Ako sa naučíte ľudský mozog?



Náš mozog sa učí zo skúseností: čeliť nášmu prostrediu mení naše správanie prostredníctvom modifikácie nášho nervového systému (Carlson, 2010). Hoci sme stále ďaleko od toho, aby sme vedeli presne a na všetkých úrovniach každý z neurochemických a fyzikálnych mechanizmov zapojených do tohto procesu, rôzne experimentálne dôkazy nahromadili pomerne široké vedomosti o mechanizmoch zapojených do procesu učenia..

Mozog sa mení počas nášho života. Neuróny, ktoré ho tvoria, môžu byť modifikované ako dôsledok rôznych príčin: vývoja, utrpenia určitého typu poranenia mozgu, vystavenia environmentálnej stimulácii a v podstate ako dôsledok učenia (BNA, 2003).

index

  • 1 Základné charakteristiky učenia sa mozgu
  • 2 Typy učenia mozgu
    • 2.1 - Nezdružené učenie
    • 2.2 - Asociatívne učenie
  • 3 Neurochémia učenia mozgu
    • 3.1 Posilnenie a depresia
  • 4 Návyky a povedomie
    • 4.1 Návyk
    • 4.2 Senzibilizácia
  • 5 Konsolidácia učenia v mozgu
  • 6 Referencie

Základné charakteristiky učenia sa mozgu

Učenie je základným procesom, ktorý je spolu s pamäťou hlavným prostriedkom, ktorý musia živé bytosti prispôsobiť opakujúcim sa zmenám v našom prostredí.

Termín učenie poukazujeme na skutočnosť, že skúsenosti prinášajú zmeny v našom nervovom systéme (SN), ktoré môžu byť dlhodobé a zahŕňajú modifikáciu na úrovni správania (Morgado, 2005).

Skúsenosti samotné menia spôsob, akým náš organizmus vníma, koná, premýšľa alebo plánuje, prostredníctvom modifikácie SN, meniacich sa okruhov, ktoré sa podieľajú na týchto procesoch (Carlson, 2010).

Týmto spôsobom súčasne s tým, že náš organizmus interaguje s prostredím, synaptické spojenia nášho mozgu prechádzajú zmenami, vytvoria sa nové spojenia, posilnia sa tie, ktoré sú užitočné v našom behaviorálnom repertoári, alebo zmiznú iné, ktoré nie sú užitočné alebo účinné (BNA, 2003).

Preto, ak má učenie čo do činenia so zmenami, ku ktorým dochádza v našom nervovom systéme v dôsledku našich skúseností, keď sú tieto zmeny konsolidované, môžeme hovoriť o spomienkach. (Carlson, 2010). Pamäť je fenomén odvodený zo zmien, ktoré sa vyskytujú v SN a dáva zmysel pre naše životy (Morgado, 2005).

Vzhľadom na viac foriem učenia a pamäťových systémov sa v súčasnosti predpokladá, že proces učenia a vytváranie nových spomienok závisí od synaptickej plasticity, fenoménu, prostredníctvom ktorého neuróny menia svoju schopnosť navzájom komunikovať (BNA, 2003). ).

Typy učenia mozgu

Pred popisom mozgových mechanizmov zapojených do procesu učenia bude potrebné charakterizovať rôzne formy učenia, v rámci ktorých môžeme rozlišovať aspoň dva základné typy učenia: nezdružené učenie a asociatívne učenie.

-Nezdružené učenie

Non-asociatívne učenie sa vzťahuje na zmenu funkčnej odozvy, ktorá sa vyskytuje ako odpoveď na prezentáciu jediného stimulu. Asociatívne učenie môže mať dva typy: návyky alebo senzibilizácia (Bear et al., 2008).

habituation

Opakovaná prezentácia podnetu vedie k poklesu intenzity reakcie na ňu (Bear et al., 2008).

Príklad: sŽil som v dome len s jedným telefónom. Keď zazvoní, spustí hovor, ale zakaždým, keď to urobí, je hovor určený pre inú osobu. Keďže k tomu dochádza opakovane, prestanete reagovať na telefón a môžete ho dokonca zastaviť (Bear et al., 2008).

senzibilizácie

Prezentácia nového alebo intenzívneho stimulu vyvoláva odozvu so zvýšenou veľkosťou všetkých nasledujúcich stimulov.

Príklad: suponga, ktorý chodí po chodníku ulice dobre osvetlenej v noci a zrazu nastane výpadok prúdu. Akýkoľvek nový alebo podivný podnet, ktorý sa objaví, ako napríklad počúvanie krokov alebo sledovanie svetlometov auta, sa zmení. Senzorický podnet (zatemnenie) vyvolal senzibilizáciu, ktorá zintenzívnila reakciu na všetky nasledujúce podnety (Bear et al., 2008).

-Asociatívne učenie

Tento typ vzdelávania je založený na vytvorení asociácií medzi rôznymi podnetmi alebo udalosťami. V rámci asociatívneho učenia môžeme rozlišovať dva podtypy: klasické kondicionovanie a inštrumentálne podmieňovanie (Bear et al., 2008).

Klasická klimatizácia

Pri tomto type učenia dôjde k asociácii medzi podnetom, ktorý vyvoláva odpoveď (nepodmienená odpoveď alebo nepodmienečná odpoveď, RNC / RI), nepodmienený alebo nepodmienený stimul (ENC / EI) a ďalší stimul, ktorý normálne nevyvoláva odpoveď. podmieneného stimulu (ES), čo si bude vyžadovať školenie.

Párová prezentácia EK a EI bude zahŕňať prezentáciu naučenej odozvy (podmienenej reakcie, RC) trénovanému stimulu. Kondicionovanie nastane iba vtedy, ak sú stimuly prezentované súčasne alebo ak EC predchádza ENC vo veľmi krátkom časovom intervale (Bear et al., 2008).

Príklad: a Podnetom ENC / ES v prípade psov môže byť kus mäsa. Po vizualizácii mäsa vydajú psi reakciu na slinenie (RNC / RI). Ak je však pes prezentovaný ako podnet, zvuk zvonka nebude predstavovať žiadnu odozvu. Ak prezentujeme obidva stimuly súčasne alebo najprv zvuk zvončeka (EC) a potom mäso po opakovanom tréningu. Zvuk bude schopný vyvolať reakciu slinenia bez toho, aby mäso predstavoval. Existuje spojenie medzi jedlom a mäsom. Zvuk (EC) je schopný vyvolať podmienenú reakciu (RC), slinenie.

Prístrojové kondicionovanie

Pri tomto type učenia sa naučíte spájať odpoveď (motorický akt) s významným stimulom (odmenu). Aby nastalo inštrumentálne kondicionovanie, je nevyhnutné, aby stimuly alebo odmeny nastali po odpovedi jednotlivca.

Okrem toho bude dôležitým faktorom aj motivácia. Na druhej strane, inštrumentálne kondicionovanie tiež nastane, ak namiesto odmeny jednotlivec získa zmiznutie averzívneho valenčného stimulu (Bear et al., 2008).

Príklad: sZavádzam hladného potkana v krabici s pákou, ktorá bude poskytovať jedlo, pri skúmaní krabice potkan stlačí páku (akt motor) a zistí, že sa objaví jedlo (odmena). Po viacnásobnom vykonaní tohto úkonu potkan spojí tlak páky so získaním potravy. Preto stlačíte páčku, až kým nie je nasýtená (Bear et al., 2008).

Neurochémia učenia mozgu

Posilnenie a depresia

Ako sme už spomínali, predpokladá sa, že učenie a pamäť závisia od procesov synaptickej plasticity.

Rôzne štúdie teda ukázali, že procesy učenia (medzi ktorými sú tie opísané vyššie) a pamäť, vedú k zmenám v synaptickej konektivite, ktoré menia silu a komunikačnú kapacitu medzi neurónmi..

Tieto zmeny v konektivite by boli výsledkom molekulárnych a bunkových mechanizmov, ktoré regulujú túto aktivitu ako dôsledok excitácie a inhibície neurónov, ktorá reguluje štrukturálnu plasticitu.

Jednou z hlavných charakteristík excitačných a inhibičných synapsií je teda vysoká úroveň variability v ich morfológii a stabilite, ku ktorej dochádza v dôsledku ich aktivity a času (Caroni et al., 2012).

Vedci, ktorí sa špecializujú na túto oblasť, sa osobitne zaujímajú o dlhodobé zmeny synaptickej sily, ako dôsledok procesov dlhodobého posilnenia (PLP) a dlhodobej depresie (DLP)..

  • Dlhodobé splnomocnenieZvýšenie synaptickej sily nastáva v dôsledku stimulácie alebo opakovanej aktivácie synaptického spojenia. Preto sa v prítomnosti stimulu objaví konzistentná reakcia, ako v prípade senzibilizácie.
  • Dlhodobá depresia (DLP)Zvýšenie synaptickej sily nastáva v dôsledku neprítomnosti opakovanej aktivácie synaptického spojenia. Preto bude rozsah reakcie na podnet menší alebo dokonca nulový. Dalo by sa povedať, že nastáva proces návyku.

Návyky a povedomie

Prvé experimentálne štúdie, ktoré sa zaujímali o identifikáciu zmien neurónov, ktoré sú základom učenia a pamäti, využívali jednoduché formy učenia, ako je návyk, senzibilizácia alebo klasické kondicionovanie..

V tejto panoráme americký vedec Eric Kandel zameral svoje štúdie na reflex odbočenia vetvy Aplysia Califórnica, vychádzajúc z predpokladu, že neurónové štruktúry sú medzi týmito a nadradenými systémami analogické..

Tieto štúdie poskytli včasný dôkaz, že pamäť a učenie sú sprostredkované plasticitou synaptických spojení medzi neurónmi, ktoré sa zúčastňujú na správaní, čo odhaľuje, že učenie vedie k hlbokým štrukturálnym zmenám, ktoré sprevádzajú ukladanie pamäte (Mayford et al. al., 2012).

Kandel, podobne ako Ramón y Cajal, dospel k záveru, že synaptické spojenia nie sú nemenné a že štrukturálne a / alebo anatomické zmeny sú základom pamäťového ukladania (Mayford et al., 2012).

V kontexte neurochemických mechanizmov učenia sa odohrávajú rôzne udalosti tak pre návyky, ako aj pre senzibilizáciu.

habituation

Ako sme už uviedli, návyk spočíva v znížení intenzity odozvy, v dôsledku opakovanej prezentácie stimulu. Keď je senzitívny neurón vnímaný ako stimul, vytvára sa excitačný potenciál, ktorý umožňuje účinnú reakciu.

Keď sa stimul opakuje, excitačný potenciál sa progresívne znižuje, až kým nakoniec nedosiahne minimálnu prahovú hodnotu výboja potrebnú na vytvorenie postsynaptického akčného potenciálu, ktorý umožňuje kontrakciu svalu..

Dôvod, prečo tento excitačný potenciál klesá, je spôsobený tým, že keď sa podnet neustále opakuje, produkuje sa zvyšujúci sa objem draslíkových iónov (K+), čo zase vedie k uzavretiu vápnikových kanálov (Ca2+), ktorý zabraňuje vstupu iónov vápnika. Tento proces je teda spôsobený znížením uvoľňovania glutamátu (Mayford et al, 2012)..

senzibilizácie

Senzibilizácia je komplexnejšia forma učenia ako návyku, pri ktorej intenzívny podnet produkuje prehnanú reakciu na všetky nasledujúce podnety, dokonca aj tie, ktoré predtým spôsobili malú alebo žiadnu reakciu..

Napriek tomu, že je základnou formou vzdelávania, má v krátkodobom i dlhodobom horizonte rôzne štádiá. Hoci krátkodobá senzibilizácia by zahŕňala rýchle a dynamické synaptické zmeny, dlhodobá senzibilizácia by viedla k dlhodobým a stabilným zmenám vyplývajúcim z hlbokých štrukturálnych zmien..

V tomto zmysle sa v prítomnosti senzibilizačného stimulu (intenzívneho alebo nového) objaví uvoľňovanie glutamátu, keď množstvo uvoľnené presynaptickým terminálom je nadmerné, aktivuje postsynaptické AMPA receptory..

Táto skutočnosť umožní vstup Na2 + do postsynaptického neurónu, ktorý umožní jeho depolarizáciu, ako aj uvoľnenie receptorov NMDA, ktoré boli doteraz blokované iónmi Mg2 +, pričom obe udalosti umožnia masívny prítok Ca2 + do postsynaptického neurónu..

Ak je senzibilizačný podnet prezentovaný kontinuálne, spôsobí trvalý nárast vstupu Ca2 +, ktorý aktivuje rôzne kinázy, čo vedie k začiatku skorej expresie genetických faktorov a syntéze proteínov. To všetko povedie k dlhodobým štrukturálnym zmenám.

Preto je základný rozdiel medzi oboma procesmi v syntéze proteínov. V prvom z nich, v krátkodobom vedomí, jeho činnosť nie je potrebná na to, aby k nemu došlo.

Z dlhodobého hľadiska je nevyhnutné uvedomiť si, že je potrebné vytvoriť syntézu proteínov, aby sa vytvorili trvalé a stabilné zmeny, ktoré majú za cieľ vytvorenie a udržiavanie nových poznatkov..

Konsolidácia učenia v mozgu

Učenie a pamäť sú výsledkom štrukturálnych zmien, ku ktorým dochádza v dôsledku synaptickej plasticity. Aby sa uskutočnili tieto štrukturálne zmeny, je potrebné zachovať proces dlhodobej potenciácie alebo konsolidácie synaptickej sily..

Rovnako ako pri indukcii dlhodobej senzibilizácie, je potrebné aj syntézu proteínov, ako aj expresiu genetických faktorov, ktoré povedú k štrukturálnym zmenám. Aby sa tieto udalosti vyskytli, musí sa uskutočniť rad molekulárnych faktorov: \ t

  • Pretrvávajúci nárast vstupu Ca2 + do terminálu aktivuje rôzne kinázy, čo vedie k začiatku skorej expresie genetických faktorov a syntéze proteínov, ktoré povedú k indukcii nových receptorov AMPA, ktoré budú vložené do receptora. membránu a bude udržiavať PLP.

Tieto molekulárne udalosti budú mať za následok zmenu veľkosti a dendritického tvaru, pričom budú schopné zvýšiť alebo znížiť počet dendritických spinov určitých zón..

Okrem týchto lokálnych zmien súčasný výskum ukázal, že zmeny sa vyskytujú aj globálne, pretože mozog funguje ako jednotný systém.

Tieto štrukturálne zmeny sú preto základom učenia sa navyše, keď tieto zmeny majú tendenciu vydržať časom, budeme hovoriť z pamäte.

referencie

  1. (2008). V B. N. Association, & BNA, Neurovedy. Veda o mozgu. Úvod pre mladých študentov. Liverpool.
  2. Bear, M., Connors, B., & Paradiso, M. (2008). Neuroscience: skúmanie mozgu. Philadelphia: Lippincott Wiliams & Wilkings.
  3. Caroni, P., Donato, F., & Muller, D. (2012). Štrukturálna plasticita pri učení: regulácia a funkcie. Príroda, 13, 478-490.
  4. Základy fyziológie správania. (2010). V N. Carlson. Madrid: Pearson.
  5. Mayford, M., Siegelbaum, S.A., & Kandel, E. R. (s.f.). Synapsy a pamäťové úložisko.
  6. Morgado, L. (2005). Psychobiológia učenia a pamäti: základy a nedávne pokroky. Rev. Neurol, 40(5), 258-297.