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Neuroscience and education: currentstate of research on dyslexia /Neurociencias y educacin: estadoactual de la investigacin en dislexiasLuis Bravoaa Pontificia Universidad Catlica de ChilePublished online: 30 Apr 2014.

To cite this article: Luis Bravo (2014) Neuroscience and education: current state of research ondyslexia / Neurociencias y educacin: estado actual de la investigacin en dislexias, Estudios dePsicologa: Studies in Psychology, 35:1, 1-28, DOI: 10.1080/02109395.2014.893648

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Neuroscience and education: current state of researchon dyslexia / Neurociencias y educacin: estado actual de la

investigacin en dislexias

Luis Bravo

Pontificia Universidad Catlica de Chile

(Received 17 December 2012; accepted 28 June 2013)

Abstract: In recent years, the contribution of research in Neuroscience toCognitive Psychology has broken new ground in Education, for the study,diagnosis and treatment of dyslexia, and has confirmed previous researchstudies. This article exposes some of the principal research conducted intothe areas of the brain that is involved in learning the written language, and theeffects of the application of psychopedagogical interventions in brain activityof children with dyslexia.

Keywords: neurosciences; psycho pedagogy; dyslexia; brain areas; writtenlanguage

Resumen: El aporte de las investigaciones en Neurociencias en los ltimosaos a la Psicologa Cognitiva ha abierto nuevos caminos en la Educacinpara el estudio, diagnstico y tratamiento de las dislexias y ha confirmado susinvestigaciones. En este artculo se presentan algunas de las principalesinvestigaciones recientes efectuadas en las reas cerebrales involucradas enel aprendizaje del lenguaje escrito y los efectos de la aplicacin de lasintervenciones psicopedaggicas en la actividad cerebral de nios dislxicos.

Palabras clave: neurociencias; psicopedagoga; dislexias; reas cerebrales;lenguaje escrito

Since the time of Luria, studies in neuropsychology have shown that all learninghappens in the brain (Luria, 1966, 1973). Research into the brain shows thatcognitive experiences in infancy are determinants of brain development, espe-cially those that occur through language (Castro-Caldas, Peterson, Reis, Stone-Elander, & Ingvar, 1998; Dehaene, 2007; Shaywitz et al., 2004).

At the turn of the twenty-first century and due to the progress of neuroscience andcognitive psychology, there was a change in the psychopedagogical approach to

English version: pp. 112 / Versin en espaol: pp. 1325References / Referencias: pp. 2528Translation / Traduccin: Liza DArcyAuthors Address / Correspondencia con el autor: Escuela de Psicologa, PontificiaUniversidad Catlica de Chile, Av. Vicua Mackenna 4860, Santiago, Chile. E-mail:abravov@uc.cl

Estudios de Psicologa / Studies in Psychology, 2014Vol. 35, No. 1, 128, http://dx.doi.org/10.1080/02109395.2014.893648

2014 Fundacion Infancia y Aprendizaje

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learning written languages and of the explanations on the origins of dyslexia (Bravo,1985, 2011). This change of perspective was associated with the development ofcognitive neuropsychology (Dehaene, 2007; Fletcher, 2009; Fletcher, Lyon, Fuchs,& Barnes, 2007; Goswami, 2008; Rumsey, 1996; Shaywitz & Shaywitz, 2008; Simoset al., 2002; Vellutino, Fletcher, Snowling, & Scanlon, 2004).

A key finding of this research has been the interaction between brain devel-opment, of biological and genetic origin, with verbal and social stimuli caused bythe school and family environments, an interaction that is most clearly seen whenchildren learn to read. In the Journal of Child Psychology and Psychiatryeditorial, Leckman and March (2011) state that Last decade it became veryclear that in addition to the cascade of genetic, molecule and cell events thatresult in the formation of billions of neurons that lead to the formation of humanneocortex in the utero, the postnatal environment and the close relationshipsbetween children and their caregivers in the early years of life can have directand permanent effects on the childs brain development and behaviour(pp. 333338).

On the contribution of Neuroscience to Education, Fawcett and Nicolson(2007) also stated that The explosion in neuroscientific knowledge has profoundimplications for Education, and we propose to establish a new discipline ofpedagogical neuroscience to combine psychological, medical, and educationalperspectives (p. 306). They believe that this approach is especially valid fordyslexia research.

Moreover, Szcs and Goswami (2007) describe Educational Neuroscience asa new discipline of the mental representations regarding neural activity in thebrain (p. 114). Accordingly, they define provisionally, educational neuroscienceas the combination of cognitive neuroscience and psychological methods forresearch into the development of mental representations (2007, p. 114). Theycite Bruer (1997), who believes that this new discipline involves the integration ofthree sciences: education, neuroscience and cognitive psychology. CognitivePsychology would be an intermediary between neuroscience and education.

The aim of this article is to review current studies into EducationalNeuroscience research and its contributions to learning difficulties in the writtenlanguage and dyslexia.

The difficulties of learning the written language and dyslexia

Dyslexia has historically been defined as a disorder that specifically affectslearning the written language, of neurobiological origin, characterized by difficul-ties in the certain smooth recognition and fluency of words, which in turn affectsunderstanding of them. (Alegra, 2006; Bravo, 1985; Bravo, 2011; Carrillo &Domnguez, 2010; Cuadro, 2010; Dehaene, 2007; Fletcher, 2009; Goswami,2008; Habib, 2005; Jimnez, 2012; Shaywitz & Shaywitz, 2008; Vellutino,1979; Vellutino et al., 2004). Research in neuroscience confirms that these learn-ing difficulties are associated with differences in the brain development of dys-lexic children. The differences between dyslexic children and those that learn

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normally are anatomical and operational and in many cases their relationship withgenetic factors have been established (Dansilio, 2009; Galaburda, 1989;Galaburda, Lo Turco, Ramus, Fitch, & Rosen, 2006; Grigorenko, 2001;Shaywitz, 2003; Shaywitz & Shaywitz, 2008).

Consequently, dyslexia has become a key issue for research into the relation-ship between brain development and activity with learning how to read.According to Fletcher (2009) the greatest contribution of this research has beenthe discovery that the phonological structure of speaking establishes a causalrelationship between spoken and written language. It states that neuropsychologyhas been at the forefront of the evolution of the concept of dyslexia from ascientific point of view (p. 506).

Dyslexia from a neuropsychological standpoint

The article by Temple et al. (2003) states that latest technologies, such as PositronEmission Tomography (PET) and Functional Magnetic Resonance Images(fMRI), have allowed researchers to directly observe brain processes of learningthe written language: With these technologies, it has been determined that thecognitive process of learning produces changes in the structure of the brain at thelevel of the synapse. These changes show that learning organizes and reorganizesthe brain, according to the different areas that are activated.

Shaywitzs research (2003) into the brains pathways in reading, using thismethod, shows that the initial stage of association between written words and theirrespective phonemes, happens in the parietal-temporal area of the left hemisphereof the brain. Subsequently, the parietal-occipital connection of the same left side isused by normal readers to recognize words as a whole, facilitating fluency inreading them (p. 79). Dehaene and Cohen (2007) also proposed that there is aregion of the visual form of words (p. 96) where the brain does the visualanalysis of letters and acknowledges written words. This is the left occipito-temporal region of the brain.

Meanwhile, Habib (2005) presented different functional brain imaging studiesthat showed that dyslexic persons differ from the control group due to theintensity of the activation of different areas (p. 35). According to him, the mainareas activated in normal subjects by reading are: Brocas area (left front) and theleft posterior inferior temporal area. Brocas area implies the intervention of thearticulation of oral language and the temporal area, updating specific visualmechanisms that allow the recognition of words by associating them with theirphonology. He states that the duality of these mechanisms in brain activity isconsistent with the classical scheme of cognitive psychology that distinguishestwo ways of reading: A phonological and visual-orthographic way (p. 36).Dyslexic persons, however, more strongly activate Brocas area, probably tocompensate for their difficulties in activating phonological areas. This aspectoverlaps with research done by Shaywitz (2003) and Shaywitz and Shaywitz(2008) showing that the visual word processing area, temporal occipital, is sub-activated in dyslexic persons. Habib (2005) concludes that in all cases, dyslexic

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persons have a sub-activation pattern of the visual areas in word recognition,which is effectively the functional framework of dyslexia in general (p. 38). Hisresearch indicates that dyslexic difficulties are not only limited to deficiencies inthe phonological area, but also to deficiencies in the connection with visual areasof the written word. Deficiencies in the connection is also a hypothesis proposedby Paulesu et al. (1996) who described dyslexia as a disconnection disorder,where there is desynchronization between Brocas area and the parietal-occipitalregion. Wimmer et al. (2010) have also confirmed deficiency in the orthographicand phonological visual connection during a research study into dyslexic German-speakers, conducted with fMRI. Such research shows that dyslexic childrensdeficiencies in learning the written language could be partially explained byalterations in the development of the underlying neurophysiological processes.In order to correct them, more up-to-date psychopedagogical instructional strate-gies should be developed.

Consequently, recent advances in neuroimaging technology and the separationof certain subcomponents in reading have shown that in dyslexia there is adisruption in the posterior left hemisphere when the subject tries to read.Moreover, there is evidence (Shaywitz, 2003) that shows that good readersprimarily activate the occipito-temporal area when processing orthographic sti-muli. In this regard, Goswami (2008) stated that during the last two decades therehas been strong experimental evidence that the cognitive bases of dyslexia stemfrom a disorder in the language system, especially in its phonological component.

McCrory, Mechelli, Frith, and Price (2005) studied language in dyslexicsubjects by scanner. They analysed the speed of naming words and comparedresults with the control group. The comparison showed that dyslexic persons hadreduced activation in the left occipital-temporal areas both during reading and inthe naming of words speed. The authors believe that dyslexic persons could havea common neuropsychological component that has a slower speed in namingwritten words and more difficulty in decoding them, thereby disrupting thephonological elicitation of orthographic stimulus. This research also supportsthe point made by Wolf and Bowers (1999) who mentioned that there is a sub-type of dyslexia characterized by slow reading. Hypoactivity in phonologicalactivities has also been observed in adults who are slow readers, confirmingthat it reflects a stable characteristic in some dyslexic persons (Simos et al., 2005).

However, neuropsychological investigations show that slow reading is not theonly indicator of dyslexia. Demonet, Taylor, and Chaix (2004) propose threedeficit areas associated with dyslexia: the phonological deficiency, the magnocel-lular deficiency and the cerebellar deficiency. The first explains the initial defi-ciency in the recognition of letters and words. The magnocellular deficiencyexplains the eventual deficiencies in the transmission pathways of vision andhearing. The cerebellar deficiency would explain the difficulties of dyslexicpeople in the automation of reading fluency. The first deficiency results inphonological dyslexia, the second surface or visual-orthographic dyslexia andthe third, dyslexia of slowness and lack of fluidity. Consequently, dyslexia isnot a unitary disorder, but has different manifestations, depending on the area that

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is affected. In turn, Rumsey (1996) also mentions the heterogeneity of deficienciesassociated with dyslexia, which complicates the possibility of finding its causeand determining unique teaching strategies (p. 73).

Altered brain areas that process written language in dyslexic persons

One of the main issues of how written language learning takes place is theintegration between phonological awareness and visual-orthographic awarenessand its projection in semantic networks. In this regard, Vandermosten et al. (2012)investigated structural abnormalities in brain regions of adults with dyslexia. Theiranalysis confirmed that adult dyslexics showed alterations in the arcuate fascicu-lus region of the left hemisphere. (The arcuate fasciculus is an axonal pathwayconnecting the posterior temporo-parietal junction with the frontal lobe). Thisfinding confirms the hypothesis that dyslexia stems from a disorder in brainnetwork connections. Dyslexic persons also have a double dissociation of read-ing routes: the left arcuate fasciculus sustains the decoding phonological routeunderlying the grapheme-phoneme decoding. In contrast, the left fronto-occipitalfasciculus processes the direct access route to words. They concluded theirinvestigation by stating that dyslexic persons show dysfunction in cortical con-nectivity, thus confirming the hypothesis that dyslexia originates from a discon-nection syndrome (Paulesu et al., 1996).

Regarding the brain areas involved in this disconnection, Hendersons (1986)research concluded that the angular gyrus is possibly the place where visualperception of graphic signs are transformed into auditory representations of thewritten language (phonological) and Wernickes area is the mediator in meaning(semantic processing). It also stated that the left inferior temporal cortex receivessignals from the visual association cortex and projects them to the superiortemporal lobe and inferior parietal. (p. 60). However, this processing may varydepending on the orthographic characteristics of the language. For example, inSpanish, a focus on accents is fundamental to the pronunciation and meaning ofwords.

Dehaene (2007) has a somewhat different perception, for him the compat-ibility between letters and sounds would occur in the planum temporale region ofthe left temporal lobe. A magnetoencephalography study showed that listening toa sound consistent with a letter increased the activity of this region, however adissonance between letter and sound resulted in a reduction of that activity(p. 151). He notes that neighbouring regions are also involved in this process.He adds that if the process requires the conversion of more complex strings ofletters, it requires serial processing, letter by letter or syllable by syllable whichis what brings in the inferior parietal region that lies directly above the planumtemporale (p. 152). According to both researchers, both regions, the angulargyrus and the temporal plane of the left hemisphere, are key to the conversionof orthographic visual perception of letters into their respective phonemes.

Regarding the influence of phonological memory for retention and associationof phonemes with letters, a research study by Steinbrink and Klatte (2008)

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conducted into subjects with reading delay showed that their main difficulty wasusing short term phonological memory inefficiently. Even when they could applyand memorize phonological stimuli as well as normal readers, their problemresided in the inefficient way they performed this process. According to thisresearch, the basis of the phonological memory problem of dyslexia does notonly concern connections, but also elicitation.

Van Atteveldt, Formisano, Goebel, and Blomert (2004) also researched intothe integration of perception of letters and the sound of language using functionalmagnetic resonance imaging (fMRI). Their images showed that letters and pho-nemes are integrated in the superior temporal cortex. They found that responses tophonemes in a specific region of the primary auditory cortex were modified whenletters were shown simultaneously. Both processes influenced each other.

Heim et al. (2010) used fMRI to research interaction between phonologicalawareness and magnocellular processing in dyslexic and normal readers. Theystate that some researchers attribute dyslexia to a low level of visual processingdue to deficiencies in the magnocellular system or direct communication in thebrain. The two studies showed that there really is an interaction between themagnocellular processing and phonological awareness in reading. Phonologicalawareness appears to be correlated with visual attention, but dyslexic personshave reduced activity in the visual and auditory cortex as well as in all magno-cellular tasks, whose function is the direct visual transmission of information.This process affects the speed and quality of the visual perceptual transmission.

Kronschnabel, Schmid, Maurer, and Brandeis (2013) studied the rapid visualrecognition of letters, independent of their phonemes, in 13 dyslexic adolescentsand one control group, using magnetic resonance imaging in an experiment wherethey showed true and false letters without exposure to phonemes. They found thatthe dyslexic adolescents lacked sensitivity and were slower when shown theprinted stimuli, regardless of phonological processing. They concluded that dys-lexic persons lacked the speed to recognize graphic representation when phono-logical or semantic stimuli were minimized. This research confirmed that dyslexicpersons also have shortcomings in speed when visually recognising graphicrepresentations, regardless of their phonological deficiencies.

Taken together these studies show that there is an interaction between phono-logical and visual orthographic awareness in the normal learning of writtenlanguage that allows children to quickly access the meaning of words, however,dyslexic persons have shortcomings in both, especially in phonologicaldeficiencies.

Changes in brain activity and educational experience

Regarding the adaptation of the brain to assimilate the written language, Stern,Grabner, Schumacher, Neuper, and Saalbach (2006) state that the long process ofhuman evolution was not intended for our brains to acquire academic knowledge.They have been shaped over the past centuries through social needs and requireschool teaching methodologies to be consistent with that genetic programming. In

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the processes of learning, the brain selectively activates certain regions, whichdetermine the right connections in order to more efficiently assimilate the infor-mation required in the training of written language. Brain development is agenetic programme, which promotes learning potential, but is flexible enough toalso be open to educational experiences. It follows that a dialogue betweenneuroscience and educational research is essential (2006, p. 32).

Regarding the persistence of brain changes that occur because of learning,Castro-Caldas et al. (1998) compared the reading of words and pseudo words in60-year-old adult readers and recent ex-illiterate readers. They found that havinglearnt written language in early years of development had produced stable changesin brain structures. These differences were maintained until that age. The research-ers mentioned concluded that learning to read and write during childhoodinfluences the functional organization of the adult brain, especially in the areasunderlying the processing of written language.

These research studies found that a fundamental element in the deficiency ofmost dyslexic people is insufficient development of phonological awareness,caused by reduced activity of the left parietal temporo-parietal junction, andmore delay when they have to associate the sound of letters with orthographicvisual stimuli (Simos et al., 2007; Shaywitz, 2003; Shaywitz & Shaywitz, 2008).Consequently, the treatment of dyslexia involves intensive psychopedagogicalwork on recognition, retention and association of the written words with theirmeanings through their respective phonemes. Pronunciation of a new word is keyto understanding it.

Some differences in orthographic systems that influence dyslexia

An important discovery made in learning the written language processes and itseffect on dyslexia has been the variability between transparent and opaqueorthographies. Transparent orthographies have consistency and regularity, exam-ples includes Spanish, Italian and German, however opaque orthographies haveserious differences between spelling and pronunciation, as in English (Carrillo &Alegra, 2009). Hasko, Bruder, Bartling, and Schulte-Krne (2012) consider itpossible that the deficiency in reading fluency in dyslexic persons to decodecommon words is influenced by the transparency of language. These differencesalso appear in neuroimaging.

Wimmer and Schurz (2010) researched into the possible causes of dyslexiain German-speaking children and proposed a model which, according to them,should be applied in all languages, whether they have transparent or opaqueorthography. Their conclusion was the hypothesis that a deficiency in phonological-orthographic integration is due to an abnormal connection in the brain between areasthat process orthographic visual recognition and phonological auditory processing.They say that the more recent contributions of neuroimaging (diffusion tensorimaging) allow the study of brain connectivity and the entire white matter tract. Thefirst results obtained show abnormalities in the left hemisphere tract that connects theoccipito-temporal regions, which process orthographic visual images, with the

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temporo-parietal areas and the inferior frontal areas, which perform phonologicalprocesses (p. 283). They consider that this hypothesis is applicable to dyslexia inlanguages that have either transparent or opaque orthography.

Bolger, Minas, Burman, and Booth (2008) investigated differences in brainactivity with fMRI in two groups of 15-year-old children one group that readconsistent and inconsistent words in English slowly and one that read at a normalpace in orthographic and phonological recognition. The comparison betweenthe two groups showed that the orthographic consistency of words have greatereffect in normal readers in certain areas in the brain. The group of children whoread slower showed more difficulty in efficiently integrating orthographic andphonological features of words. They stated that normal readers committed the leftfrontal area more effectively to the activity of phonological decoding and the lefttemporal occipital cortex for words that were orthographically consistent. Theresearch was original in that it studied the effect of the degree of consistency ofthe written word, in the context of a language that is particularly inconsistent, suchas English. This result does not contradict that stated by Wimmer and Schurz(2010) in their German language research study, which concluded that the core ofdyslexia is the deficiency in orthographic-phonological connection, which can bemanifested in transparent and opaque orthographies. The main differenceobserved between them would manifest in the rate children learn, recognize andpronounce the words.

Another comparative research was conducted in the United Sates betweenSpanish speaking children aged 36 years with English-speaking children, on thedevelopment and intervention of Phonological Awareness (Anthony et al., 2011).Their results show that in both languages phonological awareness precedeslearning how to read. However, this learning process occurs differently in bothlanguages. The difference is that learning to read in English begins with theprocess of onset-rime of words, whereas in Spanish with pronunciation andmemorization of syllables. In both languages the initial recognition process ofthe written word requires connecting orthographic visual stimuli with recognitionand phonological memory, which coincides with the conclusions put forward byWimmer and Schurz (2010) for German. The main difference in learning how toread between orthographic systems is reading fluency, German children recog-nized words faster than English-speaking children.

Jimnez, Rodrguez, and Ramrez (2009) researched 35 Spanish (transparent)speaking, eight-year-old, dyslexic children and compared them with a controlgroup, in high-frequency words and pseudo words. They found 12 phonologicaldyslexic children and five surface dyslexic children. Both groups showed deficitsin phonological awareness, but the group who had surface dyslexia also showeddeficiencies in orthographic visual processing. However, this latter deficiency hasbeen associated with poor literacy experiences at home. This information confirmsthat some learning difficulties in reading among children from lower socio-cultural levels are influenced by previous educational and cultural gaps, especiallyin language. The phonological deficiencies in these children induced them tofocus their efforts on the recognition and visual memory of words.

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A consequence of the differences between orthographic systems is that learn-ing in transparent languages starts with using the phonological route to recognizewords, whereas learning in opaque language requires greater involvement of theorthographic visual pathway, due to the disparity between graphemes and theirpronunciation.

After an extensive review of dyslexia in Spanish, Gonzlez and Jimnez(2012) stated that the results of the different research studies seem to suggestthat there would be differences in neurofunctional anomalies according to theorthographic system, but that in order to make this claim a larger number ofstudies need to be conducted into both transparent and opaque languages, thathave the same criteria and methodologies (p. 94).

Effects of psychopedagogical interventions

For some years it was thought that little could be done to overcome dyslexicdisorders. However, research studies in neuroscience have yielded more optimisticresults. Hoeft et al. (2011) stated in the Proceeding National Academic Sciencesjournal that Studies in neuroimaging of dyslexia have focused primarily onidentifying the neural correlates of dyslexia but have also identified the neuralsystems that can successfully mediate its remediation.

Studies by Simos et al. (2002), supported by neuroimaging, showed significantchanges may occur in certain cortical regions. They suggest that psychopedago-gical interventions can counteract the effect of a dominant psychobiologicalphenotype of dyslexia, such as the underactivity of the left perisylvian regionduring phonological processing.

They conducted an intervention that consisted of an intensive, eighty-hourphonological training, based on the reading of pseudo words, with eight dyslexicseven-to 17-year-old children and adolescents who had phonological and wordrecognition difficulties. They were observed by magnetic resonance before andafter the intervention, which lasted two months. Before the phonological inter-vention, the images showed low or no activity in the left superior temporal area,which normally processes phonological information, and an increased activity inthe corresponding right side. Subsequent to the intervention there was an improve-ment in the reading process and an increase of activity in the corresponding leftareas. From this research it was concluded that the deficiencies dyslexic personsshow in the functioning of certain areas in the brain can be reversed by interven-tions in phonological and decoding process, which is accompanied by animprovement in their learning to read.

Shaywitz et al. (2004) also made a phonological intervention with 37 eight-year-old dyslexic children and compared them with a control group. Their resultsshowed that with this procedure the dyslexic children were able to progress inreading fluency and there was an increase in the activation of the left hemisphere.This higher level of brain activation was maintained one year later, confirmingthat phonological intervention produces stable changes in certain areas in thebrain.

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In addition, neuroimaging studies conducted by Temple et al. (2003) con-firmed that there is a deficiency in the neural mechanisms of phonologicalprocessing in children and adults with dyslexia. They conducted an fMRI studywith 20 children with dyslexia, who were eight to 12 years old during a phono-logical task, the images were taken before and after an auditory processing andoral language training intervention programme. Subsequent to this intervention,the children with dyslexia showed an increase in neural activity in the lefttemporo-parietal region and in the left inferior frontal gyrus, similar to thatobserved in children who read normally. This increased brain activity was alsoobserved in the frontal and temporal right regions. In addition, children withdyslexia showed a correlation between activation in the left temporo-parietalcortex and their oral language. These results showed that they had a repercussionon the deficiency of oral and written language in brain regions associated withphonological processing, confirming the favourable effect of psychopedagogicalintervention and confirming that neuronal recycling (Dehaene, 2007, p. 200)would occur in those areas.

The effect of phonological intervention in reading on brain organization andreading fluency in 77 dyslexic children and children from control groups, aged sixto nine years was also confirmed in a study by Shaywitz et al. (2004). They usedmagnetic resonance imaging to examine the types of brain activation during letteridentification tasks. After one year of intervention, children who had experimentalstimulation showed significant improvement in left hemisphere regions. A yearlater, those children were still activating the bilateral frontal region and the upperleft, temporal and occipital-temporal regions to read and had improved readingfluency.

Eden et al. (2004) also studied the differences that occur in the brain indyslexic adults after treatment with phonological strategies. The evaluation wasconducted by comparing brain activity before and after the intervention, andshowed an increase in the activity in certain regions of the left hemisphere. Theresult of their intervention confirmed what Simos et al. (2002) stated, that progressin learning the written language and overcoming dyslexia is associated with aregularization of activation in the left hemisphere.

In summary, all the above evidence shows that intensive interventions inphonological processes and recognition of words that encourage learning how toread also modify brain connections. They could identify a psychopedagogicalmodel of action to work with children who have severe reading difficulties.

Dyslexia in the early years of life

McCandliss (2010) noted that changes in brain imaging (fMRI) in children atkindergarten occur simultaneous to cognitive development while they addressdifferent educational activities with written language. In this regard, McCandlissand Wolmetz (2004) describe an fMRI study with children at kindergarten thatshowed that after eight weeks of doing an activity with a computer program,changes in the brain areas of the visual system associated with the recognition of

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letters were produced. They also showed that without mastering pronunciation,learning and incorporating new words in semantic networks does not occur. Thesechanges result in increased oxygenation of the blood (increased blood oxygena-tion level dependent, BOLD) in the left temporal occipital cortex and in evokedpotentials, in the lower left posterior area, after perceiving graphic stimuli. Theyalso note that educational experiences induce changes in brain processes duringperception of letters in young children. These research studies conducted throughfMRI and Evoked Potentials concord with Brem et al. (2010) who showed thatchanges in brain activity are produced in children at kindergarten while theyaddress different educational activities. Learning to read has proven to be a keytopic for these interdisciplinary studies between neuroscience and education.

Moreover, research shows that there might be a genetic component to the earlyorigins of dyslexia. (Dansilio, 2009; Galaburda et al., 2006; Grigorenko, 2001).Lyytinen et al. (2001) did a comparative longitudinal study on 200 children frombirth to age five. Half of them had a parent diagnosed with dyslexia, an IQ over 80and at least 10 years of schooling (they were considered children at risk). Theimages, from birth to the age of five years showed differences with the controlgroup who did not have a family history of dyslexia. In evoked potentials (ERP)the children at risk showed slower responses in the left hemisphere. The majordifferences between them appeared after 3.5 years, in auditory discrimination, innaming speed and verbal memory. This research shows an early associationbetween phonological development, verbal memory and processing speed, witha family history of dyslexia.

Raschle, Zuk, and Gaab (2012) showed that children at risk of dyslexia showdifferences in brain activity early, captured by magnetic resonance, before startingto learn how to read. Researchers assessed 36 pre-schoolers while they performedtasks where they had to decide whether two words started with the same sound.During the phonological tasks, children with a family history of dyslexia showedless metabolic activity in the junctions between the occipital and temporal lobesand in the temporal and parietal lobes, in the posterior part of the brain, incomparison with the control subjects. They also investigated the performance ofneural networks in pre-readers with a risk of dyslexia because of family historycompared with a control group. The functional neuroimaging showed reducedactivation in preschool readers who had a family history of dyslexia, comparedwith those who had no history of dyslexia in the family, in the bilateral occipitaltemporal and the left temporo-parietal brain regions. They coincided with researchby Leppanen et al. (2010) in new-borns from families at risk of dyslexia who hadan atypical auditory processing in the pre-reading stage, which may subsequentlyalter phonological recognition in learning to read.

Together, this evidence suggests that some children with a family history ofdyslexia show an impaired phonological processing from an early age. Thesedeficiencies would be present before formal learning of the written languagebegins and confirm that there could be a genetic component to the early originsof dyslexia.

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Analysis and conclusions

As a result of these investigations it can be concluded that cognitive deficienciesin learning the written language at school can have neural causes that areidentifiable by neuroscience studies (Goswami, 2004). Most of the researchdescribed here refers to their most common flaw: dyslexia.

A cognitive psychological, a pedagogic and a neurological component havebeen found in dyslexia. Recent research in neuroscience tends to confirm thepsychological hypothesis and the experimental investigations carried out in thepast decades regarding the role that deficiencies in phonological awareness andvisual-orthographic perceptual processing play in the learning of the writtenlanguage and for the acquisition of reading fluency.

Functional magnetic resonance imaging (fMRI) show that the connectionsbetween certain brain areas are fundamental to learning the written language;differential studies between dyslexic and normal reading subjects show deficien-cies of the former in certain areas of the left hemisphere, especially associatedwith language processing and the phonological orthographic visual association.In some cases dyslexic subjects show a compensatory over-activity in areas of theright hemisphere, which probably comes from a heavy exercising in the recogni-tion and visual memory of words.

These deficiencies appear in some children from early childhood, and espe-cially in those with a family history in dyslexia. From the cognitive point of view,it is manifest in phonological awareness, vocabulary, naming speed and short-range verbal memory tests. Recognition of these differences implies that there areareas where early psychopedagogical intervention is needed to reduce their impacton learning or to help them overcome their difficulties. Consequently, someresearchers comment that they might have a disengagement deficiency(Paulesu et al., 1996). Others emphasize the slowness in this process (Wolf &Bowers, 1999). The metaphor of a broken bridge between visual-orthographicand phonological information, preventing adequate semantic recognition of wordshas also been used (Bravo, 2011; Bruer, 1997). At the same time, James (2010)showed that variation in teaching how to write methodologies produces significantchanges in brain activity after a month.

As a result, neuroscience is expected to propose updated psychopedagogicalstrategies (Orellana, 2010). Fawcett and Nicolson (2007) also state that therelationship between brain and cognitive processes of the written languagerequires the application of new techniques in developmental cognitive neu-roscience . Education cannot ignore the contributions of neuroscience andshould renew their methodological strategies to address learning difficulties inthe written language. This situation makes it imperative that teachers and educa-tional psychologists have an up-to-date knowledge of research inneuropsychology.

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Neurociencias y educacin: estado actual de la investigacinen dislexias

Los estudios de la neuropsicologa desde la poca de Luria nos muestran que nohay aprendizaje que no suceda en el cerebro (Luria, 1966, 1973). Tambin lasinvestigaciones sobre el cerebro muestran que las experiencias cognitivas en lainfancia son determinantes del desarrollo cerebral, especialmente las que seproducen a travs del lenguaje (Castro-Caldas, Peterson, Reis, Stone-Elander, yIngvar, 1998; Dehaene, 2007; Shaywitz et al., 2004).

Al iniciar el siglo XXI, debido al progreso de las neurociencias y de lapsicologa cognitiva, se produjo una variacin del enfoque psicopedaggico delaprendizaje del lenguaje escrito y tambin de las explicaciones sobre el origen delas dislexias (Bravo, 1985, 2011) Este cambio de perspectiva estuvo asociado conel desarrollo de la neuropsicologa cognitiva (Dehaene, 2007; Fletcher, 2009;Fletcher, Lyon, Fuchs, y Barnes, 2007; Goswami, 2008; Rumsey, 1996; Shaywitzy Shaywitz, 2008; Simos et al., 2002; Vellutino, Fletcher, Snowling, y Scanlon,2004).

Un descubrimiento clave de esas investigaciones ha sido la interaccin entre eldesarrollo cerebral, de origen biolgico y gentico, con los estmulos verbales ysociales originados por el ambiente escolar y familiar, interaccin que se observams claramente cuando los nios aprenden a leer. En el editorial del Journal ofChild Psychology and Psychiatry Leckman y March (2011) expresan que En ladcada pasada qued muy claro que adems de la cascada de eventos genticos,moleculares y celulares que conducen a la formacin de billones de neuronas quellevan a la formacin de la neocorteza humana en el tero, el ambiente post nataly las estrechas relaciones entre los nios y sus cuidadores en los primeros aos devida pueden tener efectos directos y permanentes en el desarrollo del cerebro delnio y en su conducta (pp. 333338).

Sobre el aporte de las Neurociencias a la Educacin, tambin Fawcett yNicolson (2007) expresaron que La explosin en el conocimientoneurocientfico tiene profundas implicaciones para la Educacin, y nosotrosproponemos establecer una nueva disciplina de neurociencias pedaggicas,para combinar las perspectivas psicolgicas, mdicas, y educacionales (p. 306).Consideran que esta perspectiva es especialmente vlida para investigar lasdislexias.

Por otra parte, Szcs y Goswami (2007) describen la NeurocienciaEducacional como una nueva disciplina de las representaciones mentales entrminos de la actividad neural del cerebro (p. 114). En consecuencia, definenprovisionalmente la neurociencia educacional como la combinacin de la

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neurociencia cognitiva y los mtodos psicolgicos para investigar el desarrollo delas representaciones mentales. (p. 114). Citan a Bruer (1997), quien consideraque esta nueva disciplina implica la integracin de tres ciencias: la educacin, laneurociencia y la psicologa cognitiva. La Psicologa Cognitiva sera intermediariaentre la neurociencia y la educacin.

El objetivo del presente artculo es tratar de hacer una actualizacin de lasinvestigaciones de las Neurociencias de la Educacin y sus aportes a las dificul-tades del aprendizaje del lenguaje escrito y las dislexias.

Las dificultades del aprendizaje del lenguaje escrito y las dislexias

Las dislexias han sido definidas histricamente como un trastorno especfico delaprendizaje del lenguaje escrito, de origen neurobiolgico que se caracterizan pordificultades en el reconocimiento seguro y fluido de las palabras, lo que afecta sucomprensin. (Alegra, 2006; Bravo, 1985; Bravo, 2011; Carrillo y Domnguez,2010; Cuadro, 2010; Dehaene, 2007; Fletcher, 2009; Goswami, 2008; Habib,2005; Jimnez, 2012; Shaywitz y Shaywitz, 2008; Vellutino, 1979; Vellutinoet al., 2004). Las investigaciones en neurociencias confirman que estas dificul-tades de aprendizaje estn asociadas con diferencias en el desarrollo cerebral delos nios dislxicos. Estas diferencias entre dislxicos y nios de aprendizajenormal son anatmicas y funcionales y en muchos casos se ha determinado surelacin con factores genticos (Dansilio, 2009; Galaburda, 1989; Galaburda, LoTurco, Ramus, Fitch, y Rosen, 2006; Grigorenko, 2001; Shaywitz, 2003;Shaywitz y Shaywitz, 2008).

En consecuencia, las dislexias han pasado a ser un tema clave para lainvestigacin de la relacin, entre el desarrollo y la actividad cerebral con elaprendizaje educacional. Segn Fletcher (2009) el mayor aporte de estas investi-gaciones ha sido el descubrimiento que la estructura fonolgica del habla esta-blece una relacin causal entre el lenguaje oral y el lenguaje escrito. Expresa quela neuropsicologa ha sido la punta de lanza (forefront) de la evolucin delconcepto de dislexia desde el punto de vista cientfico (p. 506).

La dislexia desde el punto de vista neuropsicolgico

El artculo de Temple et al. (2003), plantea que las tecnologas ms actuales,como la Tomografa de Emisin de Positrones (PET), y las imgenes deResonancia Magntica Funcional (fMRI), han permitido a los investigadoresobservar directamente los procesos cerebrales del aprendizaje del lenguaje escrito:Con ellos se ha determinado que el proceso cognitivo de aprender producemodificaciones en la estructura del cerebro a nivel de las sinapsis. Esos cambiosmuestran que el aprendizaje organiza y reorganiza el cerebro, segn las diferentesreas activadas.

Las investigaciones de Shaywitz (2003), respecto a las vas cerebrales paraleer, mediante este mtodo, muestran que la etapa inicial del proceso deasociacin entre las palabras escritas con sus respectivos fonemas, sucede en el

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rea parieto-temporal del hemisferio izquierdo del cerebro. Luego, la conexinparieto-occipital del mismo lado izquierdo es utilizada por los lectores normalespara reconocer las palabras como una totalidad, lo que facilita la fluidez paraleerlas (p. 79). Dehaene y Cohen (2007), propusieron que hay una regin de laforma visual de las palabras (p. 96) donde se produce la conexin visualortogrfica y fonolgica.

Por su parte, Habib (2005) mostr distintos estudios en imaginera funcionaldel cerebro que sealan que los dislxicos difieren del grupo control por laintensidad de la activacin de zonas diferentes (p. 35). Segn l, las zonasprincipalmente activadas por la lectura en sujetos normales son: el rea deBroca (frontal izquierdo) y el rea temporal izquierda inferior posterior. El reade Broca implica la intervencin de la articulacin del lenguaje oral y la zonatemporal, la actualizacin de mecanismos visuales especficos que permiten elreconocimiento de las palabras al asociarlas con su fonologa. Expresa que ladualidad de esos mecanismos en la actividad cerebral concuerda con los esquemaclsicos de la psicologa cognitiva que distingue dos vas de lectura: unafonolgica y otra visual-ortogrfica (p. 36). Los dislxicos, en cambio, activancon mayor intensidad el rea de Broca, probablemente para compensar su difi-cultad para activar las reas fonolgicas. En este aspecto coincide parcialmentecon las investigaciones de Shaywitz (2003) y Shaywitz y Shaywitz (2008) quemuestran que la zona tmporo occipital del procesamiento visual de las palabrasest sub activada en los dislxicos. Habib (2005) concluye que en todos loscasos, los dislxico tienen un patrn de sub activacin de las reas visuales dereconocimiento de las palabras, lo que constituye efectivamente la marca funcio-nal de la dislexia en general (p. 38). Su investigacin seala que las dificultadesdislxicas no se limitan a insuficiencias en el rea fonolgica, sino tambin adeficiencias en su conexin con las reas visuales de las palabras escritas. Lasdeficiencias en la conexin es tambin una hiptesis planteada por Paulesu et al.,(1996) que describen las dislexias como un trastorno de desconexin, condesincronizacin entre las reas de Broca y las parieto-occipitales. Wimmeret al. (2010), tambin han confirmado la deficiencia en la conexin visualortogrfica y fonolgica en una investigacin en dislxicos de habla alemana,efectuada mediante la tcnica de fMRI .Estas investigaciones muestran que losdficit en el aprendizaje del lenguaje escrito de los nios dislxicos podraexplicarse, parcialmente, por alteraciones en el desarrollo de los procesosneuropsicolgicos subyacentes. Para corregirlos se deberan elaborar estrategiaseducacionales psicopedaggicas ms actualizadas.

En consecuencia, los avances ms recientes en la tecnologa de imgenesneurales y la separacin de algunos subcomponentes de la lectura, muestran queen la dislexia hay una disrupcin en el hemisferio izquierdo posterior cuando elsujeto intenta leer. Por otra parte, hay diversas evidencias (Shaywitz, 2003)que muestran que los buenos lectores activan prioritariamente el rea occipito-temporal cuando procesan los estmulos ortogrficos. Al respecto, Goswami(2008) expres que en las dos ltimas dcadas ha habido fuerte evidencia

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experimental que las bases cognitivas de las dislexias derivan de un desorden enel sistema del lenguaje, especialmente en su componente fonolgico.

McCrory, Mechelli, Frith, y Price (2005) estudiaron el lenguaje en sujetosdislxicos, mediante scanner. Analizaron la velocidad para nombrar palabras y loscompararon con controles. La comparacin mostr que los dislxicos tenan unaactivacin reducida en las reas izquierda occipito-temporal, tanto durante lalectura como en la velocidad para nominacin de palabras. Los autores con-sideran que los dislxicos tendran un componente neuropsicolgico comn, conmenor velocidad para nombrar las palabras escritas y mayor dificultad paradecodificarlas, lo que perturbara la evocacin fonolgica de los estmulosortogrficos. Esta investigacin tambin apoya lo planteado por Wolf y Bowers(1999), que mencionan que habra un sub tipo de dislexias que se caracteriza porla lentitud para leer. La hipo actividad en las actividades fonolgicas tambin seha observado en adultos con retardo lector, lo cual confirma que reflejara unacaracterstica estable de algunos dislxicos (Simos et al., 2005).

Sin embargo, las investigaciones neuropsicolgicas sealan que el retardolector no sera el nico indicador de la dislexia. Demonet, Taylor, y Chaix(2004) proponen tres reas deficitarias implicadas en las dislexias: el dficitfonolgico, el dficit magno celular y el dficit cerebeloso. El primero explicalos dficit iniciales en el reconocimiento de las letras y palabras. El dficit magnocelular explicara las eventuales deficiencias en las va de trasmisin de la visin ytambin de la audicin. El dficit cerebeloso explicara las dificultades de losdislxicos en la automatizacin del aprendizaje. El primer dficit originara lasdislexias fonolgicas, el segundo las dislexias de superficie o visuales-ortogrficasy el tercero las dislexias de lentitud y carencia de fluidez. En consecuencia, lasdislexias no seran un trastorno unitario, sino que presentara diferentes manifes-taciones, segn sea el rea alterada. Por su parte, Rumsey (1996) tambinmenciona la heterogeneidad de los dficits asociados con las dislexias, lo cualcomplica la posibilidad de encontrar su causa y determinar estrategias nicas deenseanza (p. 73).

Algunas reas cerebrales que procesan el lenguaje escrito alteradas en losdislxicos

Uno de las principales interrogantes de cmo se efecta en el aprendizaje dellenguaje escrito es la integracin entre la conciencia fonolgica y la concienciavisual-ortogrfica, y su proyeccin a las redes semnticas. Al respecto,Vandermosten et al. (2012), investigaron las anomalas estructurales en algunasregiones cerebrales de adultos con dislexia. Sus anlisis confirmaron que losadultos dislxicos presentan alteraciones en la regin del fascculo arqueado delhemisferio izquierdo. (El fascculo arqueado es una va axonal que conecta elrea de asociacin temporo-parietal posterior con el lbulo frontal). Este descu-brimiento confirmara la hiptesis que la dislexia se origina en un desorden en lared cerebral de conexiones. Adems los dislxicos tendran una dobledisociacin de las rutas de la lectura: el lado izquierdo del fascculo arqueado

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sostiene la ruta de la decodificacin fonolgica subyacente a la decodificacingrafema-fonema. En cambio el fascculo frontal-occipital izquierdo procesara laruta del acceso directo a las palabras. Ellos concluyeron su investigacin expre-sando que los dislxicos muestran una disfuncin en la conectividad cortical,confirmando de esta manera la hiptesis que se origina en un sndrome dedesconexin (Paulesu et al., 1996).

Respecto a las reas cerebrales comprometidas en esta desconexin las inves-tigaciones de Henderson (1986) concluyeron que el giro angular sera el sitiodonde la percepcin visual de los signos grficos es transformada en representa-ciones auditivas del lenguaje escrito (fonolgicas) y el rea de Wernicke sera lamediadora en significado (procesamiento semntico). Adems, expresa que lacorteza temporal inferior izquierda recibe las seales de la corteza visual deasociacin, las proyecta al lbulo temporal superior y parietal inferior (p. 60).Sin embargo, este procesamiento puede variar segn sean las caractersticasortogrficas del idioma. Por ejemplo, en castellano la atencin a los acentosortogrficos es clave para la pronunciacin y significado de algunas palabras.

Una percepcin algo diferente tiene Dehaene (2007), para quien la compati-bilidad entre letras y sonidos se producira en la regin del planum temporale dellbulo temporal izquierdo. En un estudio con magneto encefalografa mostr quela escucha de un sonido compatible con una letra aumenta la actividad de estaregin, en cambio una disonancia entre la letra y el sonido se traduce en unareduccin de la actividad (p. 151). Seala que otras regiones vecinas tambinintervienen en este proceso. Agrega que si el proceso exige la conversin decadenas de letras ms complejas, requiere un tratamiento serial, letra tras letra oslaba tras slaba lo que hace intervenir a la regin parietal inferior que seencuentra justo sobre el planum temporale (p. 152). De acuerdo con ambosinvestigadores, ambas regiones, el giro angular y el plano temporal, delhemisferio izquierdo, seran clave para la conversin de la percepcin visualortogrfica de las letras en sus respectivos fonemas.

Respecto a la incidencia de la memoria fonolgica para la retencin yasociacin de los fonemas con las letras, una investigacin de Steinbrink yKlatte (2008) efectuada en sujetos con retraso lector mostr que su principaldificultad era que efectuaban un empleo ineficiente de la memoria fonolgica decorto trmino. Aun cuando podan aplicar y memorizar los estmulos fonolgicostan bien como los lectores normales, su problema resida en la baja eficacia conque efectuaban este proceso. De acuerdo con esta investigacin la base delproblema de memoria fonolgica de los dislxicos no sera solamente deconexin, sino tambin de evocacin.

Van Atteveldt, Formisano, Goebel, y Blomert (2004) tambin investigaron laintegracin de la percepcin de las letras y del sonido del lenguaje mediante laresonancia magntica funcional (fMRI). Sus imgenes mostraron que las letras ylos fonemas se integran en la corteza temporal superior. Encontraron que lasrespuestas a los fonemas en una regin especfica de la corteza auditiva primariaeran modificadas cuando simultneamente se presentaban las letras. Ambosprocesos se influyen mutuamente.

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Por su parte, Heim et al. (2010) investigaron mediante fMRI la interaccinentre la conciencia fonolgica y el procesamiento magnocelular, en dislxicos ylectores normales. Expresan que algunos investigadores atribuyen las dislexias aun bajo nivel de procesamiento visual debido a deficiencias en el sistema magnocelular o de comunicacin directa en el cerebro. Los dos estudios efectuadosmostraron que verdaderamente hay una interaccin del procesamiento magnocelular con la conciencia fonolgica durante la lectura. La conciencia fonolgicaaparece correlacionada con la atencin visual, pero los dislxicos tienen unaactividad ms reducida en la corteza visual y auditiva y en todas las tareasmagno celulares, que tienen como objetivo la transmisin visual directa de lainformacin. Este proceso afecta la velocidad y calidad de la transmisin percep-tiva visual.

Kronschnabel, Schmid, Maurer, y Brandeis (2013) estudiaron el reconoci-miento rpido visual de letras, independientemente de sus fonemas, en 13 ado-lescentes dislxicos y grupo control, mediante imgenes de resonancia magnticaen un experimento donde presentaban letras verdaderas y falsas sin sus fonemas.Encontraron deficiencias de los dislxicos en la sensibilidad y en la velocidad paralos estmulos impresos, independientemente de su procesamiento fonolgico.Concluyeron que los dislxicos carecan de velocidad para reconocer losestmulos grficos cuando se minimizaron los estmulos fonolgicos osemnticos. Esta investigacin confirmara que los dislxicos tambin presentaninsuficiencias en la velocidad para reconocer visualmente los estmulos grficos,independientemente de sus deficiencias fonolgicas.

Tomada en conjunto estas investigaciones muestran que en el aprendizajenormal del lenguaje escrito hay una interaccin entre la conciencia fonolgica yla visual ortogrfica que permite a los nios acceder con rapidez al significado delas palabras, en cambio los dislxicos presentaran insuficiencias en ambas, siendoprimario el dficit fonolgico.

Los cambios en la actividad cerebral y la experiencia educacional

Sobre la adaptacin del cerebro para asimilar el lenguaje escrito, Stern, Grabner,Schumacher, Neuper, y Saalbach (2006) expresan que el largo proceso de laevolucin humana no est destinado para que nuestros cerebros adquieran cono-cimientos escolares. Estos se han ido configurando durante los ltimos siglos atravs de las necesidades sociales y requiere que las metodologas de enseanzaescolar sean concordantes con su programacin gentica. En los procesos delaprendizaje, el cerebro activa selectivamente algunas regiones, que determinan lasconexiones adecuadas para asimilar con mayor eficiencia la informacin requeridaen la enseanza del lenguaje escrito. El desarrollo cerebral sigue un programagentico, el cual favorece el potencial de aprendizaje, pero al mismo tiempo, tieneversatilidad para recibir las experiencias escolares. De esto se desprende que esindispensable un dilogo entre las neurociencias y la investigacin educacional(2006, p. 32).

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Respecto a la persistencia de las modificaciones cerebrales que se producenpor el aprendizaje, Castro-Caldas et al. (1998) compararon la lectura de palabras yde pseudo palabras en adultos lectores y ex-analfabetos, de 60 aos de edad.Encontraron que la enseanza temprana del lenguaje escrito, en los primeros aoshaba producido modificaciones estables en las estructuras del cerebro. Estasdiferencias se mantuvieron hasta esa edad. Los investigadores mencionados con-cluyeron que aprender a leer y escribir durante la infancia influye en laorganizacin funcional del cerebro adulto, especialmente en las reas subyacentesal procesamiento del lenguaje escrito.

Una conclusin de estas investigaciones es que coinciden en que un elementoclave en el dficit de la mayora los dislxicos es un desarrollo insuficiente de laconciencia fonolgica, producida por menor actividad de las reas tmporoparietales izquierdas, y mayor lentitud cuando tienen que asociar el sonido delas letras con los estmulos visuales ortogrficos (Simos et al., 2007; Shaywitz,2003; Shaywitz y Shaywitz, 2008). En consecuencia, el tratamiento de las dis-lexias implica efectuar un trabajo psicopedaggico intensivo en el reconoci-miento, retencin y asociacin de las palabras escritas con su significado atravs de sus respectivos fonemas. Su pronunciacin es clave para lacomprensin.

Algunas diferencias en los sistemas ortogrficos que inciden en las dislexias

Un descubrimiento importante sobre los procesos del aprendizaje del lenguajeescrito y su efecto en las dislexias ha sido la variabilidad entre las denominadasortografas transparentes y ortografas opacos. Las ortografas trasparentestienen consistencia y regularidad, como sucede en castellano, italiano o alemn,en cambio las ortografas opacas presentan serias diferencias entre su ortografa ysu pronunciacin, como sucede en ingls (Carrillo y Alegra 2009). Hasko,Bruder, Bartling, y Schulte-Krne (2012) consideran que es posible que eldficit en la fluidez lectora de algunos dislxicos para decodificar las palabrascorrientes est influido por la transparencia del idioma. Estas diferencias tambinaparecen en las neuroimgenes.

Wimmer y Schurz (2010) hicieron una investigacin acerca de las eventualescausas de las dislexias en nios de ortografa alemana y propusieron un modeloque, segn ellos, debera aplicarse tanto en idiomas de ortografa transparentecomo opaca. Presentaron la hiptesis que un dficit en la integracin fonolgica-ortogrfica, se debera a un defecto en la conexin cerebral entre las reas queprocesan el reconocimiento visual ortogrfico y el procesamiento auditivofonolgico. Expresan que los aportes ms recientes de las neuroimgenes (diffu-sion tensor imaging) permiten estudiar la conectividad cerebral e integridad deltracto en la sustancia blanca. Los primeros resultados que obtuvieron muestrananormalidades del tracto del hemisferio izquierdo que conecta las regionesoccipito-temporales que procesan las imgenes visuales ortogrficas con lasreas tmporo-parietales y las reas frontales inferiores que realizan los procesos

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fonolgicos (p. 283). Ellos consideran que esta hiptesis es aplicable a lasdislexias, tanto en idiomas de ortografa transparente como de ortografa opaca.

Por su parte, Bolger, Minas, Burman, y Booth (2008) investigaron mediantefMRI las diferencias en la actividad cerebral en dos grupos de nios, con y sinretardo lector, de 15 aos, cuando deban leer en idioma ingls palabras consis-tentes e inconsistentes, en el reconocimiento ortogrfico y fonolgico.La comparacin entre ambos grupos mostr que la consistencia ortogrfica delas palabras tiene mayor efecto en los lectores normales en algunas reas cere-brales. El grupo de los nios con retardo lector mostraron dificultad para integrareficientemente las caractersticas ortogrficas y fonolgicas de las palabras.Expresan que los lectores normales comprometen ms efectivamente la actividaddel rea frontal izquierda para la decodificacin fonolgica y de la cortezaoccipital temporal izquierda para las palabras ortogrficamente consistentes.Esta investigacin tiene la originalidad de estudiar el efecto de la mayor omenor consistencia de las palabras escritas, en el contexto de un idioma que esespecialmente inconsistente, como el ingls. Este resultado no es contradictoriocon lo expresado por Wimmer y Schurz (2010) en su investigacin en idiomaalemn, que concluyeron que el ncleo de las dislexias es la deficiencia en laconexin ortogrfico-fonolgico, que puede manifestarse tanto en ortografastransparentes como opacas. La principal diferencia observada entre ellas estaraen la velocidad de los nios para aprender, reconocer y pronunciar las palabras.

Otra investigacin comparativa fue efectuada en Estados Unidos entre niosde habla castellana de tres a seis aos con otros de habla inglesa, sobre eldesarrollo e intervencin de la Conciencia Fonolgica (Anthony et al., 2011).Sus resultados muestran que en ambos idiomas la conciencia fonolgica predice elaprendizaje lector. Sin embargo este proceso de aprendizaje se da de diferentesmaneras en ambos idiomas. La diferencia pedaggica reside en que el aprendizajelector en ingls se inicia con el proceso de onset-rime de las palabras, en cambioen castellano con la pronunciacin y memoria de las slabas. En ambos idiomaseste proceso de reconocimiento inicial de las palabras escritas requiere la conexinde los estmulos visuales ortogrficos con el reconocimiento y memoriafonolgica, lo cual coincide con el planteamiento de Wimmer y Schurz (2010)para el idioma alemn. La principal diferencia en el aprendizaje lector entre ambossistemas ortogrficos sera la fluidez de la lectura, los nios alemanes recono-cieron las palabras con ms velocidad que los de habla inglesa.

Por otra parte, Jimnez, Rodrguez, y Ramrez (2009) investigaron a 35 niosdislxicos de habla hispana (transparente) de cuarto grado y los compararon conun grupo control, en palabras de alta frecuencia y pseudo palabras. Encontraron12 dislxicos fonolgicos y cinco dislxicos de superficie. Ambos grupos mos-traron dficit en la conciencia fonolgica, pero el grupo con dislexia de superficieadems, mostr deficiencias en el procesamiento visual ortogrfico. Sin embargo,esta ltima deficiencia estuvo asociada con las experiencias alfabticas en elhogar. Esta informacin confirma que algunas dificultades en el aprendizaje dela lectura entre los nios de niveles socioculturales deficientes dependeran decarencias culturales y educacionales previas, especialmente del lenguaje. En estos

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nios, sus deficiencias fonolgicas los inducen a centrar sus esfuerzos en elreconocimiento y en la memoria visual de las palabras.

Una consecuencia de las diferencias entre ambos sistemas ortogrficos es queen los idiomas transparentes el aprendizaje se iniciara directamente utilizando lava fonolgica para reconocer las palabras, en cambio en los idiomas opacosrequiere una mayor intervencin de la va visual ortogrfica, debido a la dispa-ridad entre los grafemas y su pronunciacin .

Luego de una amplia revisin de las dislexias en idioma espaol, Gonzlez yJimnez (2012) expresan que los resultados de las diferentes investigacionesparecen sugerir que habra diferencias en las anomalas neurofuncionales, segnsea el sistema ortogrfico, pero que para poder hacer esta afirmacin hara faltaun mayor nmero de estudios, tanto en lenguas transparentes como opacas, quetengan los mismos criterios y metodologas (p. 94).

Efectos de las intervenciones psicopedaggicas

Durante algunos aos se consider que se poda hacer poco para superar lostrastornos dislxicos. Sin embargo, las investigaciones en neurociencias han dadoresultados ms optimistas. Hoeft et al. (2011) expresan en el Proceeding NationalAcademic Sciences que Los estudios en neuro imagen de las dislexias se hancentrado principalmente en identificar los correlatos neurales de la dislexia perohan identificado tambin los sistemas neurales que pueden mediar con xito suremediacin.

Las experiencias de Simos et al. (2002), avaladas con neuroimgenes, mos-traron que pueden producirse cambios significativos en las algunas regionescorticales. Ellos sugieren que las intervenciones psicopedaggicas pueden contra-rrestar el efecto de un fenotipo psicobiolgico dominante de dislexia, como es lahipoactividad de la regin perisilviana izquierda, durante el procesamientofonolgico.

Efectuaron una intervencin mediante una instruccin intensiva fonolgica, deochenta horas de duracin, en base a la lectura de pseudo palabras, a ochodislxicos de siete a 17 aos que tenan dificultades fonolgicas y para reconocerpalabras. Fueron observados mediante resonancia magntica antes y despus deesta intervencin, que dur dos meses. Antes de la intervencin fonolgica lasimgenes mostraron baja o ninguna actividad en el rea temporal superiorizquierda, que normalmente procesa la informacin fonolgica y un aumento dela actividad en el lado derecho correspondiente. Luego de la intervencin seprodujo una mejora del proceso lector y un aumento de la actividad en lasreas izquierdas correspondientes. De esta investigacin se pudo concluir quelas deficiencias en el funcionamiento de algunas reas cerebrales que presentanlos dislxicos pueden ser revertidas mediante intervenciones en los procesosfonolgicos y de decodificacin, lo cual va acompaada de una mejora en suaprendizaje lector.

Shaywitz et al. (2004), tambin efectuaron una intervencin fonolgica en 37nios dislxicos de ocho aos comparndolos con un grupo control. Sus

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resultados mostraron que con esta intervencin los dislxicos progresaron enfluidez lectora y un aumento en la activacin del hemisferio izquierdo. Un aodespus se mantena este mayor nivel de activacin cerebral, lo cual confirma quela intervencin fonolgica produce modificaciones estables en algunas reascerebrales.

Tambin los estudios de neuroimgenes efectuado por Temple et al. (2003)confirmaron que hay un dficit en los mecanismos neurales del procesamientofonolgico en nios y adultos con dislexia. Ellos efectuaron un estudio de fRMIen 20 nios con dislexia, de ocho a 12 aos, durante una tarea fonolgica, antes ydespus de efectuar un programa de intervencin en el procesamiento auditivo yen la formacin del lenguaje oral. Luego de esta intervencin los nios condislexia mostraron un aumento de la actividad neuronal en la regin temporo-parietal izquierda y en la circunvolucin frontal inferior izquierda, semejante a laobservada en los nios de lectura normal. Este aumento de la actividad cerebraltambin se observ en las regiones frontal y temporal derechos. Adems los nioscon dislexia mostraron correlacin entre la activacin en la corteza temporo-parietal izquierda y su lenguaje oral. Estos resultados muestran que tuvieron unarecuperacin del dficit del lenguaje oral y escrito, en las regiones cerebralesasociadas con el procesamiento fonolgico, lo cual confirma el efecto favorable dela intervencin psicopedaggica y confirmara que en esas zonas se producira unreciclaje neuronal como lo denomina (Dehaene, 2007, p. 200).

El efecto de la intervencin fonolgica en lectura sobre la organizacin delcerebro y la fluidez lectora, en 77 nios de seis a nueve aos, dislxicos ycontroles fue confirmado en una investigacin de Shaywitz et al. (2004).Utilizaron las imgenes de resonancia magntica para examinar los tipos deactivacin del cerebro durante tareas de identificacin de letras. Luego de unao de intervencin, los nios que tuvieron una estimulacin experimental mos-traron progresos significativos en las regiones del hemisferio izquierdo. Un aoms tarde, los nios seguan activando para leer la regin frontal bilateral y lasregiones izquierdas superiores, temporal y occipital-temporal, y haban mejoradola fluidez lectora. Su resultado es consistente con la investigacin mencionada deShaywitz et al., (2004).

Por su parte, Eden et al. (2004) estudiaron las diferencias que se producen enel cerebro en adultos dislxicos luego de un tratamiento con estrategiasfonolgicas. La evaluacin se efectu comparando la actividad cerebral, antes ydespus de la intervencin, la que mostr un aumento en la actividad en algunasregiones del hemisferio izquierdo. El resultado de su intervencin confirm aSimos et al. (2002), que el progreso en el aprendizaje del lenguaje escrito y lasuperacin de la dislexia va asociada con una regularizacin de la activacin delhemisferio izquierdo.

En resumen, el conjunto de evidencia anterior muestra que las intervencionesintensivas en los procesos fonolgicos y de reconocimiento de las palabras quefavorecen el aprendizaje lector tambin modifican las conexiones cerebrales. Ellaspueden determinar un modelo de accin psicopedaggica para trabajar con losnios con dificultades lectoras severas.

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Las dislexias en los primeros aos de vida

McCandliss (2010) seal que en los nios de kindergarten, paralelamente con sudesarrollo cognitivo, se producen cambios en las imgenes cerebrales (fMRI), enla medida en que abordan diferentes actividades educacionales con el lenguajeescrito. Al respecto, McCandliss y Wolmetz (2004) describen un estudio de fMRIen nios de kindergarten, que muestra que luego de una actividad de ochosemanas con un programa computacional, se producen modificaciones en laszonas cerebrales del sistema visual asociado con el reconocimiento de las letras.Tambin mostraron que sin dominar su pronunciacin no se produce aprendizaje eincorporacin de nuevas palabras en las redes semnticas. Esos cambios producenun aumento de la oxigenacin de la sangre (increased blood oxygenation leveldependent, BOLD), en la corteza occipito temporal izquierda y en los potencialesevocados, en el rea posterior inferior izquierda, luego de percibir estmulosgrficos. Tambin sealan que las experiencias educacionales inducen modifica-ciones en los procesos cerebrales durante la percepcin de las letras, en los niospequeos. Estas investigaciones mediante la tcnica del fMRI y de PotencialesEvocados concuerdan con Brem et al. (2010) que mostraron que se producenmodificaciones en la actividad cerebral en los nios de kindergarten en la medidaen que abordan diferentes actividades educacionales. El aprendizaje de la lecturaha probado ser un tpico clave para estos estudios interdisciplinarios entre lasneurociencias y la educacin.

Por otra parte, diversas investigaciones muestran que habra un componentegentico en el origen temprano de las dislexias. (Dansilio, 2009; Galaburda et al.,2006; Grigorenko, 2001). Lyytinen et al. (2001) publican un estudio longitudinalcomparativo sobre 200 nios desde su nacimiento hasta los cinco aos. La mitadde ellos tena un progenitor con diagnstico de dislexia, un CI sobre 80 y almenos 10 aos de escolaridad (se consideraron nios con riesgo). Las imgenes,desde el nacimiento hasta la edad de cinco aos, mostraron diferencias con elgrupo control sin antecedentes familiares de dislexias. En los potenciales evoca-dos (ERP). Los nios con riesgo mostraron respuestas ms lentas en el hemisferioizquierdo. Las mayores diferencias entre ellos aparecieron despus de los 3,5aos, en la discriminacin auditiva, en la velocidad de nominar y en la memoriaverbal. Esta investigacin muestra una temprana asociacin entre el desarrollofonolgico, la memoria verbal y la velocidad para efectuar este proceso con losantecedentes familiares de dislexias.

Raschle, Zuk, y Gaab (2012), mostraron que los nios en riesgo de dislexiamuestran diferencias tempranas en la actividad cerebral, captadas mediante reso-nancia magntica, antes de comenzar a aprender a leer. Los investigadoresevaluaron a 36 nios en edad preescolar mientras realizaban tareas en las quetenan que decidir si dos palabras comenzaban con el mismo sonido. Durante lastareas fonolgicas, los nios con historial familiar de dislexia mostraron unareduccin de la actividad metablica en las uniones entre los lbulos occipital ytemporal y en los lbulos temporal y parietal, en la parte posterior del cerebro, encomparacin con los controles. Tambin investigaron el funcionamiento de lasredes neuronales en nios pre lectores con riesgos familiares de dislexias en

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comparacin con un grupo control. Las neuro imgenes funcionales mostraronuna activacin reducida en los nios pre lectores que tenan una historia familiarde dislexias, comparndolos con los que no tenan antecedentes dislxicos, en lasregiones cerebrales occipito temporales bilaterales y tmporo parietal izquierda.Ellas coinciden con la investigacin de Leppanen et al. (2010) en recin nacidosde familias con riesgo de dislexias que presentaron un procesamiento auditivoatpico en la etapa pre-lectora, el que podra alterar posteriormente el reconoci-miento fonolgico en el aprendizaje de la lectura.

En conjunto esta evidencia sugiere que algunos nios con antecedentes famil-iares de dislexia muestran desde temprano una alteracin en el procesamientofonolgico. Estas deficiencias estaran presentes antes que comience el aprendi-zaje formal de la lectura y confirman que habra un componente gentico en elorigen temprano de las dislexias.

Anlisis y conclusiones

Como consecuencia de estas investigaciones es posible concluir que un dficitcognitivo en el aprendizaje escolar del lenguaje escrito puede tener causas neu-ronales que son identificables mediante los estudios de neurociencias (Goswami,2004). La mayor parte de las investigaciones aqu descritas se refieren a su fallams comn: las dislexias.

En las dislexias se ha encontrado un componente psicolgico cognitivo, unopedaggico y uno neurolgico. Las investigaciones ms recientes en neurocien-cias tienden a confirmar las hiptesis psicolgicas e investigaciones experimen-tales efectuadas en dcadas anteriores respecto al papel que tienen los dficits dela conciencia fonolgica y del procesamiento perceptivo visual-ortogrfico para elreconocimiento de las palabras escritas y para adquirir la fluidez lectora.

Las imgenes de resonancia magntica funcional (fRMI) muestran que lasconexiones entre algunas reas cerebrales son claves para el aprendizaje dellenguaje escrito, donde los estudios diferenciales entre dislxicos y sujetos delectura normal sealan deficiencias de los primeros en alguna zonas del hemis-ferio izquierdo, especialmente relacionadas con el procesamiento del lenguaje ycon la asociacin fonolgica-visual ortogrfica. En algunos casos los sujetosdislxicos manifiestan una sobreactividad compensatoria en reas del hemisferioderecho, que proviene, probablemente de una fuerte ejercitacin en el reconoci-miento y memoria visual de las palabras.

Estas deficiencias aparecen en algunos nios desde la primera infancia, y enespecial en los que tienen antecedentes familiares dislxicos. Desde el punto devista cognitivo se manifiestan en las pruebas de conciencia fonolgica, de voca-bulario, velocidad para nominar, y memoria verbal de corto alcance. El recono-cimiento de estas diferencias implica que hay reas donde es necesaria laintervencin psicopedaggica temprana para disminuir su impacto en el aprendi-zaje o para ayudarlos a superar sus dificultades. En consecuencia, algunos inves-tigadores hablan que tendran un dficit de desconexin (Paulesu et al., 1996)Otros hacen hincapi en la mayor lentitud en este proceso (Wolf y Bowers, 1999).

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Tambin se ha empleado la metfora de un puente cortado entre la informacinvisual-ortogrfica y la fonolgica, que impide establecer un adecuado reconoci-miento semntico de las palabras (Bravo, 2011; Bruer, 1997). Por otra parte,James (2010) mostr que la variacin en las metodologas de enseanza dellenguaje escrito, luego de una experiencia de un mes, produce cambios significa-tivos en la actividad cerebral.

Como consecuencia es esperable que las neurociencias ayuden a proponerestrategias psicopedaggicas actualizadas (Orellana, 2010). Fawcett y Nicolson(2007), tambin expresan que la relacin entre los procesos cerebrales y loscognitivos del lenguaje escrito requiere la aplicacin de nuevas tcnicas en lasneurociencias del desarrollo cognitivo . La Educacin no puede ignorar losaportes de las neurociencias y debera renovar sus estrategias metodolgicas paraabordar las dificultades en el aprendizaje del lenguaje escrito. Esta situacin haceindispensable que los profesores, psiclogos educacionales y psicopedagogostengan un conocimiento actualizado de las investigaciones en neuropsicologa.

Acknowledgements / AgradecimientosI express my thanks to Professor Jess Alegra from lUniversit libre de Bruxelles for histhoughtful suggestions and Professor Eugenia Orellana from the Pontificia UniversidadCatlica de Chile. / Expreso mis agradecimientos por sus atinadas sugerencias alProfesor Jess Alegra de la Universidad Libre de Bruselas y a la Profesora EugeniaOrellana de la Pontificia Universidad Catlica de Chile.

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