de la sintaxis termina alrededor de los 16 años.

En lugar de hablar de un único período crítico para los sistemas cognitivos generales, los neurocientíficos ahora perciben períodos sensibles durante los cuales el cerebro es más susceptible de ser moldeado de forma sutil y gradual. Además, los períodos críticos pueden dividirse en tres fases. La primera, de cambio rápido; la segunda, de desarrollo continuo con potencial de pérdida o deterioro; y, finalmente, una fase de desarrollo continuo durante la cual el sistema puede recuperarse de la privación.

Aunque existen evidencias de periodos sensibles, desconocemos si existen para sistemas de conocimiento transmitidos culturalmente, como los de áreas educativas como la lectura y la aritmética. Además, desconocemos el papel que desempeña la sinaptogénesis en la adquisición de estas habilidades.

El argumento del entorno enriquecido se basa en la evidencia de que las ratas criadas en entornos complejos se desempeñan mejor en tareas de laberinto y tienen entre un 20 y un 25 % más de conexiones sinápticas que las criadas en entornos austeros. ^{[ 100 ]} Sin embargo, estos entornos enriquecidos se encontraban en jaulas de laboratorio y no se acercaban a replicar el entorno intensamente estimulante que una rata experimentaría en la naturaleza. Además, la formación de estas conexiones adicionales en respuesta a estímulos ambientales novedosos ocurre a lo largo de la vida, no solo durante un período crítico o sensible. Por ejemplo, los pianistas expertos muestran representaciones ampliadas en la corteza auditiva relacionadas específicamente con los tonos del piano, ^{[ 101 ]} mientras que los violinistas tienen representaciones neuronales ampliadas para sus dedos izquierdos. ^{[ 102 ]} Incluso los taxistas de Londres que aprenden el mapa de calles de Londres con gran detalle desarrollan formaciones ampliadas en la parte del cerebro responsable de la representación espacial y la navegación. ^{[ 103 ]} Estos resultados muestran que el cerebro puede formar nuevas y extensas conexiones como resultado de una entrada educativa focalizada, incluso cuando esta entrada se recibe únicamente durante la edad adulta. El trabajo de Greenough sugiere un segundo tipo de plasticidad cerebral. Mientras que la sinaptogénesis y los periodos críticos se relacionan con la plasticidad dependiente de la experiencia, el crecimiento sináptico en entornos complejos se relaciona con la plasticidad dependiente de la experiencia. Este tipo de plasticidad se centra en el aprendizaje específico del entorno, y no en características del entorno que son ubicuas y comunes a todos los miembros de la especie, como el vocabulario.

La plasticidad dependiente de la experiencia es importante porque potencialmente vincula el aprendizaje específico con la plasticidad cerebral, pero es relevante a lo largo de toda la vida, no solo en períodos críticos. La "plasticidad expectante de la experiencia" ^{[ 100 ]} sugiere que las características ambientales necesarias para el ajuste fino de los sistemas sensoriales son omnipresentes y de naturaleza muy general. Este tipo de estímulos abundan en el entorno de cualquier niño típico. Por lo tanto, la plasticidad expectante de la experiencia no depende de experiencias específicas dentro de un entorno específico y, por consiguiente, no puede proporcionar mucha orientación para elegir juguetes, preescolares o políticas de cuidado infantil temprano. El vínculo entre la experiencia y la plasticidad cerebral es intrigante. Sin duda, el aprendizaje afecta al cerebro, pero esta relación no ofrece orientación sobre cómo debemos diseñar la instrucción.

Bruer también advierte sobre los peligros de enriquecer los entornos basándose en sistemas de valores socioeconómicos, y alerta sobre la tendencia a valorar las actividades típicamente asociadas a la clase media como más enriquecedoras que las asociadas a un estilo de vida de clase trabajadora, cuando no existe ninguna justificación neurocientífica para ello.

Además, algunos críticos del enfoque de la neurociencia educativa han destacado las limitaciones de aplicar la comprensión del desarrollo fisiológico temprano del cerebro, en particular la sinaptogénesis, a la teoría educativa.

La investigación sobre la sinaptogénesis se ha llevado a cabo principalmente en animales (por ejemplo, monos y gatos). Las mediciones de la densidad sináptica son medidas agregadas, y se sabe que los distintos tipos de neuronas dentro de la misma región cerebral difieren en sus tasas de crecimiento sináptico [70]. En segundo lugar, el supuesto "período crítico" del nacimiento a los tres años se deriva de investigaciones en monos rhesus, que alcanzan la pubertad a los tres años, y asume que el período de sinaptogénesis en humanos es exactamente igual al de los monos. Puede ser más razonable suponer que este período de crecimiento neuronal en realidad dura hasta la pubertad, lo que significaría hasta la adolescencia temprana en humanos.

Los periodos de intensa sinaptogénesis suelen correlacionarse con la aparición de ciertas habilidades y funciones cognitivas, como la fijación visual, el agarre, el uso de símbolos y la memoria de trabajo. Sin embargo, estas habilidades continúan desarrollándose mucho después del periodo en el que se cree que termina la sinaptogénesis. Muchas de estas habilidades siguen mejorando incluso después de que la densidad sináptica alcanza los niveles de un adulto, por lo que lo máximo que podemos afirmar es que la sinaptogénesis puede ser necesaria para la aparición de estas habilidades, pero no puede explicar por completo su continuo perfeccionamiento. ^{[ 104 ]} Algún otro tipo de cambio cerebral debe contribuir al aprendizaje continuo.

Además, los tipos de cambios cognitivos que suelen correlacionarse con la sinaptogénesis giran en torno a la visión, el tacto, el movimiento y la memoria de trabajo. Estas no son habilidades que se enseñen, sino que se adquieren generalmente de forma independiente de la escolarización, aunque puedan favorecer el aprendizaje futuro. Sin embargo, no está claro cómo se relacionan estas habilidades con el aprendizaje escolar posterior. Sabemos que la sinaptogénesis ocurre y que su patrón es importante para el funcionamiento normal del cerebro. No obstante, lo que falta es la capacidad de la neurociencia para indicar a los educadores qué tipo de experiencias en la primera infancia podrían mejorar las capacidades cognitivas o los resultados educativos de los niños.

La idea de que una persona pueda tener un cerebro "masculino" o "femenino" es una interpretación errónea de los términos utilizados para describir los estilos cognitivos por ^{[ 105 ]} al intentar conceptualizar la naturaleza de los patrones cognitivos en personas con trastorno del espectro autista. Baron-Cohen sugirió que, si bien los hombres eran mejores "sistematizadores" (buenos para comprender sistemas mecánicos), las mujeres eran mejores "empáticos" (buenos para comunicarse y comprender a los demás); por lo tanto, sugirió que el autismo podría considerarse una forma extrema del "cerebro masculino". No se sugirió en ningún momento que los hombres y las mujeres tuvieran cerebros radicalmente diferentes ni que las mujeres con autismo tuvieran un cerebro masculino.

Un mito común en el campo de la educación es que las personas tienen diferentes estilos de aprendizaje , como el visual o el kinestésico. Muchas personas expresan preferencias sobre cómo quieren aprender, pero no hay evidencia de que adaptar una técnica de enseñanza a un estilo preferido mejore el aprendizaje, a pesar de que esta hipótesis se ha probado en múltiples ocasiones. ^{[ 106 ] [ 107 ]} Incluso puede haber perjuicios asociados con el uso de estilos de aprendizaje, donde los estudiantes se ven encasillados, percibiendo que no son aptos para tipos de aprendizaje que no coinciden con su estilo de aprendizaje ^{[ 108 ]} (por ejemplo, los llamados aprendices visuales podrían no desear aprender música). A pesar de esta falta de evidencia, un estudio de 2012 demostró que la creencia en el uso de estilos de aprendizaje está muy extendida entre los docentes, ^{[ 109 ]} y un estudio de 2015 mostró que la mayoría de los artículos de investigación en educación superior respaldan erróneamente el uso de estilos de aprendizaje. ^{[ 108 ]}

• OCDE: Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos

• BERA – Grupo de Interés Especial (SIG) de la Asociación Británica de Investigación Educativa sobre Neurociencia y Educación
• Grupo de Interés Especial (SIG) de EARLI sobre Neurociencia y Educación.
• Cerebro, Neurociencia y Educación (un grupo de interés especial de la Asociación Estadounidense de Investigación Educativa )
• Sociedad Internacional de Mente, Cerebro y Educación
• La Sociedad Jean Piaget
• Conferencia sobre el aprendizaje y el cerebro
• La Escuela de Londres – Centro de Neuroeducación
• Foro de Educación en Neurociencia Cognitiva de Oxford

• npj Ciencia del aprendizaje
• Revista Mente, Cerebro y Educación
• Neuroeducación (Revista)