KAKO LJUDSKI MOZAK UČI? - NEUROPSIHOLOGIJA - 2026

Naš mozak uči iz iskustava: suočavanje s okolinom mijenja naše ponašanje modificiranjem našeg živčanog sustava (Carlson, 2010). Unatoč činjenici da smo još uvijek daleko od toga da točno i na svim razinama znamo svaki neurokemijski i fizički mehanizam koji sudjeluje u ovom procesu, različiti eksperimentalni dokazi nakupili su prilično opsežno znanje o mehanizmima koji su uključeni u proces učenja.

Mozak se mijenja tijekom našeg života. Neuroni koji ga čine mogu se modificirati kao posljedica različitih uzroka: razvoj, trpljenje neke vrste moždanih ozljeda, izloženost stimulaciji okoliša i, u osnovi, posljedica učenja (BNA, 2003).

Osnovne karakteristike učenja mozga

Učenje je bitan proces koji je zajedno s pamćenjem glavno sredstvo koje se živa bića moraju prilagoditi ponavljajućim se izmjenama našeg okoliša.

Izraz učenje koristimo za upućivanje na činjenicu da iskustvo proizvodi promjene u našem živčanom sustavu (NS), koje mogu biti dugotrajne i uključivati ​​promjene na razini ponašanja (Morgado, 2005).

Sama iskustva mijenjaju način na koji naše tijelo percipira, djeluje, razmišlja ili planira, modifikacijom NS, mijenjajući sklopove koji sudjeluju u tim procesima (Carlson, 2010).

Na taj način, u isto vrijeme kada naš organizam djeluje u okruženju, sinaptičke veze našeg mozga pretrpjet će promjene, mogle bi se uspostaviti nove veze, one koje su korisne u našem ponašanju ojačane ili druge koje nisu korisne ili učinkovite nestati (BNA 2003).

Stoga, ako učenje ima veze s promjenama koje se događaju u našem živčanom sustavu kao rezultat naših iskustava, kad se te promjene konsolidiraju, možemo govoriti o sjećanjima. (Carlson, 2010). Sjećanje je fenomen izveden iz promjena koje se događaju u NS i daje osjećaj kontinuiteta u našem životu (Morgado, 2005).

Zbog višestrukih oblika sustava učenja i pamćenja, trenutno se smatra da proces učenja i stvaranje novih sjećanja ovise o sinaptičkoj plastičnosti, fenomenu kroz koji neuroni mijenjaju svoju sposobnost međusobne komunikacije (BNA, 2003.).

Vrste učenja mozga

Prije nego što opišemo moždane mehanizme koji su uključeni u proces učenja, bit će potrebno okarakterizirati različite oblike učenja, u okviru kojih možemo razlikovati barem dvije osnovne vrste učenja: nesocijalno učenje i asocijativno učenje.

-Nosocijalno učenje

Asocijativno učenje odnosi se na promjenu funkcionalnog odgovora koja nastaje kao odgovor na prikaz pojedinačnog podražaja. Asocijativno učenje zauzvrat može biti dvije vrste: habituacija ili osjetljivost (Bear i sur., 2008).

priviknutost

Ponovljeno predstavljanje podražaja smanjuje intenzitet reakcije na njega (Bear i sur., 2008).

Primjer: ako ste živjeli u kući sa samo jednim telefonom. Kad zazvoni, on potrči da odgovori na poziv, ali svaki put kad ga obavi, poziv je nekog drugog. Budući da se ovaj događaj više puta događa, prestat će reagirati na telefon i čak će ga prestati slušati (Bear i sur., 2008).

činjenje osjetljivim

Prikaz novog ili intenzivnog podražaja daje odgovor povećane veličine na sve sljedeće podražaje.

Primjer: Pretpostavimo da noću hodate pločnikom u dobro osvijetljenoj ulici i iznenada se dogodi pomračenje. Uznemiriti će ga svaki novi ili čudni podražaj, poput slušanja koraka ili gledanja farova automobila koji se približava. Osjetljivi poticaj (zamračenje) doveo je do osjetljivosti, što pojačava njihov odgovor na sve sljedeće podražaje (Bear i sur., 2008).

-Asocijativno učenje

Ova vrsta učenja temelji se na uspostavljanju povezanosti između različitih podražaja ili događaja. Unutar asocijativnog učenja možemo razlikovati dvije podvrste: klasično kondicioniranje i instrumentalno kondicioniranje (Bear i sur., 2008).

Klasično kondicioniranje

U ovoj vrsti učenja postojat će povezanost između poticaja koji uzrokuje odgovor (bezuvjetni odgovor ili bezuvjetni odgovor, RNC / RI), bezuvjetnog ili bezuvjetnog podražaja (ENC / EI) i drugog poticaja koji obično ne izaziva odgovor, uvjetovani poticaj (CS), a za to će trebati trening.

Upareni prikaz CS-a i SAD-a uključivat će prezentaciju naučenog odgovora (uvjetni odgovor, CR) na istrenirani poticaj. Kondicioniranje će se dogoditi samo ako su podražaji predstavljeni istovremeno ili ako CS prethodi ENC u vrlo kratkom vremenskom intervalu (Bear i sur., 2008).

Primjer: Poticaj ENC / EC, u slučaju pasa, može biti komad mesa. Nakon pregleda mesa, psi će emitirati odgovor salivacije (RNC / RI). Međutim, ako se psu na zvuk zvona predstavi kao poticaj, to neće predstavljati neki poseban odgovor. Ako istovremeno predočimo oba podražaja ili prvo zvuk zvona (CE), a zatim i meso, nakon ponovljenog treninga. Zvuk će moći izazvati odgovor pljuvačke, a da meso ne bude prisutno. Postoji povezanost između hrane i mesa. Zvuk (EC) može izazvati uvjetovan odgovor (CR), pljuvanje.

Instrumentalno kondicioniranje

U ovoj vrsti učenja naučite povezati odgovor (motorički čin) sa značajnim poticajem (nagradom). Da bi se došlo do instrumentalnog kondicioniranja, potrebno je da se poticaj ili nagrada dogodi nakon reakcije pojedinca.

Nadalje, motivacija će također biti važan faktor. S druge strane, pojavit će se i instrumentalna vrsta kondicioniranja ako umjesto nagrade pojedinac dobije nestanak averzivnog valentnog podražaja (Bear i sur., 2008).

Primjer: ako uvedemo gladnog štakora u kutiju s polugom koja će osigurati hranu, kad istražujemo kutiju štakor će pritisnuti polugu (motorički čin) i primijetiti da se hrana pojavljuje (nagrada). Nakon što to učinite više puta, štakor će povezati pritiskanje poluge s dobivanjem hrane. Stoga ćete pritiskati ručicu dok ne budete zadovoljni (Bear i sur., 2008).

Neurokemija učenja mozga

Osnaživanje i depresija

Kao što smo ranije spomenuli, misli se da učenje i pamćenje ovise o procesima sinaptičke plastičnosti.

Stoga su različita istraživanja pokazala da procesi učenja (među kojima su i gore opisani) i pamćenja uzrokuju promjene u sinaptičkoj povezanosti koje mijenjaju snagu i sposobnost komunikacije između neurona.

Te promjene u povezivanju bile bi rezultat molekularnih i staničnih mehanizama koji reguliraju ovu aktivnost kao posljedica pobuđivanja neurona i inhibicije koja regulira strukturnu plastičnost.

Dakle, jedna od glavnih karakteristika ekscitacijskih i inhibicijskih sinapsi je visoka razina varijabilnosti u njihovoj morfologiji i stabilnosti koja se javlja kao posljedica njihove aktivnosti i prolaska vremena (Caroni i sur., 2012).

Znanstvenici koji su specijalizirani za ovo područje posebno su zainteresirani za dugoročne promjene sinaptičke snage kao posljedicu procesa dugotrajne potenciranja (PLP) - i dugotrajne depresije (DLP).

• Dugotrajno potenciranje: dolazi do povećanja sinaptičke snage kao posljedice stimulacije ili opetovane aktivacije sinaptičke veze. Stoga će se u prisutnosti podražaja pojaviti dosljedan odgovor, kao u slučaju osjetljivosti.
• Dugotrajna depresija (DLP): dolazi do povećanja sinaptičke snage kao posljedice nepostojanja opetovane aktivacije sinaptičke veze. Stoga će veličina odgovora na poticaj biti manja ili čak nula. Mogli bismo reći da se događa proces habituacije.

Navika i svijest

Prve eksperimentalne studije zainteresirane za prepoznavanje neuronskih promjena koje su u osnovi učenja i pamćenja, koristile su jednostavne oblike učenja poput habituacije, osjetljivosti ili klasičnog uvjetovanja.

U skladu s tim, američki znanstvenik Eric Kandel usredotočio je svoje studije na refleks odvlačenja škrga Aplysia Califórnica, polazeći od pretpostavke da su neuronske strukture analogne između ovih i viših sustava.

Te su studije pružile prve dokaze da su pamćenje i učenje posredovani plastičnošću sinaptičkih veza između neurona koji su uključeni u ponašanje, otkrivajući da učenje vodi do dubokih strukturnih promjena koje prate pohranu memorije (Mayford et al., 2012).

Kandel, kao i Ramón y Cajal, zaključuje da sinaptičke veze nisu nepromjenjive i da strukturne i / ili anatomske promjene predstavljaju temelj pohrane memorije (Mayford i sur., 2012).

U kontekstu neurokemijskih mehanizama učenja odvijat će se različiti događaji i za habituaciju i za osjetljivost.

priviknutost

Kao što smo ranije spomenuli, navikavanje se sastoji od smanjenja intenziteta odgovora, što je posljedica opetovanog predstavljanja podražaja. Kad stimulus opazi senzorni neuron, stvara se ekscitacijski potencijal koji omogućava učinkovit odgovor.

Kako se podražaj ponavlja, pobudni potencijal progresivno opada, sve dok napokon ne uspije prekoračiti minimalni prag pražnjenja potreban za stvaranje postinaptičkog potencijala djelovanja, što omogućava kontrakciju mišića.

Razlog zašto se ovaj pobudni potencijal smanjuje, je činjenica da, kako se podražaj neprestano ponavlja, sve veći je izlaz kalijevih iona (K ⁺), što zauzvrat uzrokuje zatvaranje kalcijevih kanala (Ca ²⁺), koji sprečava ulazak kalcijevih iona. Stoga je ovaj proces uzrokovan smanjenjem otpuštanja glutamata (Mayford i sur., 2012).

činjenje osjetljivim

Preosjetljivost je složeniji oblik učenja od habituacije, u kojem intenzivni poticaj daje pretjerani odgovor na sve naredne podražaje, čak i na one koji su ranije izazvali malo ili nikakav odgovor.

Iako je osnovni oblik učenja, ono ima različite faze, kratkoročne i dugoročne. Dok bi kratkotrajna senzibilizacija podrazumijevala brze i dinamične sinaptičke promjene, dugotrajna senzibilizacija dovela bi do dugotrajnih i stabilnih promjena, što je posljedica dubokih strukturnih promjena.

U tom smislu, u prisutnosti senzibilizirajućeg podražaja (intenzivno ili novo), doći će do oslobađanja glutamata, kada količina koju oslobađa presinaptički terminal prekomjerna, aktivirat će postinaptičke AMPA receptore.

Ova činjenica omogućit će ulazak Na2 + u postsinaptički neuron, omogućavajući njegovu depolarizaciju kao i oslobađanje NMDA receptora, koje su do sada blokirali Mg2 + ioni, oba događaja omogućit će masovni ulazak Ca2 + u postsinaptički neuron.

Ako se poticaj senzibiliziranja prezentira kontinuirano, to će uzrokovati trajno povećanje unosa Ca2 +, što će aktivirati različite kinaze, što dovodi do rane ekspresije genetskih faktora i sinteze proteina. Sve će to dovesti do dugoročnih strukturnih preinaka.

Stoga se temeljna razlika između dva procesa nalazi u sintezi proteina. U prvom od njih, pri kratkotrajnoj senzibilizaciji, nije potrebno njegovo djelovanje da bi se došlo.

Sa svoje strane, kod dugotrajne senzibilizacije, ključno je da se sinteza proteina odvija tako da se dogode trajne i stabilne promjene koje imaju za cilj stvaranje i održavanje novog učenja.

Konsolidacija učenja u mozgu

Učenje i pamćenje rezultat su strukturnih promjena koje nastaju kao posljedica sinaptičke plastičnosti. Da bi se te strukturne promjene dogodile, potrebno je da se dogodi dugotrajni proces poboljšanja ili konsolidacija sinaptičke snage.

Kao i kod indukcije dugotrajne senzibilizacije, potrebna je i sinteza proteina i ekspresija genetskih faktora koji će dovesti do strukturalnih promjena. Da bi se ovi događaji dogodili, mora se dogoditi niz molekularnih faktora:

• Uporno povećanje unosa Ca2 + u terminal aktivirat će različite kinaze, što će dovesti do pokretanja rane ekspresije genetskih faktora i sinteze proteina što će dovesti do indukcije novih AMPA receptora koji će biti umetnuti u membrana i održat će PLP.

Ovi molekularni događaji rezultirat će promjenom dendritičke veličine i oblika, uz mogućnost povećanja ili smanjenja broja dendritičkih bodlji u određenim područjima.

Uz ove lokalizirane promjene, trenutna istraživanja pokazala su da se promjene događaju i na globalnoj razini jer mozak djeluje kao jedinstveni sustav.

Stoga su ove strukturne promjene osnova učenja, osim toga, kada te promjene teže trajati s vremenom, govorit ćemo o sjećanju.

Reference

1. (2008). U BN asocijaciji, & BNA, Neuroznanosti. Znanost o mozgu. Uvod za mlade studente. Liverpool.
2. Bear, M., Connors, B., i Paradiso, M. (2008). Neuroznanost: istraživanje mozga. Philadelphia: Lippincott Wiliams & Wilkings.
3. Caroni, P., Donato, F. i Muller, D. (2012). Strukturna plastičnost pri učenju: regulacija i fukcije. Priroda, 13, 478-490.
4. Osnove fiziologije ponašanja. (2010). U N. Carlsonu. Madrid: Pearson.
5. Mayford, M., Siegelbaum, SA, & Kandel, ER (i). Sinapsi i memorija za pohranu.
6. Morgado, L. (2005). Psihobiologija učenja i pamćenja: osnove i nedavni napredak. Rev Neurol, 40 (5), 258-297.