Friday, June 17, 2011

Anatomía del conocimiento / Anatomy of knowledge

El cerebro es nuestro órgano del conocimiento y el que nos caracteriza como especie, Homo Sapiens Sapiens y también como individuos. Darwin en su teoría nos habla sobre la teoría de la evolución de las especies, pero encima de esta, existe otro, un proceso único de cada persona, el cual es resultante de su carga genética y sus experiencias vividas.



El esquema[1] resultante de la evolución biológica y de la carga genética, sigue evolucionando con nuestras experiencias y realiza una imagen virtual de lo que nos rodea. A través de nuestros sentidos capta de la realidad sensaciones, pero en ausencia de ellos, también actúa (procesos mentales como los recuerdos, los sueños, procesos lógicos de razonamiento).

Este segmento de conocimiento neurocientífico, nos permitirá profundizar en el funcionamiento de los órganos y partes del cerebro que interactúan en los procesos mentales fisiológicos que conducen al conocimiento.



El cerebro a nivel macro consta de unos órganos y áreas especializadas, que contribuyen a las funciones pensantes, que detallaremos a continuación:

1) Hemisferios Derecho e Izquierdo:
El hemisferio izquierdo está especializado en el pensamiento secuencial, lo cual se ve reflejado en aptitudes como numéricas, analíticas, uso verbal y lógica.

El derecho está especializado con el conocimiento de si mismo y facultades creativas, expresadas en aptitudes musicales, gráficas, expresión oral y diseño.






TABLA 1: ESPECIALIZACION DE LOS HEMISFERIOS CEREBRALES

Izquierdo
Derecho
Pensamiento secuencial
Conocimiento de si mismo
Ve los detalles
Imaginación
Lógica: causa - efecto
Drama
Reglas Gramaticales
Metafórico - Poesía
Usa hechos
Música
Talentos expresivos
Ritmos
Bueno con los números
Meditación
Analítico
Orador
Buena memorización: nombres de cosas
Arte




La manera de adquirir información y procesarla, se explica por el fenómeno llamado predominancia hemisférica [2], el cual consiste en que cada persona procesa la información dependiendo del desarrollo cerebral derecho o izquierdo y de los estímulos que se presenten durante la enseñanza. Debido a esto, las personas desarrollan diferentes talentos y optan por profesiones distintas:

Tabla 2- Predominancia hemisférica izquierda

Profesión
Talento
Matemáticos
Lógica, pensamiento secuencial y talentos analíticos
Químicos

Contables

Abogados







Tabla 3- Predominancia hemisférica derecha

Talento
Profesión
Desarrollo corporal, desarrollo motor, ritmo y orientación espacial.
Atletas

Actores

Músicos

Artistas





Este hecho, da la pauta para que los métodos de enseñanza y cualquier sistema que pretenda impartir una información, deben adaptarse a todas las maneras de aprender, teniendo en cuenta todos los talentos y aptitudes y ayudar a desarrollarlos.

2) Corpus Collosum: así como cada hemisferio se especializa, deben conectarse entre si para compartir información almacenada en ambos, mediante este haz de fibras.

3) Área Broca, área Wernicke y el giro angular: estas áreas están  ubicadas en el hemisferio izquierdo, entre el lóbulo temporal y el parietal. Son los centros del lenguaje.

4) Hipocampus y la amígdala: el hipocampus es la estructura responsable de transformar la memoria de lapso corto en la memoria de lapso largo y con la ayuda de la amígdala que está a su vez conectada con las experiencias emocionales.

Tras la visita al museo, la nueva información se guardan en primera instancia en la memoria temporal para luego ser almacenados y recordados cuando se necesiten.

Si la experiencia que brinda el museo es grata y memorable, será fácil guardar la información y recordarla.

Tengamos claro las dos actividades de la memoria: la primera es 'retener' la información y 'recordar' es volver a traer a la memoria temporal esa información guardada cuando se desea.

La visita al museo o a cualquiera de las exposiciones, debe ser planeada teniendo en cuenta que la información adquirida al inicio y al final, es la de más fácil almacenamiento, pero la información en el lapso medio es muy difícil de memorizar.

Si  la información no es revisada continuamente durante las 24 horas de su adquisición, se estima que un 80% de esta es olvidada.

También se conoce que la exposición no debe contener mas de 7 unidades de información en el recorrido, pues es la unidad máxima de memorización, de nuevos contenidos. 

5) Sistema de activación reticular: son las bases del consiente. Es el responsable de fomentar las alertas y de conectar el consiente con el subconsciente.

6) Los lóbulos temporales de la corteza cerebral: son los lugares de almacenamiento de la memoria. El lado izquierdo aloja la memoria verbal y el derecho la visual.

7) Lóbulo Frontal: responsable de altos niveles de pensamiento, como el planteamiento.

8) Lóbulo Parietal: Está detrás del lóbulo frontal con funciones sensoriales.

9) Lóbulo Occipital: Son las partes más bajas de la corteza, las cuales tienen funciones de memoria y de audio-sensoriales.

Una visita al museo, que se aproxime desde diferentes estímulos sensoriales, tendrá más oportunidad de ser recordada por diferentes visitantes sin importar su predominancia hemisférica, ya que habrán usado su memoria visual, verbal o auditiva para el acopio de información.

10) Corteza Motora: La parte posterior del lóbulo frontal es el que controla la función de los músculos.

11) Sulcus Central: Membrana que separa el lóbulo frontal del parietal.

12) Sulcus Parietal: Membrana que separa los lóbulos frontales y temporales.



A nivel micro, el cerebro está compuesto de células llamadas neuronas[3], todas especializadas:  algunas se dedican a procesos fisiológicos, otras a motoras y otras a lo que denominamos pensamiento o razonamiento, acciones que conducen al conocimiento.

El proceso de sinapsis[4] , el cual se define como la conexión entre las neuronas, que procesan y comparten la información mediante procesos electroquímicos a través de sus órganos (axiomas- obtener información y dendritas- comunicar la información).

1.1.2- Procesos Mentales

Para seguir entendiendo el fenómeno cognitivo, hay que entender los procesos mentales estudiados por varias disciplinas (antropología, la psicología cognitiva, la neuromedicina y la pedagogía de la educación) que lo explican.

Aprendizaje es según el consenso, el cambio de comportamientos innatos y las asociaciones[5]. Según sean las nuevas experiencias, se efectúan las adaptaciones a nuevas circunstancias, que son reflejo de estos cambios de comportamiento y esto es equiparable a inteligencia.

Por aprendizaje también se entiende, el acopio de información del entorno. A través de los sentidos, la experiencia en el museo es percibida, como algo monótono o algo entretenido, siendo la segunda instancia, la única manera para inculcar material nuevo y que el visitante lo memorice y recuerde.

Mediante una experiencia museística rica, que estimule los sentidos, se crean las percepciones, impresiones o sensaciones (términos equivalentes), las cuales son los elementos básicos de los procesos mentales.

En el caso de estar exentos de cualquier estímulo, las experiencias mentales crean las imágenes o ideas.

El cerebro en su evolución única y particular de cada ser, va tejiendo redes de pensamiento o también llamadas ideas complejas (anatómicamente hablando, redes neuronales), de las asociaciones entre esas sensaciones captadas por los sentidos y las imágenes creadas. Estas asociaciones son particulares y únicas, ya que se establecen dentro de patrones y leyes derivadas de las experiencias vividas[6].

Una respuesta activa como el lenguaje, es solo un ejemplo de como esos conocimientos son transformados. Esta transformación se conoce como proceso cognitivo.

Estas respuestas activas, como lenguaje, trabajo manual o comportamientos, no suceden en serie, ocurren en paralelo ya que las neuronas envían impulsos nerviosos entre ellas, las cuales tejen redes neuronales muy complejas, teniendo un intrínseca relación.

La semiosis[7], término que se refiere al entendimiento de los mensajes en un proceso de diálogo (interfaz entre dos entes comunicativos, de información y respuesta), conduce también al conocimiento. Aplicado esto a la asistencia a una exposición, el museo es un sistema comunicativo, personal y de masas, que debe ajustar sus mensajes, a las capacidades y niveles cognitivos de cada visitante, para poder lograr que estos aprendan el material a impartir. Las preguntas efectuadas al guía, educador o staff del museo, sobre la información obtenida, serán respuestas activas conductoras al conocimiento.

Durante la visita el museo, debe procurar afianzar la información mediante sensaciones distintas o repetitivas de apoyo, para lograr la asociación entre el estímulo y la información.

Una experiencia más que satisfactoria, lograda por el museo y grabada en la memoria del visitante, logra fidelidad como un producto a una marca. Esta fidelidad, se traduce en varias visitas al museo y por la repetición de esa experiencia, se potencia el aprendizaje.

Los programas entre instituciones educativas y museos, o las mismas visitas guiadas programadas, son realizadas en grupo de personas, convirtiendo esta experiencia el museo en un espacio propicio para el aprendizaje. Refiriéndonos y tomando como base los conocimientos obtenidos del museo, los antropólogos afirman que el lenguaje, se desarrolló en esos primeros círculos de humanos, que desarrollaban herramientas y evolucionaron poco a poco un sistema de signos, que usaban para instruir a otros en la fabricación de estas y distribuirse las tareas y roles[8].

Las actividades grupales, son situaciones idóneas para el aprendizaje, pues motiva la creación de redes complejas y el desarrollo mental. Al interaccionar socialmente, la excitación y los niveles de estrés aumentan y esto conlleva a interesarse y concentrase en las labores desarrolladas.

Mediante la acción, la instrucción y la exploración, se desarrollan procesos mentales previos (estudio del problema, generación de soluciones, asociaciones, categorización) al desarrollo de habilidades mentales más desarrolladas como el razonamiento y la solución de problemas.

Durante la instrucción el usuario recibe conocimientos, durante la exploración, haya el problema confrontándolo con los conocimientos previos y durante la acción genera respuestas y soluciones, que las hace tangibles aplicándolas al objeto, modificándolo.

La psicología evolutiva, explica con este mismo proceso, como nuestros antepasados, mediante nuevos retos y problemas a resolver, desarrollaban nuevas y distintas soluciones, generando el desarrollo cognitivo que nos caracteriza como Sapiens Sapiens.

Un museo posee en la colección, el material ideal para la instrucción y la exploración. Mediante la interacción con objetos originales, prototipos o modelos de la colección, el visitante obtiene la información necesaria para desarrollar estas habilidades, conectando con el tema de una manera mas natural y humana, reproduciendo situaciones similares a nuestros predecesores.

Utilizando la colección y otros sistemas de comunicación (realidad aumentada: medios de realidad virtual que acompañan y complementan el material real), el museo puede desarrollar actividades estratégicas que tengan apoyos educativos y guías verbales y no verbales para el trabajo en ese entorno.

Otra virtud de las actividades lúdico-educativas en el  museo, es que al ser una actividad extracurricular y distinta, genera en el visitante emociones de alegría que provocan reacciones químicas y hormonales necesarias para la aceleración de esos impulsos nerviosos entre las neuronas, beneficiosos para el desarrollo cognitivo durante esas actividades.

Narrando como un cuento, la información a impartir, se logra conectar con los sentimientos del espectador y más aún si el entorno es embebido en un sistema que ayude ambientando la historia contada.

Podemos resumir que mediante un entorno lúdico no formal, como lo es el museo, que despierte y motive la creatividad, que use muchos medios de comunicación y retroalimentación con el usuario y su grupo, estimulando diferentes sistemas sensoriales, adaptado cognitivamente a diferentes niveles, que ofrezca retos y despierte el interés en el proceso de aprendizaje de un contenido dado por los educadores, que fomente el trabajo en equipo y a su vez despierte las habilidades sin importar las dominancias hemisféricas, volcaría a los museos y centros educativos en una alianza que derivaría en la creación de un sistema óptimo de enseñanza que conduciría a la formación de conceptos y conocimientos en los estudiantes, visitantes o usuarios.  


[1]  Rodolfo Llinás, neurofisiólogo colombiano, reconocido como uno de los padres de la neurociencia moderna, estudios de los procesos electroquímicos entre neuronas. Autor del libro, El cerebro y el mito del yo, Editorial Norma.
[2]  Esto fue descubierto por Roger W. Sperry, quien gano el premio Nobel de medicina en 1983 por trabajar en la investigación de la división del cerebro. Mediante el PSPET (Pet Scan Positron Emission Tomography). Suministrando glucosa al cerebro y dando algunas tareas a realizar durante el estudio. La glucosa es asimilada por algunas partes del cerebro dependiendo de la tarea a realizar y estas zonas son visualizadas en la pantalla, la cual esta conectada por electrodos al cerebro.
[3]  Descubiertas por el anatomista español Santiago Ramón y Cajal, en los albores del siglo XX.
[4]  Término acuñado por el neurofisiólogo inglés Sir Charles Scott Sherrington en 1897.
[5]  Biological learning and artificial inteligence by Christian Balkenius
[6]  James Mill, John Stuart Mill, David Hume, Edward Titchener.
[7]  Término usado por Peirce, para referirse al procesos de hallar o relacionar el significado a los signos emitidos o recibidos. Proceso de dar significado a un signo. Charles Sanders Peirce, cientifico estadounidense, padre de la semiótica moderna.
[8]  Hewes, Goodall, Holloway tres antropólogos que relacionan el desarrollo del lenguaje con la fabricación de herramientas en los albores de la humanidad. Knight relaciona el desarrollo del lenguaje con la cooperación y cohesión social.


The brain is our organ that distinguish us from other species, where we gather knowledge and therefore also make every person individual.

Charles Darwing explained in his theory of evolution how it evolved from our origins as homos to homo sapiens sapiens. But the brain not only has evolve in a biological order, also receives a genetic load and continue changing with the experiences lived by every one constructing mental schemes that are unique to every person.

Throw our senses the brain catches sensations from its real environment and in absent of them continue acting: remembers, dreams and performs logical thinking.

In this chapter of this thesis, we look at the neuroscientific explanations of how the brain works and which organs and parts of the brain interact in mental fisiological precedures that lead to knowledge.


The brain has especialized areas and organs that contribute to the thinking process and we will explain how they work:

1) Right and left Hemispheres:
The left hemisphere is especialized in secuential thinking, therefore people who has talents for numeric, analitical, verbal and logic tasks have that side of the brain more developed.

The right hemisphere is especialized in the knowledge of itself, creative tasks, musical faculties and artistics expressions and design. 

TABLE 1: HEMISPHERES ESPECIALIZATION

LEFT
RIGHT
Secuential thinking
self knowledge
See the details
Imagination
Logic: cause - effect
Drama
Grammatical rules
Metaphoric - Poetry
Use facts
Music
Oral expression
Rithms
Dexterous at numbers
Meditation
Analitical
senses
Good at memorization of names of things
Arts



The way of catching and processing information it is explained by the fenomenon called hemisphere predominance [2], which consist on which side of the brain has been developed in each person and the stimuli receive during teaching-learning experience. Because of this one hemisphere dominance, people develope different talents and preffer to follow any favorite career or profession.

Table 2- left hemisphere dominance


Profession
Talent
Mathematicians, chemical engineers,
accountants, law
Logic, secuential thinking and analitical talents
Chemical engineers

Accountants

Lawyers







Table 3- Right hemisphere dominance


Talent
Profession
Body development,  motor, rithm and spatial orientation.
Athletes

Actors

Musicians

Artists


This fenomenon of hemisphere dominance just reinforce the idea of adapting the educational methods and any system or institution that delivers educational content to different ways of learning to ensure that people can use their talents and skills to learn and process information and develop themselves furthermore.
2) Corpus Collosum: it is a group of fibers that links information between each hemisphere.
3) Broca area, Wernicke area and angular gyrus: these areas are located on the left hemisphere, between temporal and parietal lobulo. They are the center of language. 
4) Hypocampus and amigdala: hypocampus role is to turn the short term memory in long term memory and with the help of the amigdala connects to emotional experiences.
After the visit to museums, the new info is gather at first instance in the temporal memory and after saved to be retrieve when necessary. If the experience was memorable and pleasant, it will be easier to save and to remember.

So the two actions of memory are to save information and then to remember it, that means to retrieve the save information when is needed to the temporal memory.
The information at the begining and at the end of the visit to the museum expositions is the easiest to remember but the middle is hard to save in the memory and that is why the visit of the museums has to be well planned.

If the information is not reviewed durin the 24 hours after its adquisition, it is estimated that 80% of the content will be forgotten.
It is also known that unist of information are important and the expositions shouldn´t have more than seven, cause its the maximum unit to retain new information.
5) Reticular activating system: it is the base of consiense and responsible for the alerts that connects consiense with subconsiensense.
6) Temporals lobs of brain cortex : they are the storage of memory, the right on for verbal and the right one for visual.

7) Frontal lob: risponsible for hight levels of thinking like de altos niveles de pensamiento, like approach.

8) Parietal lob: it is at the back of the frontal lob and has sensorial functions.
9) Occipital lob: is the lower part of the brain cortex and has audio-sensorial memory functions. 
The museum experience that have explored different sensorial approachs will have more probabilities to be remember by different visitors with different hemisphere dominances, because they will have the opportunity to interact with the exposition in different ways to catch information through visual, verbal or auditive.

10) Motor Cortex: it is at the back of frontal lob and controls muscles functions.
11) Central sulcus: it is a membrane that separate frontal from parietal lob.
12) Parietal sulcus: it is the membrane that separates frontal from temporal lobs.

At a micro scale, the brain is form by cells called neurons which are specialized in different matters: some in fisiological processes, others in motor processes and others to thinking and rational processes, which are brain actions that leads to knowledge[3].

Synapsis[4] , is the connection between neurons that shares information through electrochemical fenomenons using their organs (axioms to obtain information and dentrits to communicate information).



1.1.2- Thinking mental process

To understad the cognitive phenomenon, it is nessesary to analyze and to know the mental processes studied by different disiplines (antropology, cognitive psicology, neuromedicine and pedagogy).

Learning is defined by consensus, the change of innate behaviours and associations[5]. Depending on our new experiences, human bbrain would adapt to new circumstances that are results of behaviour changes and this process is equivalent to intelligence. 
But intelligence is also understood as the gathering of information from the environment. 
Through our senses, the experience at the museum is perceived as something monotonous and boring or something joyfull and interesting. Museum has to achieve the perception of being interesting and joyfull because it is the only way to transmit new info or new content to the expectator that will memorize and remember what it is intended to learn.
 

A enjoyable experience at the museum, that estimulate all senses, will create perceptions, impressions and sensation in the mind of the visitor, which are basic for mental processes like thinking and learning.
In the absense of estimulus, the brain also creates experiences which creates images and ideas.

The unique evolution of every human being, creates thinking webs that equivalent to complex ideas (in anatomy its named neural nets). This complex ideas are the result from assosiations between the sensations perceived by our senses and the images created by the brain. And we call the unique evolution because these assosiations are made by every person from their experiences and we all live our experiences in and individual way[6].

An active response like language, it is just an example of how those experiences have been transformed into knowledge. This process of transformation its known as cognitive process.

Active reponses like language, handwork and behaviours is  not a serial process, they happend in parallel because the neurons send nervous impulses beteween them, weaving complex neuronal nets developing a intrinsic relationship.
Semiosis[7], is a therm that reffers to an understanding of the messages inside a dialogue ( Interface between two communicative entities happends when communication and response goes both ways). Semiosis leads to knowledge.  

Putting in practice in the matter of study, duringt the visit to an exposition, we have to see the museum as one of the communicative entity, that transmit a message in a one to one dialogue or as a mass media. And to communicate a content, the museum has to adapt its message to different cognitive levels  and interest of the expectator for them to learn it and remember it. The questions made to the guide of the exposition or to the instructor or to any staff of the museum about the information gotten from the exhibition, would be active responses that will lead to achieve the educational goals. 
To communicate effectively the content of the exhibition, the museum should try to reinforce the message by simultaneus and repetitive stimulus to the different senses of the expectator, for them to do the association between stimuli and the infrmation given to learn.
As more satisfacoty is the experience of visit a Museum is, more information will be remembered by the visitor and a relation of loyalty to the museum will be developed between museum and visitor, like a loyal consumer to a brand, that is suitable for repetitive visits, reinforcing the learning process.  
The coolaborative educational programms between schools and museums aand the exposition itself are groupal activities which turn it in and ideal space for cooperative learning. We wanto enphasize in coolaborative learning when we suggest museo as a ideal space for learning because, antropologist state that language was developed by this first human societies while manufacturing tools and weaponds, humans develope a code system that work to instruct others into the task and the split of roles [8].

Groupal activities are ideal for learning because they hel to the formation of complex neuronal nets and mental development. When interacting socialy, the levels of exitement and stress rise and this leade to comitment and concentration into the task.
Trough active performance, instruction and exploration, mental processes are developed like: problem study, solution analysis, assosiations and categorization, which are previous to hight skills like problem solving and rationality.

While instruction occurs, the person receive knowledge, while exploration, people find solutions and contrast them with previous knowledge  and while active performance, the person generates responses and solutions, making them real and pragmatical solutions applied to the object of study and even modificating it.

Evolutive psicology, explain this process, describing how our antecesors face new challenges and new problems to solve, developed new and a diverse range of solutions, generating cognitive development that drived us to homo sapiens sapiens.
A museum collection is set up for instruction and exploring learning process. Through the interaction with original objects, prototypes or models, the visitor will have valuable information and so many question to be solve by themselves (almost the same problems that our ancestor had to solve), that the cognitive process will happend in a euristic way.

Using the collection plus others communications systems (augmented reality, virtual reality and other media that complements the real objects), the museum can plann some strategies to improve and maximize its educative and enterteining potential. 

An other vantage of eduteinment activites at the museum, is that being a extra-curricular or non scollar, made the person to feel joy and exitement, that will generate hormonal and  chemical reactions necessary for the aceleration of interneuronal impulses which are basic for cognitive development while performing an activity. 
Using the power of narrative to tell a story based on the information to learn, will help to connect with the feelings of the expectator and even more if the environment is designed to increase that story experience.

In brief, we can enunciate some keys to facilitate and empower learning process:
Using a ludic and non formal schollar environment, like the museum, it is easier to develope creativity, comitment and engagement into the task.
The environment has to provide many open channels for communication and feedback, stimulating different senses.
The information given has to be adapted to many different cognitive levels, it has to offer challenges to beat and call interest into the learning process.
The task and activities must be atractive to people with different skills and hemisphere dominance.
The museum-schollar allience will turn the education system that would turn knowledge reachable to every one and transmit concepts in a more familiar way to any visitor.


[1]  Rodolfo Llinás, colombian neurofisiologist, well known as one of the fathers of modern neurocience. He had studied the electrochemical process between neurons. 
[2]  Discovered by Roger W. Sperry, who won a Novel Prize in medicine in 1983 for his work and reserach in brain parition. Using PSPET (Pet Scan Positron Emission Tomography). Supplying glucose to the brain and giving some task during the study. The glucose is asimilated by some parts of the brain depending the task to do and this areas are visualized on the screen, which is connected to the brian by electrodes. 
[3]  Discovered by the spanish anatomist Santiago Ramón y Cajal, in the early XX century.
[4]  Coined term by the british neurofisiólogist Sir Charles Scott Sherrington in 1897.
[5]  Biological learning and artificial inteligence by Christian Balkenius
[6]  James Mill, John Stuart Mill, David Hume, Edward Titchener.
[7]  Term used by Peirce, to reffer to the process of finding and relating meaning to signs emited and received. It is the process to give meaning to a sign. Charles Sanders Peirce, cientist from United States, is the father of modern semiotics.
[8]  Hewes, Goodall, Holloway are three antropologist who related the develop of language with the fabrication of tools in the early stages of humanity. Knight relates the develop of language with cooperation and social cohesion. 

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