AKO SA UČÍ ĽUDSKÝ MOZOG? - NEUROPSYCHOLOGY - 2024

Náš mozog sa učí zo skúseností: čeliť nášmu prostrediu mení naše správanie prostredníctvom zmeny nášho nervového systému (Carlson, 2010). Napriek tomu, že ešte stále zďaleka nevieme presne a na všetkých úrovniach každý z neurochemických a fyzikálnych mechanizmov, ktoré sa zúčastňujú na tomto procese, rôzne experimentálne dôkazy zhromaždili pomerne rozsiahle znalosti o mechanizmoch zapojených do procesu učenia.

Mozog sa mení počas celého nášho života. Neuróny, ktoré ho tvoria, sa môžu modifikovať v dôsledku rôznych príčin: vývoj, trpenie nejakým typom poškodenia mozgu, vystavenie environmentálnej stimulácii a zásadne v dôsledku učenia (BNA, 2003).

Základné charakteristiky učenia sa mozgu

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

Pojem učenie sa používa na označenie skutočnosti, že skúsenosti spôsobujú zmeny v našom nervovom systéme (NS), ktoré môžu byť dlhotrvajúce a môžu zahŕňať modifikáciu na úrovni správania (Morgado, 2005).

Samotné skúsenosti menia spôsob, akým naše telo vníma, koná, premýšľa alebo plánuje prostredníctvom zmeny NS a mení obvody, ktoré sa zúčastňujú na týchto procesoch (Carlson, 2010).

Týmto spôsobom, keď naše telo interaguje s prostredím, dôjde k zmenám synaptických spojení nášho mozgu, môžu sa nadviazať nové spojenia, tie, ktoré sú užitočné v našom repertoári správania, posilnené alebo iné, ktoré nie sú užitočné alebo účinné, zmiznú (BNA, 2003).

Preto ak má učenie spoločné so zmenami, ktoré sa vyskytujú v našom nervovom systéme v dôsledku našich skúseností, keď sú tieto zmeny konsolidované, môžeme hovoriť o spomienkach. (Carlson, 2010). Pamäť je jav odvodený z tých zmien, ktoré sa vyskytujú v NS a dáva zmysel pre kontinuitu našich životov (Morgado, 2005).

Vzhľadom na rozmanité formy učebných a pamäťových systémov sa v súčasnosti predpokladá, že proces učenia a vytváranie nových spomienok závisí od synaptickej plasticity, javu, prostredníctvom ktorého neuróny menia svoju schopnosť vzájomnej komunikácie (BNA, 2003). ).

Druhy učenia mozgu

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

- Neasociatívne učenie

Neasociatívne učenie sa týka zmeny funkčnej odpovede, ktorá nastáva v reakcii na prezentáciu jedného stimulu. Neasociatívne učenie môže byť zase dvoch typov: návyk alebo senzibilizácia (Bear et al., 2008).

Habituácia

Opakovaná prezentácia stimulu vedie k zníženiu intenzity reakcie naň (Bear et al., 2008).

Príklad: ak ste bývali v dome iba s jedným telefónom. Keď zazvoní, spustí sa, aby prijal hovor, ale vždy, keď to urobí, hovor je pre niekoho iného. Keď k tejto udalosti dôjde opakovane, prestanú na telefón reagovať a dokonca ho môžu prestať počuť (Bear et al., 2008).

senzibilizácie

Prezentácia nového alebo intenzívneho stimulu vyvoláva reakciu zvýšenej veľkosti na všetky nasledujúce stimuly.

Príklad: Predpokladajme, že v noci chodíte na dobre osvetlenej ulici na chodníku a náhle dôjde k výpadku prúdu. Akékoľvek nové alebo podivné podnety, ktoré sa objavia, napríklad počúvanie krokov alebo videnie svetlometov blížiaceho sa automobilu, ho rozrušia. Citlivý stimul (zatemnenie) viedol k senzibilizácii, ktorá zosilňuje ich reakciu na všetky následné podnety (Bear et al., 2008).

- Asociatívne učenie

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

Klasická klimatizácia

V tomto type učenia bude existovať súvislosť medzi podnetom, ktorý spôsobuje odpoveď (nepodmienená odpoveď alebo nepodmienená odpoveď, RNC / RI), nepodmieneným alebo nepodmieneným stimulom (ENC / EI), a ďalším stimulom, ktorý normálne nevyvoláva odpoveď, podmienený stimul (CS), a to si bude vyžadovať školenie.

Spárovaná prezentácia CS a USA bude zahŕňať prezentáciu naučenej odpovede (podmienená odpoveď, CR) na trénovaný stimul. Kondicionovanie nastane, iba ak sú stimuly prezentované súčasne alebo ak CS predchádza ENC vo veľmi krátkom časovom intervale (Bear et al., 2008).

Príklad: podnet ENC / EC v prípade psov môže byť kus mäsa. Pri prehliadaní mäsa psy vydávajú reakciu na slinenie (RNC / RI). Ak je však pes prezentovaný ako podnet zvukom zvončeka, nebude predstavovať žiadnu konkrétnu odpoveď. Ak predstavíme obidva podnety súčasne alebo najskôr zvuk zvončeka (CE) a potom mäso, po opakovanom tréningu. Zvuk bude schopný vyvolať reakciu na slinenie bez prítomnosti mäsa. Existuje súvislosť medzi jedlom a mäsom. Zvuk (EC) je schopný vyvolať podmienenú reakciu (CR), saliváciu.

Prístrojové kondicionovanie

V tomto type učenia sa naučíte spájať reakciu (motorický akt) s významným stimulom (odmenou). Aby došlo k inštrumentálnej kondicionácii, je potrebné, aby sa stimul alebo odmena objavila po reakcii jednotlivca.

Okrem toho bude dôležitým faktorom aj motivácia. Na druhej strane nastane inštrumentálny typ kondicionovania, ak namiesto odmeny jedinec zmizne averzívneho valenčného stimulu (Bear et al., 2008).

Príklad: ak predstavíme hladného potkana do škatule s pákou, ktorá poskytne jedlo, pri skúmaní škatule potkan stlačí páku (motorický akt) a pozoruje, že sa objaví jedlo (odmena). Keď to urobíte viackrát, potkan sa spojí s stlačením páky a získaním potravy. Preto budete páku stlačiť, kým nebudete spokojní (Bear et al., 2008).

Neurochémia učenia mozgu

Posilnenie a depresia

Ako sme už spomínali, myšlienka a pamäť sa považujú za závislé od synaptických procesov plasticity.

Rôzne štúdie teda ukázali, že procesy učenia (medzi ktorými sú tie, ktoré sú opísané vyššie) a pamäte, 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 v dôsledku excitácie a inhibície neurónov, ktoré regulujú štrukturálnu plasticitu.

Jednou z hlavných charakteristík excitačných a inhibičných synapsií je teda vysoká variabilita v ich morfológii a stabilite, ktorá sa vyskytuje v dôsledku ich aktivity a plynutia času (Caroni et al., 2012).

Vedci, ktorí sa špecializujú na túto oblasť, sa osobitne zaujímajú o dlhodobé zmeny synaptickej sily v dôsledku procesov dlhodobej potenciácie (PLP) a dlhodobej depresie (DLP).

• Dlhodobá potenciácia : v dôsledku stimulácie alebo opakovanej aktivácie synaptického spojenia dochádza k zvýšeniu synaptickej sily. Preto sa v prítomnosti stimulu objaví dôsledná reakcia, ako v prípade senzibilizácie.
• Dlhodobá depresia (DLP) : zvyšuje sa synaptická sila v dôsledku neprítomnosti opakovanej aktivácie synaptického spojenia. Preto bude veľkosť reakcie na stimul nižšia alebo dokonca nulová. Dalo by sa povedať, že nastáva proces návyku.

Habituácia a povedomie

Prvé experimentálne štúdie, ktoré sa zaujímali o identifikáciu nervových zmien, ktoré sú základom učenia a pamäte, použili jednoduché formy učenia, ako napríklad návyky, senzibilizácia alebo klasické kondicionovanie.

Na základe týchto skutočností sa americký vedec Eric Kandel sústredil na štúdium reflexu žiabrovo-retrakčného reflexu Aplysia Califórnica, pričom vychádzal z predpokladu, že nervové štruktúry sú medzi týmito a vyššími systémami analogické.

Tieto štúdie poskytli prvý dôkaz, že pamäť a učenie sú sprostredkované plasticitou synaptických spojení medzi neurónmi zapojenými do správania, čo ukazuje, že učenie vedie k hlbokým štrukturálnym zmenám, ktoré sprevádzajú ukladanie pamäte (Mayford a kol. al., 2012).

Kandel, podobne ako Ramón y Cajal, dospel k záveru, že synaptické spojenia nie sú nemenné a že štrukturálne a / alebo anatomické zmeny tvoria základ ukladania pamäte (Mayford a kol., 2012).

V súvislosti s neurochemickými mechanizmami učenia sa budú vyskytovať rôzne udalosti týkajúce sa návyku aj senzibilizácie.

Habituácia

Ako sme už uviedli, návyk spočíva v znížení intenzity reakcie, ktorá je dôsledkom opakovaného prejavu stimulu. Keď senzorický neurón vníma stimul, vytvára sa excitačný potenciál, ktorý umožňuje účinnú reakciu.

Keď sa stimul opakuje, excitačný potenciál sa progresívne znižuje, až nakoniec neprekročí minimálny prah vybitia potrebný na vytvorenie postsynaptického akčného potenciálu, ktorý umožňuje kontrakciu svalov.

Dôvod, prečo sa tento excitačný potenciál znižuje, je spôsobený tým, že pri neustále sa opakujúcom podnete sa zvyšuje produkcia iónov draslíka (K ⁺ ), čo zasa spôsobuje uzavretie vápnikových kanálov ( Ca ²⁺ ), ktorý zabraňuje vstupu vápenatých iónov. Tento proces je preto spôsobený znížením uvoľňovania glutamátu (Mayford a kol., 2012).

senzibilizácie

Senzibilizácia je zložitejšou formou učenia ako návyk, pri ktorom intenzívny stimul vytvára prehnanú reakciu na všetky nasledujúce podnety, dokonca aj na tie, ktoré predtým vyvolali malú alebo žiadnu reakciu.

Napriek tomu, že ide o základnú formu vzdelávania, má rôzne fázy, krátkodobé a dlhodobé. Zatiaľ čo krátkodobá senzibilizácia by znamenala rýchle a dynamické synaptické zmeny, dlhodobá senzibilizácia by viedla k dlhotrvajúcim a stabilným zmenám, ktoré sú dôsledkom zásadných štrukturálnych zmien.

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

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

Ak je senzibilizujúci stimul prítomný nepretržite, spôsobí to trvalé zvyšovanie vstupu Ca2 +, ktoré aktivuje rôzne kinázy, čo vedie k začatiu skorej expresie genetických faktorov a syntéze proteínov. To všetko povedie k dlhodobým štrukturálnym zmenám.

Preto je zásadný rozdiel medzi týmito dvoma procesmi nájdený pri syntéze proteínov. V prvej z nich, v krátkodobej senzibilizácii, nie je potrebné, aby k nej došlo.

Čo sa týka dlhodobej senzibilizácie, je nevyhnutné, aby sa uskutočňovala syntéza bielkovín tak, aby sa uskutočňovali trvalé a stabilné zmeny zamerané na vytváranie a udržiavanie nového učenia.

Konsolidácia učenia v mozgu

Učenie a pamäť sú výsledkom štrukturálnych zmien, ktoré sa vyskytujú v dôsledku synaptickej plasticity. Aby tieto štrukturálne zmeny nastali, je potrebné, aby sa uskutočnil proces dlhodobého zlepšovania alebo konsolidácie synaptickej sily.

Rovnako ako pri indukcii dlhodobej senzibilizácie, je potrebná syntéza bielkovín a expresia genetických faktorov, ktoré povedú k štrukturálnym zmenám. Aby sa tieto udalosti vyskytli, musí sa uskutočniť rad molekulárnych faktorov:

• Pretrvávajúce zvyšovanie vstupu Ca2 + v termináli aktivuje rôzne kinázy, čo vedie k zahájeniu skorej expresie genetických faktorov a syntéze proteínov, čo povedie k indukcii nových AMPA receptorov, ktoré sa vložia do membrány a bude udržiavať PLP.

Tieto molekulárne udalosti povedú k zmene dendritickej veľkosti a tvaru, s možnosťou zvýšenia alebo zníženia počtu dendritických ostní v určitých oblastiach.

Okrem týchto lokalizovaných zmien súčasný výskum ukázal, že zmeny sa vyskytujú aj na globálnej úrovni, keďže mozog pôsobí ako jednotný systém.

Preto sú tieto štrukturálne zmeny základom učenia sa, navyše, keď tieto zmeny majú tendenciu trvať v priebehu času, budeme hovoriť o pamäti.

Referencie

1. (2008). V združení BN, & BNA, Neurosciences. Veda o mozgu. Úvod pre mladých študentov. Liverpool.
2. Bear, M., Connors, B., & Paradiso, M. (2008). Neuroveda: skúmanie mozgu. Philadelphia: Lippincott Wiliams & Wilkings.
3. Caroni, P., Donato, F. a Muller, D. (2012). Štrukturálna plasticita pri učení: regulácia a fikcie. Náture, 13, 478-490.
4. Základy fyziologie správania. (2010). V N. Carlson. Madrid: Pearson.
5. Mayford, M., Siegelbaum, SA, a Kandel, ER (nd). Synapsie a ukladanie pamäte.
6. Morgado, L. (2005). Psychobiológia učenia a pamäti: základy a nedávny pokrok. Rev Neurol, 40 (5), 258-297.