Jak se učíte lidskému mozku?



Náš mozek se učí ze zkušeností: čelit našemu životnímu prostředí mění naše chování prostřednictvím modifikace našeho nervového systému (Carlson, 2010). Ačkoli jsme stále daleko od toho, abychom věděli přesně a na všech úrovních každý z neurochemických a fyzických mechanismů zapojených do tohoto procesu, různé experimentální důkazy shromáždily poměrně široké znalosti o mechanismech zapojených do procesu učení..

Mozek se během našeho života mění. Neurony, které jej tvoří, mohou být modifikovány v důsledku různých příčin: vývoje, utrpení nějakého typu poranění mozku, vystavení vlivům prostředí a v zásadě jako důsledek učení (BNA, 2003).

Index

  • 1 Základní charakteristiky učení mozku
  • 2 Typy učení mozku
    • 2.1 - Nezdružené učení
    • 2.2 - Asociativní učení
  • 3 Neurochemie učení mozku
    • 3.1 Posílení postavení a deprese
  • 4 Návštěva a povědomí
    • 4.1 Návyk
    • 4.2 Senzibilizace
  • 5 Konsolidace učení v mozku
  • 6 Odkazy

Základní charakteristika učení mozku

Učení je základním procesem, který je spolu s pamětí hlavním prostředkem, který musí živé bytosti přizpůsobit opakujícím se změnám v našem prostředí..

Používáme termín učení, abychom odkazovali na skutečnost, že zkušenosti přinášejí změny v našem nervovém systému (SN), které mohou být dlouhodobé a zahrnují modifikaci na úrovni chování (Morgado, 2005).

Zkušenosti samy mění způsob, jakým náš organismus vnímá, jedná, myslí nebo plánuje, prostřednictvím modifikace SN, měnících obvody, které se na těchto procesech podílejí (Carlson, 2010).

Tak, zatímco naše tělo v interakci s prostředím, synaptické spojení v našem mozku projít změnami, může navázat žádná nová spojení, posílil ty, které jsou užitečné v našem repertoáru chování nebo zmizet další, které nejsou užitečné, ani efektivní (BNA, 2003).

Pokud tedy učení souvisí se změnami, ke kterým dochází v našem nervovém systému v důsledku našich zkušeností, když tyto změny jsou konsolidovány, můžeme hovořit o vzpomínkách. (Carlson, 2010). Paměť je fenomén odvozený od těch změn, které se vyskytují v SN a dává smysl pro naše životy (Morgado, 2005).

Vzhledem k mnoha forem učení a paměti systémů, v současné době předpokládá, že proces učení a tvorba nových pamětí závisí na synaptické plasticity, což je jev, jehož prostřednictvím neuronů změnit jejich schopnost komunikace mezi nimi (BNA, 2003 ).

Typy učení mozku

Před popisem mozkových mechanismů zapojených do procesu učení bude nutné charakterizovat různé formy učení, v rámci kterých můžeme rozlišovat alespoň dva základní typy učení: ne-asociativní učení a asociativní učení.

-Nezdružené učení

Non-asociativní učení označuje změnu funkční odezvy, která se vyskytuje v reakci na prezentaci jediného stimulu. Non-asociativní učení může zase být dvou typů: habituace nebo senzibilizace (Bear et al., 2008).

Návyk

Opakovaná prezentace podnětu vede ke snížení intenzity reakce na něj (Bear et al., 2008).

Příklad: sŽil jsem v domě jen s jedním telefonem. Když zazvoní, spustí volání, ale pokaždé, když to udělá, je volání pro jinou osobu. Vzhledem k tomu, že k tomu dochází opakovaně, přestanete na telefon reagovat a můžete jej dokonce přestat poslouchat (Bear et al., 2008).

Senzibilizace

Prezentace nového nebo intenzivního podnětu vyvolá odpověď se zvýšenou velikostí všech následujících podnětů.

Příklad: suponga, který chodí po chodníku ulice dobře osvětlené v noci a najednou dojde k výpadku proudu. Změní se jakýkoliv nový nebo podivný podnět, který se objeví, jako např. Slyšení kroků nebo pozorování světlometů auta. Senzorický podnět (zatemnění) vyvolal senzibilizaci, která zesiluje její reakci na všechny následující podněty (Bear et al., 2008).

-Asociativní učení

Tento typ učení je založen na založení asociací mezi různými podněty nebo událostmi. V rámci asociativního učení můžeme rozlišit dva podtypy: klasické kondicionování a instrumentální kondici (Bear et al., 2008).

Klasická klimatizace

V tomto typu učení vztah mezi podnět, který vyvolává reakci nepodmíněný (nepodmíněný odpovědi nebo nepodmíněného reakce, RNC / RI), nepodmíněného stimulu nebo (ENC / EI), a další podnět, který obvykle způsobuje nedojde k žádné odpovědi, podmíněného stimulu (ES), který bude vyžadovat školení.

Párová prezentace EC a EI bude zahrnovat prezentaci naučené odezvy (podmíněné reakce, RC) trénovanému stimulu. Kondicionování nastane pouze tehdy, pokud jsou stimuly prezentovány současně nebo pokud EC předchází ENC ve velmi krátkém časovém intervalu (Bear et al., 2008).

Příklad: a Podnětem ENC / ES v případě psů může být kus masa. Po vizualizaci masa psi vydají reakci na slinění (RNC / RI). Pokud je však pes prezentován jako podnět, zvuk zvonku nebude představovat žádnou reakci. Pokud budeme prezentovat oba stimuly současně nebo nejdříve zvuk zvonku (EC) a pak masa, po opakovaném tréninku. Zvuk bude schopen vyvolat reakci slinění, aniž by maso předložil. Existuje souvislost mezi jídlem a masem. Zvuk (EC) je schopen vyvolat podmíněnou reakci (RC), slinění.

Instrumentální úprava

V tomto typu učení se naučíte spojit odpověď (motorický akt) s významným podnětem (odměnou). Aby došlo k instrumentální kondici, je nutné, aby se podnět nebo odměna objevily po reakci jednotlivce.

Důležitým faktorem bude také motivace. Na druhé straně, instrumentální kondicionování nastane také tehdy, pokud místo odměny získá jednotlivec zmizení averzivního valenčního stimulu (Bear et al., 2008).

Příklad: sZavedu hladovou krysu v krabici s pákou, která bude poskytovat potravu, při zkoumání krabice potkan stiskne páku (akt motor) a pozoruje, že se objeví jídlo (odměna). Po provedení této akce vícekrát krysa spojí tlak páky se získáním potravy. Proto páku stisknete, dokud se neusadí (Bear et al., 2008).

Neurochemie učení mozku

Posílení a deprese

Jak jsme se zmínili dříve, má se za to, že učení a paměť závisí na procesech synaptické plasticity.

Různé studie tedy ukázaly, že procesy učení (mezi kterými jsou ty popsané výše) a paměť, vedou ke změnám v synaptické konektivitě, které mění sílu a komunikační kapacitu mezi neurony..

Tyto změny v konektivitě by byly výsledkem molekulárních a buněčných mechanismů, které regulují tuto aktivitu jako důsledek excitace a inhibice neuronů, která reguluje strukturní plasticitu.

Jednou z hlavních charakteristik excitačních a inhibičních synapsí je tedy vysoká míra variability v jejich morfologii a stabilitě, ke které dochází v důsledku jejich aktivity a času (Caroni et al., 2012).

Vědci specializující se na tuto oblast se konkrétně zajímají o dlouhodobé změny synaptické síly v důsledku procesů dlouhodobého posilování (PLP) a dlouhodobé deprese (DLP)..

  • Dlouhodobé zmocnění: ke zvýšení synaptické síly dochází v důsledku stimulace nebo opakované aktivace synaptického spojení. Proto se v přítomnosti stimulu objeví konzistentní odezva, jako v případě senzibilizace.
  • Dlouhodobá deprese (DLP): ke zvýšení synaptické síly dochází v důsledku absence opakované aktivace synaptického spojení. Proto bude velikost odezvy na podnět menší nebo dokonce nulová. Dalo by se říci, že nastává proces návyku.

Návštěva a povědomí

První experimentální studie zajímající se o identifikaci neuronálních změn, které jsou základem učení a paměti, využívaly jednoduché formy učení, jako je návyk, senzibilizace nebo klasické kondicionování..

V tomto scénáři je americký vědec Eric Kandel zaměřil své studie o žaberní zatažení reflex Aplysia californica založený na předpokladu, že nervové struktury jsou podobné mezi nimi a vyšší systémy.

Tyto studie za předpokladu, že první důkaz, že paměť a učení jsou zprostředkovány plasticitě synaptických spojení mezi neurony se podílejí na chování, odhaluje, že učení vede k hlubokým strukturálních změn, které doprovázejí dat uložených v paměti (Mayford et al., 2012).

Kandel, podobně jako Ramón y Cajal, dochází k závěru, že synaptické spojení není neměnné a že strukturální a / nebo anatomické změny jsou základem pro ukládání paměti (Mayford et al., 2012).

V kontextu neurochemických mechanismů učení proběhnou různé události jak pro návyky, tak pro senzibilizaci.

Návyk

Jak jsme zmínili dříve, návyk spočívá ve snížení intenzity odezvy, v důsledku opakované prezentace podnětu. Když je citlivost vnímána citlivým neuronem, vzniká excitační potenciál, který umožňuje účinnou reakci.

S opakováním stimulu se excitační potenciál progresivně snižuje, dokud konečně nepřesáhne minimální práh vybití nezbytný pro generování postsynaptického akčního potenciálu, který umožňuje stahovat svaly..

Důvod, proč se tento excitační potenciál snižuje, je dán tím, že když je podnět neustále opakován, vzniká vzrůstající produkce iontů draslíku (K+), což zase vede k uzavření vápníkových kanálů (Ca2+), který zabraňuje vstupu vápenatých iontů. Tento proces je tedy způsoben snížením uvolňování glutamátu (Mayford et al, 2012)..

Senzibilizace

Senzibilizace je komplexnější forma učení než návyk, ve kterém intenzivní podnět produkuje přehnanou odezvu na všechny následující podněty, dokonce i ty, které dříve způsobily malou nebo žádnou reakci..

Navzdory tomu, že se jedná o základní formu vzdělávání, má v krátkodobém i dlouhodobém horizontu různé etapy. Zatímco krátkodobá senzibilizace by zahrnovala rychlé a dynamické synaptické změny, dlouhodobá senzibilizace by vedla k dlouhodobým a stabilním změnám vyplývajícím z hlubokých strukturálních změn..

V tomto smyslu, v přítomnosti senzibilizujícího stimulu (intenzivního nebo nového) dojde k uvolnění glutamátu, když množství uvolněné presynaptickým terminálem je nadměrné, aktivuje postsynaptické AMPA receptory..

Tato skutečnost umožní vstup Na2 + do postsynaptického neuronu umožňujícího jeho depolarizaci, stejně jako uvolnění receptorů NMDA, které byly doposud blokovány ionty Mg2 +, obě události umožní masivní příliv Ca2 + do postsynaptického neuronu.

Pokud je senzibilizující podnět prezentován kontinuálně, způsobí trvalé zvýšení vstupu Ca2 +, které aktivuje různé kinázy, což vede k počátku časné exprese genetických faktorů a syntéze proteinů. To vše povede k dlouhodobým strukturálním změnám.

Proto je základní rozdíl mezi oběma procesy v syntéze proteinů. V prvním z nich, v krátkodobém povědomí, není jeho činnost nutná k tomu, aby se uskutečnila.

Z dlouhodobého hlediska je nezbytné uvědomit si, že je třeba vytvořit syntézu bílkovin, aby se vytvořily trvalé a stabilní změny, které mají za cíl vytvoření a udržení nových poznatků..

Konsolidace učení v mozku

Učení a paměť jsou výsledkem strukturálních změn, ke kterým dochází v důsledku synaptické plasticity. Aby se tyto strukturální změny uskutečnily, je nutné zachovat proces dlouhodobé potenciace nebo konsolidace synaptické síly..

Stejně jako v indukci dlouhodobé senzibilizace je nutné jak syntézu proteinů, tak expresi genetických faktorů, které povedou ke strukturálním změnám. Aby tyto události nastaly, musí být provedena řada molekulárních faktorů:

  • Trvalý nárůst vstupu Ca2 + do terminálu aktivuje různé kinázy, což vede ke vzniku časné exprese genetických faktorů a syntéze proteinů, které povedou k indukci nových receptorů AMPA, které budou vloženy do buněk. membránu a bude udržovat PLP.

Tyto molekulární události budou mít za následek změnu velikosti a dendritického tvaru, přičemž budou schopny zvýšit nebo snížit počet dendritických páteří určitých zón.

Kromě těchto lokalizovaných změn, současný výzkum ukázal, že změny také nastanou globálně, protože mozek funguje jako jednotný systém.

Tyto strukturální změny jsou proto základem učení, navíc, když tyto změny mají tendenci vytrvat v průběhu času, budeme mluvit z paměti.

Odkazy

  1. (2008). V asociaci B. N. & BNA, Neurovědy Věda o mozku. Úvod pro mladé studenty. Liverpool.
  2. Bear, M., Connors, B., & Paradiso, M. (2008). Neuroscience: zkoumání mozku. Philadelphia: Lippincott Wiliams & Wilkings.
  3. Caroni, P., Donato, F., & Muller, D. (2012). Strukturální plasticita při učení: regulace a funkce. Nature, 13, 478-490.
  4. Základy fyziologie chování. (2010). V N. Carlsonovi. Madrid: Pearson.
  5. Mayford, M., Siegelbaum, S.A., & Kandel, E. R. (s.f.). Synapsy a paměťové úložiště.
  6. Morgado, L. (2005). Psychobiologie učení a paměti: základy a nedávné pokroky. Rev. Neurol, 40(5), 258-297.