Πώς μαθαίνετε τον ανθρώπινο εγκέφαλο;

Το μυαλό μας μαθαίνει από την εμπειρία: να αντιμετωπίσει το περιβάλλον μας αλλάζει τη συμπεριφορά μας, αλλάζοντας το νευρικό μας σύστημα (Carlson, 2010). Παρά το γεγονός ότι είμαστε μακριά από γνωρίζοντας ακριβώς και σε όλα τα επίπεδα το καθένα από τα νευροχημικές και φυσικοί μηχανισμοί που εμπλέκονται σε αυτή τη διαδικασία, η διαφορετική πειραματική απόδειξη έχει συσσωρεύσει μια αρκετά εκτενή γνώση των μηχανισμών που εμπλέκονται στη διαδικασία της μάθησης ακόμα.

Ο εγκέφαλος αλλάζει σε όλη τη ζωή μας. συστατικό νευρώνες μπορούν να τροποποιηθούν οφείλεται σε διαφορετικές αιτίες: την ανάπτυξη, την κατάσταση κάποιου είδους εγκεφαλική βλάβη, έκθεση σε περιβαλλοντικούς διέγερση και κυρίως ως αποτέλεσμα της μάθησης (BNA, 2003).

Ευρετήριο

• 1 Βασικά χαρακτηριστικά της μάθησης του εγκεφάλου
• 2 Τύποι εγκεφαλικής μάθησης
  • 2.1 - Μη συσχετιστική μάθηση
  • 2.2 - Συνεργατική μάθηση
• 3 Νευροχημεία της εκμάθησης του εγκεφάλου
  • 3.1 Ενδυνάμωση και κατάθλιψη
• 4 Εξοικείωση και ευαισθητοποίηση
  • 4.1 Ιδιοκτησία
  • 4.2 Ευαισθητοποίηση
• 5 Εδραίωση της μάθησης στον εγκέφαλο
• 6 Αναφορές

Βασικά χαρακτηριστικά της μάθησης του εγκεφάλου

Η μάθηση είναι μια βασική διαδικασία που, μαζί με τη μνήμη, είναι ο κύριος τρόπος που τα ζωντανά όντα πρέπει να προσαρμοστούν στις επαναλαμβανόμενες αλλαγές στο περιβάλλον μας.

Χρησιμοποιούμε τον όρο μάθηση για να αναφερθούμε στο γεγονός ότι η εμπειρία παράγει αλλαγές στο νευρικό μας σύστημα (SN), που μπορεί να είναι μακράς διαρκείας και να συνεπάγεται τροποποίηση στο επίπεδο συμπεριφοράς (Morgado, 2005).

Οι ίδιες οι εμπειρίες αλλάζουν τον τρόπο με τον οποίο ο οργανισμός μας αντιλαμβάνεται, πράττει, σκέφτεται ή σχεδιάζει, μέσω της τροποποίησης του SN, αλλάζοντας τα κυκλώματα που συμμετέχουν σε αυτές τις διαδικασίες (Carlson, 2010).

Έτσι, ενώ το σώμα μας αλληλεπιδρά με το περιβάλλον, οι συναπτικές συνδέσεις στον εγκέφαλό μας υποβάλλονται σε αλλαγές, μπορεί να δημιουργήσει νέες συνδέσεις, ενίσχυσε εκείνους που είναι χρήσιμα στο ρεπερτόριο συμπεριφοράς μας ή εξαφανίζονται άλλοι που δεν είναι χρήσιμες ή αποτελεσματική (BNA, 2003).

Επομένως, αν η μάθηση έχει να κάνει με τις αλλαγές που συμβαίνουν στο νευρικό μας σύστημα ως αποτέλεσμα των εμπειριών μας, όταν αυτές οι αλλαγές είναι παγιωμένες, μπορούμε να μιλήσουμε για μνήμες. (Carlson, 2010). Η μνήμη είναι ένα φαινόμενο που συνάγεται από τις αλλαγές που συμβαίνουν στο SN και δίνει αίσθηση συνέχειας στη ζωή μας (Morgado, 2005).

Λόγω των πολλαπλών μορφών των συστημάτων μάθησης και της μνήμης, σήμερα πιστεύεται ότι η διαδικασία της μάθησης και η δημιουργία νέων αναμνήσεων εξαρτάται από τη συναπτική πλαστικότητα, ένα φαινόμενο μέσω του οποίου οι νευρώνες μεταβάλλουν την ικανότητά τους να επικοινωνούν μεταξύ τους (BNA, 2003 ).

Είδη της μάθησης του εγκεφάλου

Προτού περιγράψουμε τους μηχανισμούς του εγκεφάλου που εμπλέκονται στη μαθησιακή διαδικασία, θα πρέπει να χαρακτηρίσουμε τις διάφορες μορφές μάθησης, μέσα στις οποίες μπορούμε να διαφοροποιήσουμε τουλάχιστον δύο βασικούς τύπους μάθησης: τη μη συσχετιστική μάθηση και τη συσχετιστική μάθηση.

-Μη-συσχετιστική μάθηση

Η μη συσχετιστική μάθηση αναφέρεται στην αλλαγή στη λειτουργική απόκριση που συμβαίνει σε απόκριση στην παρουσίαση ενός μόνο ερέθισμα. Η μη συσχετιστική μάθηση με τη σειρά της μπορεί να είναι δύο τύπων: εξοικείωση ή ευαισθητοποίηση (Bear et al., 2008).

Ιδιοκτησία

Η επαναλαμβανόμενη παρουσίαση ενός ερεθίσματος προκαλεί μείωση της έντασης της απόκρισης σε αυτό (Bear et al., 2008).

Παράδειγμα: sΈζησα σε ένα σπίτι με μόνο ένα τηλέφωνο. Όταν κουδουνίζει, τρέχει για να απαντήσει στην κλήση, ωστόσο, κάθε φορά που κάνει, η κλήση είναι για ένα άλλο άτομο. Καθώς αυτό συμβαίνει επανειλημμένα, θα σταματήσετε να αντιδράτε στο τηλέφωνο και ίσως να σταματήσετε να το ακούτε (Bear κ.ά., 2008).

Ευαισθητοποίηση

Η παρουσίαση ενός νέου ή έντονου ερεθίσματος παράγει μια απόκριση με αυξημένο μέγεθος σε όλους τους επόμενους ερεθισμούς.

Παράδειγμα: suponga που περπατάει κατά μήκος ενός πεζοδρομίου ενός δρόμου καλά φωτισμένο τη νύχτα, και ξαφνικά ένα blackout συμβαίνει. Οποιοδήποτε νέο ή περίεργο ερέθισμα που εμφανίζεται, όπως τα βήματα της ακοής ή η θέαση των προβολέων ενός πλησιέστερου αυτοκινήτου, θα το αλλάξει. Το αισθητήριο ερέθισμα (blackout) οδήγησε σε μια ευαισθητοποίηση, η οποία εντείνει την απόκριση του σε όλους τους ακόλουθους ερεθισμούς (Bear κ.ά., 2008).

-Συνεργατική μάθηση

Αυτός ο τύπος μάθησης βασίζεται στη δημιουργία συνδέσμων μεταξύ διαφορετικών ερεθισμάτων ή γεγονότων. Στο πλαίσιο της μαθησιακής μάθησης μπορούμε να διακρίνουμε δύο υποτύπους: την κλασική προετοιμασία και την οργανική προετοιμασία (Bear et al., 2008).

Κλασική προετοιμασία

Σε αυτό το είδος της εκμάθησης της σύνδεσης μεταξύ ενός ερεθίσματος που προκαλεί μια απόκριση unconditioned (άνευ όρων απόκριση ή μορφοποιημένα απόκριση, RNC / RI), ρυθμισμένου ερεθίσματος ή (ENC / ΕΙ), και άλλα ερέθισμα που προκαλεί κανονικά θα συμβεί καμία απάντηση, κλιματισμό ερέθισμα (CS), η οποία θα απαιτήσει την κατάρτιση.

Η συνδυασμένη παρουσίαση της ΕΚ και της ΕΙ θα περιλαμβάνει την παρουσίαση της μαθησιακής απάντησης (κλινική ανταπόκριση, RC) στο εκπαιδευμένο ερέθισμα. Η κλινική μελέτη θα συμβεί μόνο εάν τα ερεθίσματα παρουσιάζονται ταυτόχρονα ή εάν η ΕΚ προηγείται του ENC σε πολύ μικρό χρονικό διάστημα (Bear et al., 2008).

Παράδειγμα: α Το ερέθισμα ENC / EC, στην περίπτωση των σκύλων, μπορεί να είναι ένα κομμάτι κρέατος. Κατά την απεικόνιση του κρέατος, τα σκυλιά θα εκπέμπουν απόκριση σιαλισμού (RNC / RI). Ωστόσο, αν ένας σκύλος παρουσιάζεται ως ερέθισμα, ο ήχος ενός κουδουνιού δεν θα παρουσιάσει κάποια απόκριση ειδικότερα. Αν παρουσιάσουμε ταυτόχρονα και τα δύο ερεθίσματα ή πρώτα τον ήχο του κουδουνιού (ΕΚ) και μετά το κρέας, μετά από μια επαναλαμβανόμενη εκπαίδευση. Ο ήχος θα είναι σε θέση να προκαλέσει την απόκριση της σιαλίτιδας, χωρίς να παρουσιάσει το κρέας. Υπάρχει συσχέτιση μεταξύ φαγητού και κρέατος. Ο ήχος (EC) είναι ικανός να προκαλέσει κλινική ανταπόκριση (RC), σιελόρροια.

Εργαλεία προετοιμασίας

Σε αυτό το είδος μάθησης, μαθαίνετε να συσχετίζετε μια απάντηση (κινητική πράξη) με ένα σημαντικό κίνητρο (ανταμοιβή). Για να συμβεί η οργάνωση της προετοιμασίας, είναι απαραίτητο το ερέθισμα ή η ανταμοιβή να συμβεί μετά την απόκριση του ατόμου.

Επιπλέον, τα κίνητρα θα αποτελέσουν επίσης σημαντικό παράγοντα. Από την άλλη πλευρά, μια συνθετική προετοιμασία θα συμβεί αν, αντί για ανταμοιβή, το άτομο αποκτά μια εξαφάνιση ενός διεγερτικού σθένος σθένους (Bear et al., 2008).

Παράδειγμα: sεισάγω ένα πεινασμένο αρουραίο σε ένα κιβώτιο με μοχλό που θα παρέχει τροφή, όταν εξερευνείτε το κουτί, ο αρουραίος θα πιέσει το μοχλό (ενεργεί το μοτέρ) και θα παρατηρήσει ότι το φαγητό εμφανίζεται (ανταμοιβή). Αφού εκτελέσετε αυτήν την ενέργεια πολλές φορές, ο αρουραίος θα συσχετίσει την πίεση του μοχλού με την λήψη τροφής. Επομένως, πατάτε το μοχλό μέχρι να κορεστεί (Bear κ.ά., 2008).

Νευροχημεία της εγκεφαλικής μάθησης

Ενδυνάμωση και κατάθλιψη

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, θεωρείται ότι η μάθηση και η μνήμη εξαρτώνται από τις διαδικασίες της συναπτικής πλαστικότητας.

Έτσι, διάφορες μελέτες έχουν δείξει ότι οι μαθησιακές διεργασίες (μεταξύ των οποίων περιγράφονται παραπάνω) και η μνήμη, οδηγούν σε αλλαγές στη συναπτική συνδεσιμότητα που μεταβάλλουν τη δύναμη και την ικανότητα επικοινωνίας μεταξύ νευρώνων.

Αυτές οι αλλαγές στη συνδεσιμότητα θα ήταν το αποτέλεσμα μοριακών και κυτταρικών μηχανισμών που ρυθμίζουν αυτή τη δραστηριότητα ως συνέπεια της διέγερσης και της αναστολής των νευρώνων που ρυθμίζουν τη δομική πλαστικότητα.

Έτσι ένα από τα κύρια χαρακτηριστικά των διεγερτικών και ανασταλτικών συνάψεις είναι το υψηλό επίπεδο μεταβλητότητας στη μορφολογία και σταθερότητα που εμφανίζεται ως αποτέλεσμα της δραστηριότητας και ο χρόνος του (Caroni et al., 2012).

Οι επιστήμονες που ειδικεύονται στον τομέα αυτό, αφορούσε συγκεκριμένα τις αλλαγές που συμβαίνουν σε μακροπρόθεσμη βάση συναπτική δύναμη, ως αποτέλεσμα των διεργασιών της μακροπρόθεσμης ενδυνάμωσης (LTP) - και μακροπρόθεσμα κατάθλιψη (DLP).

• Μακροπρόθεσμη ενδυνάμωση: αύξηση της συναπτικής αντοχής συμβαίνει ως αποτέλεσμα της διέγερσης ή της επαναλαμβανόμενης ενεργοποίησης της συναπτικής σύνδεσης. Επομένως, μια συνεπής απάντηση θα εμφανιστεί παρουσία του ερεθίσματος, όπως στην περίπτωση της ευαισθητοποίησης.
• Η μακροχρόνια κατάθλιψη (DLP): αύξηση της συναπτικής αντοχής συμβαίνει ως συνέπεια της απουσίας επαναλαμβανόμενης ενεργοποίησης της συναπτικής σύνδεσης. Επομένως, το μέγεθος της ανταπόκρισης στο ερέθισμα θα είναι μικρότερο ή ακόμη και μηδενικό. Θα μπορούσαμε να πούμε ότι συμβαίνει μια διαδικασία εξοικείωσης.

Ιδιοκτησία και ευαισθητοποίηση

Οι πρώτες πειραματικές μελέτες που ενδιαφέρονται για τον εντοπισμό των νευρωνικών αλλαγών που αποτελούν τη βάση της μάθησης και της μνήμης, χρησιμοποίησαν απλές μορφές μάθησης όπως η συνήθεια, η ευαισθητοποίηση ή η κλασική προετοιμασία..

Σε αυτό το σενάριο, ο Αμερικανός επιστήμονας Eric Kandel επικεντρώθηκε τις σπουδές του στο απλάδια ανάκληση αντανακλαστικό της Aplysia californica βασίζεται στην παραδοχή ότι οι νευρωνικές δομές είναι παρόμοιες μεταξύ αυτών και των υψηλότερων συστήματα.

Οι μελέτες αυτές παρείχε την πρώτη απόδειξη ότι η μνήμη και η μάθηση διαμεσολαβούνται από την πλαστικότητα των συναπτικών συνδέσεων μεταξύ των νευρώνων που εμπλέκονται στη συμπεριφορά, αποκαλύπτοντας ότι η μάθηση οδηγεί σε βαθιές δομικές αλλαγές που συνοδεύουν αποθήκευσης μνήμης (Mayford et al., 2012).

Kandel, όπως Ramon y Cajal, καταλήγει στο συμπέρασμα ότι συναπτικές συνδέσεις δεν είναι αμετάβλητος και ότι οι δομικές και / ή ανατομικές αλλαγές αποτελούν τη βάση της αποθήκευσης μνήμης (Mayford et al., 2012).

Στο πλαίσιο των νευροχημικών μηχανισμών της μάθησης, διαφορετικά γεγονότα θα γίνουν τόσο για εξοικείωση όσο και για ευαισθητοποίηση.

Ιδιοκτησία

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, η συνήθεια συνίσταται στη μείωση της έντασης της αντίδρασης, συνέπεια της επανειλημμένης παρουσίασης ενός ερέθισμα. Όταν ένα ερέθισμα γίνεται αντιληπτό από τον ευαίσθητο νευρώνα, δημιουργείται ένα διεγερτικό δυναμικό που επιτρέπει μια αποτελεσματική απόκριση.

Καθώς το ερέθισμα επαναλαμβάνεται, η διεγερτικού δυναμικού μειώνεται σταδιακά μέχρι αποτυγχάνει τελικά να υπερβεί το ελάχιστο όριο που είναι απαραίτητο εκκενώσεως για να δημιουργήσει ένα μετασυναπτικό δυναμικό δράσης, η οποία επιτρέπει τη σύσπαση των μυών.

Ο λόγος για τον οποίο μειώνεται αυτό το διεγερτικό δυναμικό οφείλεται στο γεγονός ότι, όταν το ερέθισμα επαναλαμβάνεται συνεχώς, παράγεται μια αυξανόμενη παραγωγή ιόντων καλίου (K⁺), που με τη σειρά του προκαλεί το κλείσιμο των καναλιών του ασβεστίου (Ca²⁺), η οποία εμποδίζει την είσοδο ιόντων ασβεστίου. Ως εκ τούτου, αυτή η διαδικασία παράγεται από μια μείωση στην απελευθέρωση του γλουταμικού (Mayford et al, 2012).

Ευαισθητοποίηση

Η ευαισθητοποίηση είναι μια πιο σύνθετη μορφή μάθησης από την εξοικείωση, στην οποία ένα έντονο ερέθισμα προκαλεί υπερβολική ανταπόκριση σε όλους τους επόμενους ερεθισμούς, ακόμη και εκείνους που προηγουμένως προκάλεσαν μικρή ή καθόλου απόκριση.

Παρά το γεγονός ότι είναι μια βασική μορφή μάθησης, έχει διαφορετικά στάδια, βραχυπρόθεσμα και μακροπρόθεσμα. Ενώ η βραχυπρόθεσμη ευαισθητοποίηση θα συνεπαγόταν γρήγορες και δυναμικές συναπτικές αλλαγές, η μακροπρόθεσμη ευαισθητοποίηση θα οδηγούσε σε μακροχρόνιες και σταθερές αλλαγές που θα προέκυπταν από βαθιές διαρθρωτικές αλλαγές.

Από αυτή την άποψη, με την παρουσία του ερεθίσματος ευαισθητοποιητή (έντονη ή νέα) θα υπάρξει μια απελευθέρωση γλουταμικού, όταν η ποσότητα που απελευθερώνεται από την προσυναπτική απόληξη είναι υπερβολική, αυτό θα ενεργοποιήσει τους μετασυναπτικούς υποδοχείς ΑΜΡΑ,.

Αυτό θα επιτρέψει την είσοδο των Na2 + στο μετασυναπτικό νευρώνα επιτρέποντας εκπόλωση της και η απελευθέρωση των υποδοχέων NMDA, η οποία μέχρι στιγμής είχαν μπλοκαριστεί από ιόντα Mg2 +, τα δύο γεγονότα επιτρέπουν μια μαζική εισροή Ca2 + στο μετασυναπτικό νευρώνα.

Εάν παρουσιάζεται το ερέθισμα ευαισθητοποιητής συνεχώς θα προκαλέσει μια επίμονη αύξηση στην είσοδο του Ca2 +, τα οποία ενεργοποιούν διαφορετικές κινάσες, που οδηγεί στην εφαρμογή της πρώιμης έκφρασης των γενετικών παραγόντων και την πρωτεϊνική σύνθεση. Όλα αυτά θα οδηγήσουν σε μακροπρόθεσμες διαρθρωτικές αλλαγές.

Επομένως, η θεμελιώδης διαφορά μεταξύ των δύο διαδικασιών είναι στη σύνθεση πρωτεϊνών. Στην πρώτη από αυτές, σε βραχυπρόθεσμη συνειδητοποίηση, η δράση της δεν είναι απαραίτητη για να συμβεί.

Εν τω μεταξύ, σε μακροπρόθεσμη βάση ευαισθητοποίηση είναι επιτακτικό ότι η σύνθεση πρωτεΐνης συμβαίνει για διαρκή και σταθερή αλλαγές που αποσκοπούν στο σχηματισμό και τη διατήρηση της νέας μάθησης συμβαίνουν.

Ενίσχυση της μάθησης στον εγκέφαλο

Η μάθηση και η μνήμη είναι το αποτέλεσμα διαρθρωτικών αλλαγών που συμβαίνουν ως αποτέλεσμα της συναπτικής πλαστικότητας. Για να πραγματοποιηθούν αυτές οι διαρθρωτικές αλλαγές, είναι απαραίτητο να διατηρηθεί η διαδικασία μακροχρόνιας ενδυνάμωσης ή εδραίωσης της συναπτικής δύναμης..

Όπως και στην επαγωγή μακροπρόθεσμης ευαισθητοποίησης, είναι απαραίτητο τόσο η σύνθεση πρωτεϊνών όσο και η έκφραση γενετικών παραγόντων που θα οδηγήσουν σε διαρθρωτικές αλλαγές. Για να συμβούν αυτά τα γεγονότα, πρέπει να πραγματοποιηθεί μια σειρά μοριακών παραγόντων:

• Η επίμονη αύξηση είσοδο του Ca2 + στο τερματικό θα ενεργοποιήσει διαφορετικές κινάσες, με αποτέλεσμα κατά την εφαρμογή της πρώιμης έκφρασης των γενετικών παραγόντων και την πρωτεϊνική σύνθεση η οποία θα έχει ως αποτέλεσμα την επαγωγή νέων υποδοχέων ΑΜΡΑ που πρόκειται να εισαχθεί στην μεμβράνης και να διατηρήσει το PLP.

Αυτά τα μοριακά συμβάντα θα έχουν ως αποτέλεσμα την αλλοίωση του μεγέθους και του δενδριτικού σχήματος, που θα είναι ικανά να δώσουν αυξήσεις ή μειώσεις στον αριθμό των δενδριτικών σπονδύλων ορισμένων περιοχών.

Εκτός από αυτές τις εντοπισμένες αλλαγές, η τρέχουσα έρευνα έχει δείξει ότι οι αλλαγές συμβαίνουν και σε παγκόσμιο επίπεδο, καθώς ο εγκέφαλος λειτουργεί ως ενιαίο σύστημα.

Επομένως, αυτές οι δομικές αλλαγές αποτελούν τη βάση της μάθησης, επιπλέον, όταν αυτές οι αλλαγές τείνουν να υπομείνουν με την πάροδο του χρόνου, θα μιλάμε από τη μνήμη.

Αναφορές

1. (2008). Στην ένωση Β. Ν. & ΒΝΑ, Νευροεπιστήμες Η επιστήμη του εγκεφάλου. Εισαγωγή για νέους φοιτητές. Λίβερπουλ.
2. Bear, Μ., Connors, Β., & Paradiso, Μ. (2008). Νευροεπιστήμη: εξερεύνηση του εγκεφάλου. Φιλαδέλφεια: Lippincott Wiliams & Wilkings.
3. Caroni, Ρ., Donato, F., & Muller, D. (2012). Δομική πλαστικότητα κατά την εκμάθηση: ρύθμιση και λειτουργίες. Φύση, 13, 478-490.
4. Θεμελιώδη στοιχεία της φυσιολογίας της συμπεριφοράς. (2010). Στο N. Carlson. Μαδρίτη: Pearson.
5. Mayford, Μ., Siegelbaum, S.A., & Kandel, Ε.Ρ. (s.f.). Συνάψεις και αποθήκευση μνήμης.
6. Morgado, L. (2005). Η ψυχοβιολογία της μάθησης και της μνήμης: βασικές αρχές και πρόσφατες εξελίξεις. Rev Neurol, 40(5), 258-297.