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Henk van Wilgenburg
Departamento de Farmacología, Universidad de Ámsterdam, Países Bajos

Alternativas para las alternativas

Animales como modelo para los seres humanos

El interés en el estudio de la anatomía y fisiología data de la época de Leonardo da Vinci (1452-1519) y más. La posibilidad de usar animales para entender los procesos no explicados se hizo evidente cuando el holandés Jan Swammerdam (1637-1680) probó que el volumen de los músculos no se incrementa luego de la contracción debido a la entrada de fluido, tal como se creía en ese entonces. Al contrario, él demostró en un experimento que el volumen de un músculo de rana aislado y sumergido sigue siendo el mismo luego de la contracción, ya que el nivel del agua no varió cuando el músculo relajado fue estimulado. La publicación de Darwin del Origen de las Especies en 1859 dio origen a nuevas disciplinas de la Anatomía Comparativa y Fisiología Comparativa. Desde entonces, los animales no sólo han sido los objetos del estudio, sino también los modelos para la anatomía humana y (pato) fisiología. En otras palabras: los animales se convirtieron en alternativas para los seres humanos.

Nuevos modelos para los animales

Nada puede ser un modelo de nada en caso de compartir ciertas propiedades. En ciencia, los modelos se utilizan para diferentes propósitos. Los Modelos Exploratorios son comunes en la investigación fundamental. En una investigación más aplicada, los modelos predictivos se utilizan ampliamente con la intención de extrapolar del modelo a la situación real. Los animales se usan con frecuencia para estudiar los procesos pato-fisiológicos y los efectos de nuevos fármacos dentro de una investigación biomédica. Finalmente, los modelos explicatorios se utilizan en la enseñanza y para la transferencia de conocimiento en general. Un esquema en la pizarra, un curso práctico con animales y un programa computarizado constituyen ejemplos que sirven para este propósito.

A pesar de que aún se utilizan animales como modelos explicatorios dentro de la educación en algunos institutos, debe quedar claro que con las tecnologías modernas existen pocas justificaciones para utilizarlos. Para desarrollar habilidades prácticas específicas, se dispone de muchas alternativas, especialmente cuando la habilidad se centra en obtener e interpretar datos. Por ejemplo, para entender los efectos de la farmacodinámica, es decir, la interacción de una sustancia con un receptor, los estudiantes de ciencias biomédicas utilizan con frecuencia el ileon de un conejillo de indias en un curso práctico. Se dará muerte a un conejillo de indias para este propósito y un pedazo del intestino (ileon) será aislado y transferido a un baño para órgano. El efecto de las diferentes concentraciones de los fármacos, agonistas y antagonistas, se puede estudiar desde la proporción de contracción del ileon. La contracción se registrará y posteriormente se medirá para una mayor elaboración, es decir, las representaciones gráficas de los resultados y cálculos de los diferentes parámetros. En general, un técnico preparará el ileon aislado, y los estudiantes añadirán los fármacos al baño de órgano y obtendrán la información. Para estas habilidades prácticas, sin embargo, no se necesita ningún animal, ya que para la generación de la información se dispone de simulaciones muy realistas. Podríamos incluso preguntarnos si todavía es necesario simular experimentos con animales, ya que se han presentado los animales como alternativas para los seres humanos, como vimos anteriormente, y con modernas tecnologías podemos simular directamente los procesos adecuados en seres humanos. Podemos llegar a la conclusión que utilizando instalaciones modernas, ahora podemos reemplazar el antiguo enfoque de utilizar animales como alternativas para seres humanos por nuevas alternativas. Y estas alternativas no son necesariamente alternativas para los experimentos con animales.

Aceptación e implementación de alternativas en educación: pros y contras

A pesar de que ahora se dispone ampliamente de alternativas y que éstas han reemplazado muchos experimentos animales, en algunas regiones el número de animales que se ha utilizado en educación parece estar disminuyendo sólo lentamente. Muchos factores contribuyen a la aceptación de alternativas, la cual es sólo un punto de partida. Se tiene que encarar muchos desafíos antes de presentar verdaderamente las alternativas. Para que la presentación de las alternativas sea exitosa, se tienen que considerar los siguientes pasos: toma de conciencia de las alternativas, análisis de las necesidades, adquisición de alternativas propias, preparación del personal, apoyo y ubicación, la implementación real y finalmente la evaluación antes de proceder.

Fig. 1. Diagrama de Flujo de los pasos a seguir para la introducción de alternativas

Toma de conciencia

La toma de conciencia de la necesidad de presentar alternativas puede comenzar en diferentes niveles, no necesariamente en el nivel de los maestros mismos. Con frecuencia, los estudiantes son los primeros en solicitar alternativas para los experimentos en animales, y en algunos países los estudiantes ahora tienen el derecho a utilizar métodos alternativos. La presión externa también proviene de la sociedad y de los hacedores de política. Otros factores, no directamente relacionados con el hallazgo de alternativas para los experimentos con animales, pueden brindar el impulso para el reemplazo, tal como la introducción de CAL (aprendizaje asistido por computadora) basado en la reducción de personal.

Sin embargo, algunos maestros se resisten al cambio y es necesario convencerlos de los beneficios de utilizar alternativas. Hay actitudes escépticas y, por lo tanto, deben ser abordadas.

Comúnmente, éstas pueden incluir:

• ‘Los ejercicios prácticos basados en animales son parte del paradigma de aprendizaje, calidad de la garantía y autenticidad en la educación’.
• ‘La tecnología educativa es un callejón sin salida en el proceso moderno del progresismo’.
• ‘La tecnología es un paso retrógrado, lo mejor son los experimentos con animales’.
• ‘Los nuevos modelos de aprendizaje se basan en la suposición de que los estudiantes sean curiosos y tengan iniciativa y que además cuenten con las habilidades sociales y el campo de atención requeridos para cooperar en equipos’.

Otros obstáculos pueden ser los siguientes:

• A los maestros les molesta que les digan qué hacer en el salón de clase.
• Los maestros se ven sobrecargados de material de diferentes fuentes, sin ningún balance real en la interpretación de la información.
• Una tendencia de seguir con la tradición, en base a suposiciones, tal como la importancia primordial de la anatomía comparada con otros campos interesantes, tal como la biología celular.
• Los maestros pueden considerar las alternativas inferiores.
• Los textos, laboratorios, etc. todavía están orientados a los experimentos con animales.
• Capacitar a los maestros es muy difícil debido a las limitaciones de tiempo.
• Capacitar a los maestros no tiene sentido cuando no se percibe la necesidad.

Análisis de las necesidades

No siempre es posible reemplazar simplemente un experimento con animales con un modelo no animal, ya que el nuevo modelo puede requerir un nivel diferente de apoyo y el involucramiento de nuevos estilos de aprendizaje. Aceptar la introducción de alternativas para los experimentos en animales significa con frecuencia que las nuevas tecnologías, tales como CAL, se podrían presentar por primera vez en el entorno de aprendizaje.

La penetración de nuevas tecnologías también puede redefinir dramáticamente la relación maestro-aprendiz. Por ejemplo, las nuevas tecnologías abren nuevas formas de aprender mediante:

• La simulación de ambientes de la vida real
• La posibilidad de aprender al ritmo de uno mismo
• El incremento de la interacción uno a uno
• El brindar acceso a mayor información
• La implementación del aprendizaje situado, “cuando es requerido” y ‘educación obligatoria'
• El estímulo de la curiosidad, creatividad y trabajo en equipo
• El derribamiento de las paredes del salón de clase, integrando el hogar, el pueblo y el mundo

Los paradigmas educativos cambiarán. Por ejemplo:

Modelo Antiguo                        Modelo Nuevo

Enseñanza en el Salón             Exploración Individual
Absorción Pasiva                     Aprendizaje
Trabajo Individual                   Aprendizaje en Equipo
Maestro omnisciente                Maestro como guía
Contenido estable                   Contenido rápidamente variable
Homogeneidad                        Diversidad

Los objetivos de aprendizaje tienen que ser redefinidos, y los nuevos objetivos añadidos. Para realizar la elección correcta, los maestros tienen que recibir la información correcta, incluyendo las descripciones completas de las alternativas, los requisitos de hardware, revisiones independientes y evidencia de la efectividad educativa. Los objetivos de aprendizaje y el contexto deben ser siempre los principios guía en la presentación de alternativas en la educación. A partir de este punto, la elección adecuada del medio puede determinarse con mayor facilidad.

Implementación

Luego de un análisis detallado de las necesidades y del establecimiento de las características requeridas de la tecnología para la tarea educativa, el siguiente paso será la implementación de la alternativa. Esto implica decisiones acerca del nuevo entorno de aprendizaje, y la adquisición de programas y/ o la creación de alternativas.

El nuevo entorno de aprendizaje aún puede basarse en el concepto de un salón de clases clásico. En lugar de utilizar el laboratorio para los cursos prácticos, la clase se mueve a la sala de computadoras. Las restricciones y condiciones, como el número limitado de computadoras disponibles y el tiempo limitado de disponibilidad del aula, pueden frustrar el uso de alternativas computarizadas. Otra opción es que los estudiantes hagan uso de su propio tiempo para visitar los centros de aprendizaje abiertos o para utilizar las computadoras independientes. En este caso, los módulos deben estar muy bien estructurados. Algunos institutos ahora brindan laptops a los estudiantes y conexión gratuita a Internet. Esto requiere que los módulos estén disponibles en Internet y que el curso en software esté bien protegido. Los tipos de computadoras disponibles son un factor que se tiene que considerar para la implementación de las alternativas computarizadas en general. Equipar un aula con computadoras es costoso, y el hardware, por tanto, será utilizado durante varios años. Sin embargo, el software del curso hace uso de lo último en tecnología y puede, por tanto, ser inútil si el hardware ya no es adecuado.

A pesar de que se dispone ampliamente de alternativas para los experimentos con animales, adquirir el software correcto puede ser un problema. El software del curso algunas veces es caro. El contenido del software del curso debe ser adecuado para los objetivos del maestro.


Costos y costos escondidos

Algunas veces las tecnologías educativas han absorbido un enorme gasto capital sin proporcionar el rendimiento esperado en la inversión. Los costos escondidos resultan del software que no cumple con las necesidades, el hardware que no se ajusta adecuadamente al entorno de capacitación y el soporte insuficiente. En el sistema establecido, requerimientos como el soporte han sido incluidos, y de esta forma la madurez del sistema es una forma de medir los costos escondidos.

Una regla de oro es que un máximo de 50% debe gastarse en hardware, 30% en software y un mínimo de 20% en soporte.

Alternativas computarizadas

Las alternativas computarizadas para reemplazar animales están disponibles para los cursos más prácticos. Se puede encontrar información en varios portales de Internet y ésta se ha difundido de muchas otras formas. La mayoría de los programas son producciones multimedia interactivas. Pueden ser tutorías con retroalimentación para los estudiantes, simulaciones imitando situaciones más o menos realistas, bases de datos que brindan información o bancos de preguntas o una combinación de estas características.

Para una presentación exitosa de las alternativas computarizadas, los estudiantes mismos deben involucrarse en la elección de las alternativas. Por tanto, los estudiantes deben instruirse sobre ellas y tener acceso a información sobre las mismas. También se tiene que reconocer que los programas CAL pueden no agradar a los estudiantes si no se les habla en su idioma. Se recomienda la cooperación de los maestros en el desarrollo de los programas, ya que los objetivos de un software de curso no siempre cubren sus propios objetivos de enseñanza. Utilizar el software de colaboración les permite a los maestros trabajar con los miembros de la facultad en su recinto universitario y a nivel mundial para diseñar y desarrollar un nuevo curriculum.

Microlabs: Experimentos con animales sin animales experimentales

Reemplazo, Reducción y Refinamiento

Microlabs es una serie de módulos computarizados que tiene como objetivo principal reemplazar el uso de animales en la educación a través de la simulación de los efectos de los fármacos sobre tejidos aislados in vitro y los efectos de los fármacos en animales completos in vivo. Algunos módulos tratan la reducción de los números de animales utilizados en experimentos y el refinamiento de los métodos, por ejemplo, en la toxicología y farmacología. Los datos que se obtienen de las simulaciones, por ejemplo, se pueden analizar en un programa para calcular las Relaciones de Actividad de la Estructura Cuantitativa (QSAR). De esta forma, los estudiantes se dan cuenta de que muchos experimentos con animales también pueden ser excluidos sobre bases teóricas.

Los programas disponibles en el paquete de Microlabs son:

• Farmacocinética/ farmacodinámica, simulación de la distribución del fármaco, eliminación y efectos in vivo en humanos y animales
• Análisis probit, simulación de la respuesta cuantal de los fármacos in vivo
• Diseño experimental
• Anestesia de la rata
• Comportamiento del ratón - una animación
• Frecuencia cardiaca y presión arterial in vivo
• Ileon del cobayo in vitro, simulando los efectos de los agonistas y antagonistas
• Conductos deferentes de la rata in vitro
• Rectus abdominis de la rana in vitro
• Preparación del nervio frénico-diafragma in vitro
• Preparación del nervio ciático – músculo tibial anterior in vitro
• Estudios de caso y farmacocinética en seres humanos
• Desarrollo de fármacos
• Comportamiento animal: video digital (en CD-ROM) que demuestra el comportamiento de ratones, ratas y conejos inducido por el fármaco
• Una lista de fármacos vinculada al programa que brinda información acerca de los fármacos utilizados

Relación del maestro-desarrollador

Tal como se indicó anteriormente, a los maestros les gusta involucrarse en el desarrollo de alternativas con el fin de que los objetivos de aprendizaje coincidan con sus requerimientos. Los estudiantes prefieren tener módulos e instrucciones en su propio idioma. En la mayoría de módulos de Microlabs, la información y el texto han sido almacenados en bases de datos MS-Access y se pueden modificar fácilmente en términos de contenido e idioma. En general, los módulos son simulaciones, y al igual que para un curso práctico con animales, las instrucciones y ejercicios se pueden encontrar en un cuaderno de trabajo. El estudiante selecciona una preparación de especie o animal, un procedimiento experimental, el fármaco, la dosis o concentración y la vía. El estudiante es guiado a través del experimento y la información de un experimento se puede recopilar para una mayor elaboración (estadística) en el cuaderno de trabajo del estudiante. Un ejemplo del libro de trabajo, se provee en el texto ASCII, el cual puede ser fácilmente personalizado.

Microlabs ha sido desarrollado para Windows 95 y programas de versiones superiores y se le puede solicitar en CD-ROM al autor por costos por gastos de envío.

Conclusiones

Existe una amplia gama de modelos disponibles que no incluyen animales y que se pueden utilizar en la educación de ciencias de la vida hoy en día. La clave para una integración exitosa de cualquier alternativa en el entorno de enseñanza y aprendizaje es que los requisitos educativos, el contexto en el que se va a utilizar la alternativa y la elección del medio deben ser adecuados entre sí. El éxito de reemplazar los experimentos existentes en animales con un nuevo material depende de la preparación cuidadosa en todos los pasos necesarios para la implementación.

Referencias

Bates, A.W. (editor) (1990). Media and Technology in European Distance Education. Proceedings of the European Association of Distance Teaching Universities (EADTU) workshop on Media, Methods and Technology.

ECVAM Workshop Report 33 (1999): Alternatives to the Use of Alternatives in Higher Education.

Reinhardt, A. (1995) New ways to learn. Byte 20 (3), 51-73.

van Wilgenburg, H. (1997). Computer simulations in education. In Animal Alternatives, Welfare and Ethics. Ed. L.F.M. van Zutphen & M. Balls), pp. 469-475. Amsterdam, The Netherlands: Elsevier.

Vervest, P. & Sherwood, P. (1992). A report for the Commission of the European Communities: Task Force Human Resources, Education Training and Youth. Technology Options for Distance Education.

Biografía

Henk van Wilgenburg capacitado como biólogo, es actualmente Jefe del Departamento de Farmacología de la Universidad de Amsterdam, Países Bajos. Desde que se dispuso de las primeras computadoras para la enseñanza, él ha estado realizando simulaciones por computadora, las cuales han reemplazado experimentos en animales en los cursos prácticos. Con el financiamiento de la Plataforma para Alternativas en los Países Bajos y de la Unión Europea, él y sus colegas han desarrollado Microlabs para Farmacólogos – Experimentos con animales sin animales experimentales. Esta aún creciente colección de alternativas está disponible a un precio de costo, solicitándola al autor.

Henk van Wilgenburg, PhD

Universidad de Amsterdam
Departamento de Farmacología, AMC J01 155
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Los Países Bajos

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