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Introducción
Antecedentes históricos
Desarrollo histórico del estudio de la mente Desarrollo histórico del estudio de los reflejos
Los albores de la era moderna
Cognición comparada y la evolución de la inteligencia Neurología funcional Modelos animales de la conducta humana Modelos animales y desarrollo de fármacos Modelos animales y robótica
La definición de aprendizaje
La distinción entre aprendizaje y desempeño El aprendizaje y otras fuentes de cambio conductual El aprendizaje y los niveles de análisis
Aspectos metodológicos en el estudio
del aprendizaje
El aprendizaje como una ciencia experimental La perspectiva de proceso general del estudio del aprendizaje
Uso de animales no humanos en la
investigación del aprendizaje
Razones del uso de animales no humanos en la investigación sobre el aprendizaje Los animales de laboratorio y la conducta normal Debate público acerca de la investigación con animales no humanos
PREGUNTAS DE ESTUDIO TÉRMINOS CLAVE
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Al ser humano le ha interesado siempre comprender la conducta, sea la propia o la ajena. Este interés es más que pura curiosidad. Nuestra calidad de vida depende de nuestras acciones y de las de otros. Cualquier esfuerzo sistemático por comprender la conducta debe considerar lo que aprendemos y cómo lo aprendemos. Muchos as- pectos del comportamiento de los seres humanos y de los animales no humanos son resultado del aprendizaje. Aprendemos a leer, a escribir y a contar; a bajar las esca- leras sin caer, a abrir puertas, a montar en bicicleta y a nadar. También aprendemos cuándo relajarnos y cuándo preocuparnos, qué alimentos es probable que disfrute- mos y nos hagan bien y cuáles nos enfermarán. También aprendemos a identificar los numerosos gestos sutiles que están implicados con las interacciones sociales efi- caces. La vida está llena de actividades y experiencias moldeadas por lo aprendido. El aprendizaje es uno de los procesos biológicos que facilitan la adaptación al ambiente. La integridad de la vida depende de la realización exitosa de diversas funciones biológicas como la respiración, la digestión y la resistencia contra la enfermedad. Los sistemas fisiológicos evolucionaron para cumplir dichas tareas. Sin embargo, en muchas especies, los procesos fisiológicos no abarcan todas las funciones adaptativas que se requieren, e incluso las que son bastante eficientes son mejoradas por el aprendizaje (Domjan, 2005). Por ejemplo, la reproducción, que es fundamental para la supervivencia de una especie, es mejorada de manera considerable por el aprendizaje. Los animales, incluyendo a las personas, tienen que aprender a encontrar nuevas fuentes de comida cuando las anteriores se vuelven inaccesibles o cuando se mudan a un área nueva. También tienen que encontrar un nuevo refugio cuando los fenómenos me- teorológicos los destruyen, como sucedió durante el huracán Katrina. Es evidente
El objetivo del capítulo 1 es adentrar al lector a los estudios conductuales del aprendizaje. El capítulo inicia con la descripción de los estudios conductuales del aprendizaje y la forma en que se relacionan con la cognición y el control consciente de la conducta. A continuación expone los antecedentes históricos de los conceptos fundamentales para la teoría moderna del aprendizaje. Esto va seguido por una revisión de los orígenes de la investigación experimental con- temporánea en los estudios de la evolución de la inteligencia, la neurología fun- cional y los modelos animales de la conducta humana. Se analizan también las implicaciones de la investigación contemporánea para la elaboración de fármacos que mejoren la memoria, así como para la construcción de sistemas artificiales inteligentes o robots. Luego se expone una definición detallada del aprendizaje y se considera la manera en que éste puede examinarse en diferentes niveles de análisis. En la siguiente sección se describen las características metodológicas de los estudios del aprendizaje. Dado que muchos experimentos sobre el apren- dizaje se han realizado con animales no humanos, el capítulo termina con el exa- men de las razones del uso de los mismos en la investigación y con comentarios acerca del debate público relacionado con la investigación en animales.
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y Robins (1998) encontraron que la gente suele ser relativamente inexacta para informar sobre su propia conducta (también Stone et al ., 2000). Wegner (2002) resumió su investigación sobre la experiencia de la intención consciente en su libro cuyo título The Illusion of conscious will , lo dice todo. De igual modo, Bargh y Chartrand (1999) concluyeron que “la mayor parte de la vida cotidiana de una persona no está determinada por sus propósitos conscientes y sus elecciones deliberadas, sino por procesos mentales que son puestos en movimiento por características del ambiente y que operan fuera de la supervisión y orientación de la conciencia” (p. 462). (Bargh y Morsella, 2008.) Los siguientes capítulos describirán la manera en que las características del ambiente adquieren la capacidad para desencadenar nuestra conducta, lo quera- mos o no. Esta línea de investigación se originó en lo que se ha llamado psicolo- gía conductual. Durante los últimos 25 años del siglo xx, la psicología conductual se vio ensombrecida por “la revolución cognoscitiva”. A pesar de esto, dicha revo- lución no eliminó las aversiones al sabor que adquieren los niños cuando reciben quimioterapia, ni redujo la avidez que experimentan los adictos cuando ven drogar- se a sus amigos, ni detuvo la salivación del proverbial perro pavloviano al encontrar una señal del alimento. La ciencia cognoscitiva no se ocupó de los fenómenos bási- cos de aprendizaje, que son el tema de este libro, más bien se desarrolló al extender a la psicología hacia nuevas áreas de investigación, como la atención, la solución de problemas y la representación del conocimiento. Por ejemplo, en un importante texto contemporáneo sobre cognición (Anderson, 2005), ni siquiera hace mención del condicionamiento clásico e instrumental. No obstante y pese a la importancia de los nuevos temas de la psicología cognoscitiva, no nos dicen cómo se adquieren o cómo pueden modificarse los hábitos (buenos y malos), así como las emociones. Los procesos conductuales básicos siguen siendo importantes en la vida de los organismos, incluso al aprender más acerca de otros aspectos de la psicología. De hecho, hay un importante resurgimiento del interés por los mecanismos con- ductuales básicos, el cual es sostenido por el reconocimiento cada vez mayor del limitado papel de la conciencia en la conducta (Pockett, Banks y Gallagher, 2006) y la aceptación de que mucho de lo que nos sucede durante el día implica respuestas habituales en las que, desafortunadamente, pensamos poco (Wood y Neal, 2007). No pensamos en cómo nos cepillamos los dientes, cómo nos secamos después de una ducha, nos vestimos o masticamos la comida. Todas esas son respuestas aprendidas. El interés actual por la teoría de la conducta también es alimentado por el aumento del interés por los mecanismos neurales del aprendizaje (Fanse- low y Poulos, 2005). Los animales interactúan con su entorno por medio de sus acciones. Por consiguiente, los fenómenos conductuales proporcionan la regla de referencia para evaluar la importancia funcional de los mecanismos neurales. Los modelos conductuales del condicionamiento y el aprendizaje también son esenciales para la comprensión de problemas clínicos recalcitrantes como los temores patológicos y las fobias (Craske, Hermans y Vansteenwegen, 2006), así como la dependencia a las drogas (Hyman, 2005; Hyman, Malenka y Nestler, 2006; Olmstead, 2006). Como señalaron Wiers y Stacy (2006), “Muchas veces el problema no es que los farmacodependientes no entiendan que las desventajas del consumo continuo superan las ventajas; sino que les resulta difícil resistir los impulsos desencadenados de manera automática para consumir la droga” (p. 292). Este libro trata de cómo se aprenden esos impulsos conductuales.
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ANTECEDENTES HISTÓRICOS
Las aproximaciones teóricas al estudio del aprendizaje tienen sus raíces en la filosofía de René Descartes (figura 1.1). Antes de él, la mayoría de la gente pen- saba que la conducta humana era determinada por completo por la intención consciente y el libre albedrío. No se consideraba que las acciones de las personas fueran controladas por estímulos externos o leyes naturales mecánicas. Se supo- nía que lo que alguien hacía era resultado de su voluntad o intención deliberada. Descartes marcó una excepción a esta visión de la naturaleza humana, pues reconoció que muchas de las cosas que hace la gente son reacciones automáticas a estímulos externos. Sin embargo, no estaba preparado para abandonar del todo la idea del libre albedrío y el control consciente. Por consiguiente, planteó una visión dualista de la conducta humana llamada dualismo cartesiano. Según el dualismo cartesiano, existen dos clases de conducta humana: la involuntaria y la voluntaria. Descartes propuso que la conducta involuntaria consiste en reacciones automáticas a estímulos externos y es mediada por un mecanismo especial llamado reflejo. En contraste, la conducta voluntaria no debe ser desencadenada por estímulos externos y ocurre debido al propósito consciente de la persona de actuar de esa manera particular. Los detalles de la visión dualista que tenía Descartes de la conducta humana se muestran en la figura 1.2. Consideremos primero los mecanismos de la conducta involuntaria o refleja. Los estímulos del ambiente son detectados por los órganos sen-
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Library of Congress Prints and Photographs Division (LC-USZ62-61365)
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Desarrollo histórico del estudio de la mente
A los filósofos enfocados en la mente les interesaba conocer su contenido y la manera en que funciona. Esas preguntas son similares a las que preocupan en la actualidad a los psicólogos cognoscitivos. Dado que Descartes pensaba que la mente se conecta con el cerebro por medio de la glándula pineal, creía que algunos de los contenidos mentales provenían de las experiencias senso- riales. Sin embargo, también creía que la mente contenía ideas innatas que están presentes en todos los seres humanos, independientemente de la experiencia personal. Por ejemplo, pensaba que todos los seres humanos nacen con el con- cepto de Dios, el concepto de sí mismos y ciertos axiomas fundamentales de geometría, como el hecho de que la distancia más corta entre dos puntos es una línea recta. El enfoque filosófico que asume que nacemos con ideas innatas acerca de ciertas cosas se denomina innatismo. Algunos filósofos posteriores a Descartes estaban en desacuerdo con la pos- tura innatista. En particular, el filósofo inglés John Locke (1632-1704) creía que la gente adquiere todas sus ideas de manera directa o indirecta después de nacer. Consideraba que los seres humanos nacen sin ideas preconcebidas acerca del mundo. En su opinión, la mente empieza como una pizarra en blanco ( tabula rasa en latín) que se va llenando gradualmente con ideas e información a medida que la persona tiene diversas experiencias sensoriales. Este enfoque filosófico de los contenidos de la mente se denomina empirismo. El empirismo fue aceptado por un grupo de filósofos ingleses que vivieron entre los siglos xvii y xix que llegaron a conocerse como los empiristas británicos. Los filósofos innatistas y los empiristas no sólo discrepaban en el contenido supuesto de la mente, sino también en la forma en que se suponía que ésta opera- ba. Descartes creía que la mente no funcionaba de manera predecible y ordenada, de acuerdo con reglas estrictas que podían identificarse. Uno de los primeros en proponer una alternativa a esta postura fue el filósofo inglés Thomas Hobbes (1588-1679). Hobbes aceptaba la diferencia entre conducta voluntaria e involun- taria planteada por Descartes, así como la idea de que la conducta voluntaria es controlada por la mente. Sin embargo, a diferencia de Descartes, creía que la mente funciona de una forma tan predecible y sometida a leyes como los refle- jos. En concreto, propuso que la conducta voluntaria es regida por el principio del hedonismo. Según este principio, la gente actúa para buscar el placer y evitar el dolor. A Hobbes no le preocupaba si la búsqueda del placer y la evitación del dolor eran loables o deseables, para él, el hedonismo es sencillamente un hecho de la vida. Como veremos, la idea de que la conducta es controlada por consecuencias positivas y negativas se ha mantenido hasta el presente de una u otra forma. De acuerdo con los empiristas británicos, otro aspecto importante de cómo opera la mente involucraba el concepto de asociación. Recuerde que el empi- rismo supone que todas las ideas se originan en las experiencias sensoriales. Pero, ¿cómo es que nuestras experiencias de diversos colores, formas, olores y sonidos nos permiten llegar a ideas más complejas? Por ejemplo, considere el concepto de un carro. Si alguien dice la palabra carro , usted tiene una idea de su aspecto, de su funcionamiento y de cómo se sentiría sentado en uno. ¿Cómo pueden surgir esas ideas a partir del mero sonido de las letras c, a, r, r, o? Los em- piristas británicos propusieron que las sensaciones simples se combinaban entre
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sí para formar ideas más complejas por medio de asociaciones. Como usted ha escuchado la palabra carro cuando ha visto un automóvil, ha considerado usarlo para ir al trabajo o se ha sentado en uno, se establecieron asociaciones o conexiones entre la palabra carro y esos otros atributos de los carros. Una vez que se establecieron las asociaciones, la palabra carro activará el recuerdo de los otros aspectos de los carros que ha experimentado, además consideraban que dichas asociaciones son los cimientos de la actividad mental. Por lo tanto, dedicaron un esfuerzo considerable a describir las leyes de las asociaciones.
Leyes de la asociación Los empiristas británicos aceptaban dos conjuntos de leyes para el esta- blecimiento de las asociaciones, uno primario y otro secundario. Las leyes primarias fueron planteadas originalmente por Aristóteles, el antiguo filósofo griego, quien propuso tres principios para el establecimiento de las asociaciones:
- contigüidad, 2) semejanza y 3) contraste. De ellos, el principio de contigüidad ha sido el más destacado en el estudio de las asociaciones y conserva una función importante en el trabajo contemporáneo. Este principio propone que dos eventos quedarán asociados si de manera reiterada ocurren juntos en espacio o tiempo. Por ejemplo, si experimenta el olor de la salsa de tomate y el de los espaguetis con la frecuencia suficiente, el mero olor de la salsa de tomate activará su recuer- do de los espaguetis. Los principios de semejanza y contraste plantean que dos cosas quedarán asociadas si son semejantes en algunos aspectos (por ejemplo, si ambas son rojas) o si tienen características contrastantes (por ejemplo, si una es sorprendentemente alta y la otra es notablemente baja). La semejanza como base para la formación de asociaciones ha sido confirmada en estudios moder- nos del aprendizaje (Rescorla y Furrow, 1977). Sin embargo, no existe evidencia contemporánea de que el contraste (hacer que un estímulo sea notablemente diferente del otro) facilite la formación de una asociación entre ellos. Algunos filósofos empiristas, como Thomas Brown (1778-1820), propusieron varias leyes secundarias de la asociación. Brown planteó que varios factores in- fluyen en la formación de asociaciones entre dos sensaciones, como la intensidad de las sensaciones y la frecuencia o lo reciente de la presentación conjunta de las sensaciones. Además, se consideraba que la formación de una asociación entre dos eventos depende de la cantidad de asociaciones distintas en que estuviera ya implicado cada evento y de la semejanza de esas asociaciones previas con la que se está formando. Los empiristas británicos analizaron las leyes de la asociación como parte de su discurso filosófico. No realizaron experimentos para determinar si las leyes eran válidas o no, ni trataron de determinar las circunstancias en que una ley era más importante que otra. La investigación empírica de los mecanismos de la asociación empezó en el siglo xix con el trabajo pionero del psicólogo alemán Hermann Ebbinghaus (1850-1909). Para estudiar cómo se forman las asociaciones, Ebbinghaus inventó las síla- bas sin sentido, combinaciones de tres letras (como hap ) que carecen por com- pleto de significado que pudiera influir en la posible reacción de una persona. Ebbinghaus se utilizó como sujeto experimental, estudiaba listas de sílabas sin sentido y medía su capacidad para recordarlas en diversas condiciones experi- mentales. Este método general le permitió responder preguntas como la forma
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que los estímulos no siempre provocan las respuestas reflejas de manera directa y que, en algunos casos, un estímulo puede más bien liberar una respuesta de la inhibición. En esos casos, la fuerza de la respuesta no dependería de la intensi- dad del estímulo. Esta sencilla idea abrió todo tipo de posibilidades. Si la fuerza de una respuesta provocada no depende invariablemente de la intensidad del estímulo que la desencadenó, sería posible que un estímulo muy débil produjera una respuesta considerable. Por ejemplo, unas partículas de pol- vo en la nariz pueden ocasionar un fuerte estornudo. Sechenov aprovechó este tipo de mecanismo para ofrecer un modelo reflejo de la conducta voluntaria. Sugirió que las formas complejas de conducta (acciones o pensamientos) que ocurren en ausencia de un estímulo provocador evidente son de hecho respues- tas reflejas; sólo que, en esos casos, los estímulos provocadores son tan débiles que no podemos advertirlos. En consecuencia, según Sechenov, la conducta voluntaria y los pensamientos en realidad son provocados por estímulos muy débiles que pasan inadvertidos. Las ideas de Sechenov acerca de la conducta voluntaria ampliaron de mane- ra considerable el uso de los mecanismos reflejos para explicar diversos aspectos del comportamiento. Sin embargo, sus ideas eran extrapolaciones filosóficas de los resultados que obtuvo de la investigación real.
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Además, Sechenov no abordó el argumento de cómo pueden explicar los mecanismos reflejos el hecho de que esa conducta no es fija e invariable a lo lar- go de la vida de un organismo sino que puede ser modificada por la experien- cia. Desde la época de Descartes, se consideraba que las respuestas reflejas son innatas y fijadas por las conexiones del sistema nervioso. Se creía que los refle- jos dependen de un circuito neural innato que conecta los órganos de los sen- tidos con los músculos pertinentes. Según este punto de vista, podía esperarse que un determinado estímulo provocara la misma respuesta durante la vida de un organismo. Aunque en algunos casos eso es cierto, existen también ejemplos en que las respuestas a los estímulos cambian como resultado de la experiencia. La explicación de estos casos tuvo que esperarse al trabajo experimental y teó- rico de Ivan Pavlov. Pavlov demostró, experimentalmente, que no todos los reflejos son innatos. Es posible establecer nuevos reflejos ante los estímulos por medio de meca- nismos de asociación. Por consiguiente, el papel de Pavlov en la historia del estudio de los reflejos es comparable al papel de Ebbinghaus en el estudio de la mente. A ambos les interesaba establecer las leyes de la asociación por medio de la investigación empírica. No obstante, Pavlov no lo hizo en la tradición mentalista sino en la tradición fisiológica de la reflexología. Buena parte de la teoría moderna de la conducta se construyó sobre el con- cepto reflejo de estímulo-respuesta, o unidad E-R, y el concepto de asociación. Las unidades E-R y las asociaciones conservan un papel destacado en la teoría contemporánea de la conducta. No obstante, a lo largo de los años esos concep- tos han sido ampliados y cuestionados. Como se verá en capítulos posteriores, además de las unidades o conexiones E-R, los estudios modernos del aprendizaje también han demostrado la existencia de conexiones E-E y de estructuras asocia- tivas moduladoras o jerárquicas (Schmajuk y Holland, 1998). Las descripciones cuantitativas de la conducta aprendida que no hacen uso de las asociaciones han ganado aceptación en algunos círculos (Gallistel y Gibbon, 2000, 2001; Leslie,
- y han sido destacadas por los científicos contemporáneos que trabajan en la tradición skinneriana del análisis conductual (Staddon, 2001). Con todo, los análisis asociativos dominan todavía la teoría de la conducta y proporcionan la base conceptual para gran parte de la investigación sobre los mecanismos neurales del aprendizaje.
LOS ALBORES DE LA ERA MODERNA
Es habitual que los estudios experimentales de los principios básicos del aprendi- zaje se lleven a cabo en animales no humanos y en la tradición de la reflexología. La investigación sobre el aprendizaje animal empezó a cobrar fuerza hace poco más de 100 años. El impulso para esta investigación provino de tres fuentes principales (Domjan, 1987), la primera fue el interés por la cognición compa- rada y la evolución de la mente. La segunda fue el interés en la forma en que opera el sistema nervioso (neurología funcional) y la tercera fue el interés por desarrollar modelos animales para el estudio de ciertos aspectos de la conducta humana. Como veremos en los capítulos siguientes, la cognición comparada, la neurología funcional y los modelos animales de la conducta humana siguen dominando la investigación contemporánea del aprendizaje.
con la posibilidad de seguir la pista de la evolución de la inteligencia mediante el estudio de las capacidades de diversas especies animales. Antes de poder investigar la evolución de la inteligencia de una manera siste- mática, es necesario tener un criterio para identificar la conducta inteligente en los animales. George Romanes propuso un criterio de gran influencia en su libro Ani- mal Intelligence (Romanes, 1882), donde sugirió que para identificar la inteligencia debería determinarse si un animal aprende “a hacer nuevos ajustes o a modificar los antiguos, de acuerdo con los resultados de su propia experiencia” (p. 4). Por consiguiente, Romanes definió la inteligencia en términos de la capacidad para aprender. Esta definición recibió gran aceptación de los psicólogos comparados a finales del siglo xix e inicios del siglo xx, y permitió hacer del estudio del aprendiza- je animal la clave para obtener información sobre la evolución de la inteligencia. Si bien son escasas las investigaciones sobre los mecanismos del aprendizaje animal que se han interesado en la evolución de la inteligencia, las capacidades cognoscitivas de los animales no humanos siguen fascinando tanto al público no especializado como a la comunidad científica. En la ciencia contemporánea esos temas se agrupan en el tema de “cognición comparada” o “psicología com- parada” (Papini, 2008; Shettleworth, 1998). Sin embargo, todavía es evidente la conexión con los intereses históricos, como se muestra en el título de un importante texto reciente, Comparative cognition: Experimental explorations of animal intelligence (Wasserman y Zentall, 2006). En varios capítulos de este libro se analizarán los resultados de la investigación contemporánea sobre la cognición comparada, pero especialmente en los capítulos 11 y 12.
Neurología funcional
El estudio de los procesos de aprendizaje, en la era moderna, también ha recibido estímulos de los esfuerzos por hacer uso de los estudios del aprendizaje en animales no humanos y así comprender la manera en que opera el sistema nervioso. Esta línea de investigación fue iniciada por el fisiólogo ruso Pavlov, de manera independiente al trabajo de Darwin, Romanes y otros interesados en la cognición comparada. Siendo todavía estudiante de medicina, Pavlov se comprometió con el prin- cipio del nervismo , según el cual, todas las funciones fisiológicas importantes son regidas por el sistema nervioso. Provisto de este principio, Pavlov dedicó su vida a documentar la forma en que el sistema nervioso controla distintos aspec- tos de la fisiología. Buena parte de su trabajo está dedicado a identificar los me- canismos nerviosos de la digestión. Durante muchos años, la investigación de Pavlov progresaba según lo planeado. Pero, en 1902, dos investigadores británicos, Bayliss y Starling, pu- blicaron resultados que demostraban que el páncreas, un importante órgano digestivo, estaba más controlado por las hormonas que por el sistema nervioso. Algún tiempo después, Babkin, el amigo y biógrafo de Pavlov, observó que esos nuevos hallazgos produjeron una crisis en el laboratorio porque “cimbraron los cimientos de las enseñanzas de la regulación exclusivamente nerviosa de la actividad secretora de las glándulas digestivas” (Babkin, 1949, p. 228). La evidencia del control hormonal del páncreas supuso un dilema para Pavlov. Si continuaba sus investigaciones sobre la digestión tendría que abandonar su interés por el sistema nervioso. Por otro lado, si mantenía su compromiso con el nervismo, tendría que dejar de estudiar la fisiología digestiva. El nervismo ganó.
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En un esfuerzo por continuar el estudio del sistema nervioso, Pavlov pasó del estudio de la fisiología digestiva al estudio del condicionamiento de los reflejos. De este modo, consideró sus estudios del condicionamiento (que es una forma de aprendizaje) como un medio de obtener información sobre las funciones (la forma de operar) del sistema nervioso. Los neurocientíficos actuales aceptan plenamente la afirmación de Pavlov de que los estudios del aprendizaje permiten conocer las funciones del sistema nervioso. Por ejemplo, Kandel comentó que “el principio fundamental de la neurociencia moderna es que toda la conducta es un reflejo de la función cerebral” (Kandel, Schwartz y Jessell, 1991, p. 3). El psicólogo conductual se asemeja a un conductor de un vehículo experimen- tal que trata de conocer su funcionamiento sacándolo para una prueba de manejo en lugar de ver primero el motor. Al manejar el carro el conductor puede llegar a conocer mucho sobre sus funciones. Puede descubrir la aceleración, velocidad máxima, la calidad de su dirección, el radio de giro y la rapidez de su frenado. Conducir el carro no revelará la manera en que se realizan varias funciones, pero sí las principales características funcionales de su maquinaria interna. A su vez, el conocimiento de las características funcionales del vehículo pue- de dar indicios acerca de su maquinaria interna. Por ejemplo, si el carro acelera con lentitud y nunca alcanza altas velocidades, es posible que no sea propulsado por un motor a reacción. Si el carro sólo avanza hacia adelante al bajar una colina, es probable que sea impulsado por la gravedad más que por un motor. Por otro lado, si el carro no puede detenerse con rapidez, quizá no tenga frenos. De un modo similar, los estudios conductuales del aprendizaje pueden pro- porcionar indicios sobre la maquinaria del sistema nervioso. Dichos estudios nos informan sobre los tipos de plasticidad que puede exhibir el sistema nervioso, las condiciones en las cuales puede ocurrir el aprendizaje, el tiempo que persis- ten las respuestas aprendidas, y las circunstancias en que se tiene o no acceso a la información aprendida. Al detallar las funciones del sistema nervioso, los estudios conductuales del aprendizaje definen las características o funciones que deben ser explicadas por la investigación neurofisiológica.
Modelos animales de la conducta humana
El tercer impulso importante de la era moderna en el estudio del aprendizaje animal fue la creencia de que la investigación realizada con animales no hu- manos puede proporcionar información que nos ayude a entender mejor la conducta humana. El origen de los modelos animales de la conducta humana es más reciente que el de la cognición comparada o la neurología funcional. El enfoque fue sistematizado por Dollard y Miller y sus colaboradores (Dollard, Miller, Doob, Mowrer y Sears, 1939; Miller y Dollard, 1941) y desarrollado luego con mayor profundidad por B. F. Skinner (1953). Hacer inferencias sobre la conducta humana, a partir de la investigación con otras especies animales, puede ser peligroso y polémico. Las inferencias son peligrosas si no están justificadas y son polémicas si no se entienden bien las razones para el uso del modelo. Los modelos se han desarro- llado a partir de la investigación con diversas especies, incluyendo varias especies de primates, palomas, ratas y ratones. Al generalizar de la investigación con ratas y palomas a la conducta huma- na, no se supone que éstas sean iguales al ser humano. Los modelos animales
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sas. Además, la validez de los modelos animales se basa en los mismos criterios que la validez de otros tipos de modelos. Lo importante es la semejanza entre el modelo animal y la conducta humana en las características relevantes para el problema en cuestión. Como señalara Schuster, “La demostración de que los animales consumen por sí solos muchas drogas de abuso, dio lugar a un replanteamiento importante del marco conceptual del problema de la dependencia a las drogas” (Schuster, 1999, p. xiii). El hecho de que los animales tuvieran largas colas y caminaran en cuatro patas en lugar de dos era totalmente irrelevante para el problema. La tarea fundamental al construir un buen modelo animal es identificar la se- mejanza relevante entre el modelo animal y la conducta humana de interés. La semejanza relevante atañe a los factores causales que son responsables de for- mas particulares de conducta (Overmier, 1999). Obtenemos información sobre la conducta humana con base en el estudio de animales no humanos si las relacio- nes causales en ambas especies son similares. Dado que los modelos animales se usan a menudo para extender las fronteras del conocimiento, la correspondencia entre los hallazgos con animales y la conducta humana siempre debe ser verifi- cada cuidadosamente por datos empíricos. Esta interacción entre la investigación con seres humanos y con animales sigue haciendo contribuciones importantes a nuestra comprensión, tanto de la conducta humana (Branch y Hackenberg, 1998; Delgado, Olsson y Phelps, 2006; Gosling, 2001) como de la conducta de animales no humanos (Escobar, Matute y Miller, 2001; Miller y Matute, 1996). Las aplicaciones de los principios del aprendizaje recibieron un impulso es- pecial en la década de 1960 con el desarrollo acelerado de la terapia conductual. Como comentara O’Donohue, “el modelo al salir del laboratorio de aprendizaje a la clínica demostró ser un paradigma de extraordinaria riqueza. En la década de 1960, se demostró que muchos principios del aprendizaje eran pertinentes para la práctica clínica. La investigación del aprendizaje muy pronto demostró ser una fuente productiva de ideas para el desarrollo de tratamientos o de explicaciones etiológicas de muchos problemas” (1998, p. 4). Este entusiasmo disminuyó durante los desarrollos posteriores de la terapia cognitiva conduc- tual. Sin embargo, avances recientes en la teoría del aprendizaje han propiciado el regreso a las explicaciones basadas en el aprendizaje de problemas humanos importantes como el trastorno de pánico (Bouton, Mineka y Barlow, 2001). En los próximos capítulos se describirán, entre otros, modelos animales del amor y el apego, de la tolerancia y la dependencia de las drogas, del aprendizaje de aversión a los alimentos, el aprendizaje de miedos y fobias, y del estrés y su afron- tamiento. Los modelos animales llevaron también al desarrollo de muchos proce- dimientos que ahora suelen emplearse en la gente, como la biorretroalimentación, la instrucción programada, la terapia por exposición, las economías de fichas y otras técnicas de modificación de conducta. Se presentarán ejemplos de dichas aplicaciones en los puntos pertinentes del texto. (Carroll y Overmier, 2001; Haug y Whalen, 1999; Higgins, Heil y Lussier, 2004; y Higgins, Silverman y Heil, 2008.)
Modelos animales y desarrollo de fármacos
Cuando visitamos al médico porque padecemos alguna enfermedad física o psiquiátrica, es probable que salgamos con una receta para aliviar nuestros síntomas.
Las empresas farmacéuticas están ansiosas por llevar nuevos medicamentos al mercado y desarrollar fármacos para síntomas que antes eran manejados de otra forma (por ejemplo, la disfunción eréctil). El desarrollo de fármacos no es posible sin modelos animales. Los paradigmas de aprendizaje animal ya descri- tos son especialmente importantes para el desarrollo de nuevos fármacos que mejoren el aprendizaje y la cognición. A medida que aumenta la esperanza de vi- da de la gente, de la misma forma se han vuelto más comunes el deterioro cog- noscitivo, asociado con el envejecimiento, y la demanda de medicamentos que lo hagan más lento. Los modelos animales del aprendizaje y la memoria desem- peñan un papel primordial en el desarrollo de esos nuevos medicamentos; tam- bién son importantes para el perfeccionamiento de ansiolíticos y fármacos que faciliten el progreso de la terapia conductual y cognoscitiva (Davis et al ., 2005; Gold, 2008; Richardson, Ledgerwood y Cranney, 2004). Otra área importante de investigación es la evaluación del potencial en el abuso asociado con nuevos medicamentos para el alivio del dolor y otros problemas de salud (Ator y Griffiths, 2003). Es recomendable realizar experimentos en animales para evaluar el po- tencial de abuso de esos fármacos antes de distribuirlos para uso humano. Mu- chos de esos experimentos emplean métodos descritos en este libro.
Modelos animales y robótica
Los modelos animales del aprendizaje y la conducta también tienen considerable relevancia para la robótica y los sistemas de inteligencia artificial. Los robots son máquinas capaces de realizar funciones o tareas específicas. La meta de la robó- tica es hacer a las máquinas tan “listas” como sea posible. Así como Romanes definió la “inteligencia” en términos de la capacidad para aprender, los ingenieros en robótica consideran que la capacidad para recordar y aprender de la expe- riencia es una característica importante de los sistemas “inteligentes” artificiales. Puede obtenerse información sobre las características y los mecanismos de dicho aprendizaje en los estudios del aprendizaje en animales no humanos (Gnadt y Grossberg, 2007; Schaal et al ., 2004). A menudo se utilizan mecanismos asocia- tivos en los sistemas de inteligencia artificial para permitir que la respuesta de dichos sistemas sea modificada por la experiencia. Una perspectiva importante denominada “aprendizaje por reforzamiento” (Sutton y Barto, 1998; Prescott, Bryson y Seth, 2007) aborda muchos de los problemas que surgen en los estudios del condicionamiento instrumental, que veremos a partir del capítulo 5.
LA DEFINICIÓN DE APRENDIZAJE
El aprendizaje es una experiencia humana tan común que es raro que la gente re- flexione sobre el significado exacto de decir que se ha aprendido algo. No existe una definición de aprendizaje que goce de aceptación universal. Sin embargo, la siguiente afirmación capta muchos aspectos importantes del aprendizaje: El aprendizaje es un cambio duradero en los mecanismos de la conducta que invo- lucra estímulos y/o respuestas específicos y que es resultado de la experiencia previa con esos estímulos y respuestas o con otros similares. Esta definición tiene repercusiones importantes para el estudio del aprendi- zaje, las cuales son descritas en las siguientes secciones.
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Otros cambios conductuales de corto plazo que no se consideran aprendiza- je implican alteraciones en el estado fisiológico o motivacional del organismo. El hambre y la sed inducen respuestas que no se observan en otros momen- tos. Las variaciones en el nivel de las hormonas sexuales ocasionan cambios en la respuesta a los estímulos sexuales. También el uso de drogas psicoactivas puede tener efectos conductuales de corta duración. En algunos casos ocurren cambios persistentes en la conducta, pero sin la experiencia con eventos ambientales que requiere la definición del aprendizaje. El ejemplo más evidente de ello es la maduración. Un niño no puede alcanzar algo de un estante alto hasta que crece lo suficiente. No obstante, en este caso el cambio en la conducta no es un ejemplo de aprendizaje, ya que ocurre sólo con el paso del tiempo. El niño no tiene que ser entrenado para alcanzar lugares altos a medida que se hace más alto. La maduración también puede producir la desaparición de ciertas respuestas. Por ejemplo, poco después del nacimiento, tocar los pies del bebé produce movimientos parecidos a la caminata y acariciar la planta del pie ocasiona el despliegue de los dedos en forma de abanico. Ambos reflejos desaparecen a medida que el niño se hace mayor. Por lo general, la distinción entre aprendizaje y maduración se basa en la importancia de experiencias especiales para producir el cambio conductual de interés. Sin embargo, la distinción es poco clara en los casos en que se requiere la estimulación del ambiente para el desarrollo madurativo. Por ejemplo, expe- rimentos con gatos han demostrado que su sistema visual no se desarrollará lo suficiente para permitir la percepción de líneas horizontales a menos que sean expuestos a dichos estímulos al inicio de la vida (Blakemore y Cooper, 1970). La aparición de la conducta sexual en la pubertad también depende de la experien- cia del desarrollo. En particular, la conducta sexual exitosa requiere que se tenga experiencia con compañeros de juego antes de la pubertad (Harlow, 1969).
El aprendizaje y los niveles de análisis
Debido a su importancia fundamental en la vida cotidiana, el aprendizaje se estudia hoy, en muchos niveles de análisis diferentes (Byrne, 2008), algunos de los cuales se ilustran en la figura 1.5. En este texto se hará énfasis en el análisis del aprendizaje a nivel de la conducta.
FIGURA 1. Niveles de análisis del aprendizaje. Los mecanismos del aprendizaje pueden investigarse a nivel del organis mo, a nivel de los circuitos neurales y los sistemas transmisores, y al nivel de las células nerviosas o neuronas.
Nivel de la investigación
El organismo entero
Circuitos neurales y neurotransmisores
Neuronas y sinapsis
Tipo de mecanismo de aprendizaje
Conductual
Sistema o red neural
Molecular, celular y genético
La definición de aprendizaje t 19
20 t $"1¶56-0 Introducción
El nivel conductual de análisis tiene sus raíces en la convicción de que la fun- ción del aprendizaje es facilitar las interacciones del organismo con su ambiente. Interactuamos con nuestro entorno principalmente a través de nuestras acciones. Por ende, el nivel conductual del análisis ocupa una posición fundamental. En estos días, gran parte de la investigación sobre el aprendizaje se realiza también a nivel de los mecanismos neurales. Este interés fue estimulado por los enormes avances técnicos y metodológicos que permiten a los científicos examinar directamente procesos biológicos que antes eran sólo posibilidades hipotéticas. Los mecanismos neurales implicados en el aprendizaje pueden examinarse al nivel de los sistemas, el cual se interesa en cómo se organizan los circuitos neurales y los sis- temas de neurotransmisores para producir respuestas aprendidas. Los mecanismos neurales también pueden examinarse al nivel de neuronas y sinapsis individuales, haciendo énfasis en los mecanismos moleculares y celulares , e incluso en los gené- ticos. Los avances en los mecanismos neurales del aprendizaje en diversos niveles de análisis se describen en los recuadros que aparecen a lo largo del libro. De manera periódica se describirán también los cambios en el aprendizaje que ocurren como función de la edad, a los que se hará referencia como cambios en el desarrollo. También es útil considerar la importancia adaptativa del apren- dizaje. A nivel conceptual, la importancia adaptativa se refiere a la contribución de un proceso a la evolución. A nivel práctico, la medida básica de la importancia adaptativa es el éxito de un organismo para reproducirse y dejar atrás vástagos sanos. La mayoría de los científicos estarían de acuerdo en que los mecanis- mos de aprendizaje evolucionaron porque incrementan el éxito reproductivo. La contribución del aprendizaje al éxito reproductivo a menudo es indirecta. Por ejemplo, al aprender a encontrar comida de manera más eficiente, un organismo puede vivir más tiempo y tener más crías. Sin embargo, los estudios del condicio- namiento sexual han demostrado que el aprendizaje también puede facilitar los procesos fisiológicos y conductuales implicados en la reproducción e incrementar directamente la fertilidad (Matthews et al ., 2007; Hollis et al ., 1997).
ASPECTOS METODOLÓGICOS EN EL ESTUDIO DEL APRENDIZAJE
Los estudios del aprendizaje comparten dos características metodológicas importantes. La primera es una consecuencia directa de la definición del aprendizaje e involucra el uso exclusivo de métodos experimentales en lugar de métodos observacionales. Simplemente no es posible investigar los fenómenos del aprendizaje sin el uso de una metodología experimental. La segunda caracte- rística metodológica es la dependencia de un enfoque de proceso general, la cual es más una cuestión de estilo intelectual que de necesidad.
El aprendizaje como una ciencia experimental
Los estudios del aprendizaje se concentran en identificar la manera en que la experiencia previa ocasiona cambios de largo plazo en la conducta. A nivel conductual, esto se reduce a identificar los componentes esenciales de los pro- tocolos de entrenamiento o condicionamiento. El énfasis en la identificación de variables causales hace necesario un enfoque experimental. Considere el siguiente ejemplo. Mary entra en una habitación oscura, mani- pula el interruptor cercano a la puerta y se encienden las luces del cuarto.
