Hvordan lærer du den menneskelige hjernen?

Hjernen vår lærer av erfaringer: mot vårt miljø forandrer vår oppførsel gjennom modifikasjon av nervesystemet vårt (Carlson, 2010). Selv om vi fortsatt er langt fra å vite nøyaktig og på alle nivåer hver av de nevrokemiske og fysiske mekanismene som er involvert i denne prosessen, har de forskjellige eksperimentelle bevisene samlet en ganske bred kunnskap om mekanismene som er involvert i læringsprosessen.

Hjernen endres gjennom hele livet vårt. Nevronene som komponerer det, kan endres som følge av ulike årsaker: utvikling, lidelse av en eller annen type hjerneskade, eksponering for miljøstimulering og, grunnleggende, som følge av læring (BNA, 2003).

Grunnleggende egenskaper ved hjernen læring

Læring er en viktig prosess som sammen med minnet er det viktigste at levende vesener må tilpasse seg de gjentatte endringene i vårt miljø.

Vi bruker begrepet å referere til at erfaringen gir endringer i nervesystemet (SN), noe som kan være langvarig og innebære atferdsendringer (Morgado, 2005).

Opplevelsene endrer seg selv hvordan organismen oppfatter, handler, tenker eller planlegger, gjennom modifikasjon av SN, endring av kretsene som deltar i disse prosessene (Carlson, 2010).

På denne måten, samtidig som vår organisme samhandler med miljøet, vil synaptiske forbindelser av hjernen vår gjennomgå endringer, nye forbindelser etableres, de som er nyttige i vårt atferdsrepertoar vil bli styrket, eller andre som ikke er nyttige eller effektive vil forsvinne (BNA, 2003).

Derfor, hvis læringen har å gjøre med endringene som skjer i vårt nervesystem som følge av våre erfaringer, når disse endringene blir konsolidert, kan vi snakke om minner. (Carlson, 2010). Minne er et fenomen som utledes av de endringene som skjer i NS og gir følelse av kontinuitet i våre liv (Morgado, 2005).

På grunn av flere former for læring og minnesystemer, er det for tiden tenkt at læringsprosessen og dannelsen av nye minner er avhengige av synaptisk plastisitet, et fenomen der nevroner forandrer sin evne til å kommunisere med hverandre (BNA, 2003). ).

Typer hjernen læring

Før det beskrives hjernemekanismer involvert i læringsprosessen, vil det være nødvendig å karakterisere de ulike læringsformer, der vi kan skille mellom to grunnleggende typer læring: ikke-assosiativ læring og assosiativ læring.

- Ikke-assosiativ læring

Ikke-associativ læring refererer til forandringen i funksjonell respons som oppstår som respons på presentasjonen av en enkelt stimulus. Ikke-assosiativ læring i sin tur kan være av to typer: habituation eller sensibilisering (Bear et al., 2008).

tilvenning

Den gjentatte presentasjonen av en stimulus gir en nedgang i intensiteten av responsen til den (Bear et al., 2008).

Eksempel: hvis jeg bodde i et hus med bare en telefon. Når det ringer, løper det for å svare på anropet, men hver gang det gjør, er anropet for en annen person. Da dette skjer gjentatte ganger, vil du slutte å reagere på telefonen og kan til og med slutte å høre den (Bear et al., 2008).

allergi

Presentasjonen av en ny eller intens stimulus gir et respons med økt styrke til alle følgende stimuli.

Eksempel: s onga som går langs en fortau av en gate godt opplyst om natten, og plutselig er det en blackout. Eventuelle nye eller underlige stimulanser som vises, som å høre fotspor eller se bilens frontlys, vil endre det. Den sensoriske stimulansen (blackout) ga opphav til en sensibilisering som intensiverer responsen på alle følgende stimuli (Bear et al., 2008).

-Ossociativ læring

Denne typen læring er basert på etablering av foreninger mellom ulike stimuli eller hendelser. Innenfor assosiativ læring kan vi skille to subtyper: klassisk kondisjonering og instrumentell konditionering (Bear et al., 2008).

Klassisk kondisjonering

I denne typen læring vil foreningen mellom et stimulus som fremkaller respons (ubetinget respons eller ubetinget respons, RNC / RI), ubetinget eller ubetinget stimulus (ENC / EI), og en annen stimulus som normalt ikke provoserer responsen, forekomme. betinget stimulus (EC), og det vil kreve trening.

Den parrede presentasjonen av EC og EI, vil innebære presentasjon av den lærte responsen (betinget respons, RC) til den trente stimulansen. Konditionering vil bare skje dersom stimuliene presenteres samtidig eller hvis EC går foran ENC i et veldig kort tidsintervall (Bear et al., 2008).

Eksempel: En ENC / EC-stimulus, når det gjelder hunder, kan være et stykke kjøtt. Ved visualisering av kjøttet vil hundene avgi en salivrespons (RNC / RI). Men hvis en hund presenteres som en stimulus, vil lyden av en klokke ikke gi noe spesielt svar. Hvis vi presenterer begge stimuli samtidig eller først lyden av klokken (EC) og deretter kjøttet, etter en gjentatt trening. Lyden vil være i stand til å provosere responsen av salivasjon uten å presentere kjøttet. Det har vært en sammenheng mellom mat og kjøtt. Lyden (EC) er i stand til å provosere en betinget respons (RC), salivasjon.

Instrumentell kondisjonering

I denne typen læring lærer du å knytte et svar (motorhandling) til et betydelig stimulus (en belønning). For at den instrumentelle kondisjoneringen skal skje, er det nødvendig at stimulansen eller belønningen oppstår etter individets respons.

I tillegg vil motivasjon også være en viktig faktor. På den annen side vil en instrumentell kondisjonering også oppstå hvis i stedet for en belønning, oppnår personen en forsvunnelse av en aversiv valensstimulus (Bear et al., 2008).

Eksempel: Hvis du introduserer en sulten rotte i en boks med en spak som vil gi deg mat, når du ser på boksen, vil rotta trykke på spaken (act motor) og observere at mat vises (belønning). Etter å ha utført denne tiltak flere ganger, vil rotta knytte trykket til spaken med å skaffe mat. Derfor skyv spaken til den er slitt (Bear et al., 2008).

Neurokjemi av hjernen læring

Empowerment og depresjon

Som nevnt tidligere antas det at læring og minne er avhengig av synaptiske plastisitetsprosesser.

Dermed har forskjellige studier vist at læringsprosesser (blant annet de som er beskrevet ovenfor) og minne, fører til endringer i synaptisk tilkobling som forandrer styrken og kommunikasjonskapasiteten mellom nevroner.

Disse endringene i tilkoblingsmuligheter ville være et resultat av molekylære og cellulære mekanismer som regulerer denne aktiviteten som følge av eksitasjon og neuronal inhibering som regulerer strukturell plastisitet.

Således er et av hovedtrekkene til excitatoriske og inhibitoriske synapser det høye nivået av variabilitet i deres morfologi og stabilitet som oppstår som et resultat av deres aktivitet og tidens forlengelse (Caroni et al., 2012).

Forskere som er spesialisert på dette området, er spesielt interessert i de langsiktige endringene i synaptisk kraft, som en konsekvens av prosessene for langsiktig empowerment (PLP) og langsiktig depresjon (DLP).

• Langsiktig potensiering : En økning i synaptisk styrke oppstår som følge av stimulering eller gjentatt aktivering av den synaptiske forbindelsen. Derfor vil det oppstå en konsistent respons i nærvær av stimulansen, som ved sensitisering.
• Langsiktig depresjon (DLP) : Det er en økning i synaptisk styrke som følge av fraværet av gjentatt aktivering av den synaptiske forbindelsen. Derfor vil størrelsen på responsen til stimulansen være mindre eller til og med null. Vi kan si at en prosess med habituation oppstår.

Habituation og bevissthet

De første eksperimentelle studiene som er interessert i å identifisere de neuronale forandringene som ligger til grund for læring og minne, brukte enkle former for læring som vanning, sensibilisering eller klassisk kondisjonering.

I dette panoramaet fokuserte den amerikanske forskeren Eric Kandel sine studier på tilbaketrekningsrefleksjonen til Aplysia Califórnica, med utgangspunkt i at neuronstrukturer er analoge mellom disse og de overlegne systemene.

Disse studiene ga tidlig bevis på at minne og læring er formidlet av plastisiteten til synaptiske forbindelser mellom nevroner som deltar i atferd, og avslører at læring fører til dype strukturelle endringer som følger med minneoppbevaring (Mayford et al. al., 2012).

Kandel, som Ramón og Cajal, konkluderer med at synaptiske forbindelser ikke er uforanderlige, og at strukturelle og / eller anatomiske endringer er grunnlaget for minneoppbevaring (Mayford et al., 2012).

I sammenheng med de nevrokemiske læringsmekanismer vil forskjellige hendelser finne sted både for habituation og for sensibilisering.

tilvenning

Som vi tidligere nevnte består habituation i reduksjon av responsens intensitet, konsekvens av den gjentatte presentasjonen av en stimulus. Når en stimulus oppfattes av sensitiv neuron, genereres et spenningspotensial som gir en effektiv respons.

Etter hvert som stimulusene gjentas, reduseres eksitatorisk potensial gradvis, til det til slutt ikke overgår den minste utslippstrømen som er nødvendig for å generere et postsynaptisk virkningspotensial, noe som muliggjør sammentrekning av muskelen.

Årsaken til at dette ekskitatoriske potensialet faller skyldes at når stimulusen gjentas kontinuerlig, produseres en økende produksjon av kaliumioner (K ​​+), som igjen fører til at kalsiumkanalene lukkes (Ca2 + ), som forhindrer inntak av kalsiumioner. Derfor er denne prosessen produsert av en reduksjon i frigjøringen av glutamat (Mayford et al., 2012).

allergi

Sensibilisering er en mer kompleks form for læring enn habituation, hvor en intens stimulus gir en overdrevet respons på alle følgende stimuli, selv de som tidligere har forårsaket liten eller ingen respons.

Til tross for å være en grunnleggende form for læring, har den forskjellige stadier, både kort og lang sikt. Mens kortvarig sensibilisering vil innebære raske og dynamiske synaptiske forandringer, vil langvarig sensibilisering føre til langvarige og stabile endringer som følge av dype strukturelle forandringer.

I denne forstand vil i nærvær av sensibiliserende stimulus (intens eller ny) oppstå frigjøring av glutamat, når mengden som frigjøres av presynaptisk terminal er overdreven, aktivere postsynaptiske AMPA-reseptorer.

Dette faktum vil tillate innføring av Na2 + i postsynaptisk nevron som tillater depolarisering samt frigjøring av NMDA-reseptorer, som til nå ble blokkert av Mg2 + -ioner, vil begge hendelsene tillate en massiv tilstrømning av Ca2 + i postsynaptisk neuron.

Hvis sensibiliserende stimulus presenteres kontinuerlig, vil det føre til en vedvarende økning i Ca2 + -inngang, som vil aktivere forskjellige kinaser, noe som fører til starten av det tidlige uttrykket av genetiske faktorer og proteinsyntese. Alt dette vil føre til langsiktige strukturelle endringer.

Derfor er den grunnleggende forskjellen mellom begge prosessene i syntese av proteiner. I den første av dem er kortsiktig bevissthet ikke nødvendig for at den skal skje.

For sin del er det i langsiktig bevissthet viktig at en proteinsyntese oppstår for å produsere varige og stabile forandringer som er rettet mot dannelsen og vedlikeholdet av ny læring.

Konsolidering av læring i hjernen

Læring og minne er resultatet av strukturelle endringer som oppstår som følge av synaptisk plastisitet. For at disse strukturelle endringene skal skje, er det nødvendig å opprettholde prosessen med langsiktig potensiering eller konsolidering av den synaptiske kraften.

Som ved induksjon av langvarig sensibilisering er det nødvendig både syntese av proteiner og uttrykk for genetiske faktorer som vil føre til strukturelle endringer. For disse hendelsene skal forekomme, må en rekke molekylære faktorer finne sted:

• Den vedvarende økningen av Ca2 + -oppføring i terminalen vil aktivere forskjellige kinaser, noe som gir opphav til starten av det tidlige uttrykket av genetiske faktorer og syntesen av proteiner som vil føre til induksjon av nye AMPA-reseptorer som vil bli satt inn i membran og vil opprettholde PLP.

Disse molekylære hendelsene vil resultere i endring av størrelse og dendritisk form, å kunne gi økning eller reduksjon i antall dendritiske spines i visse soner.

I tillegg til disse lokaliserte endringene har dagens forskning vist at endringer også skjer globalt, siden hjernen fungerer som et enhetlig system.

Derfor er disse strukturelle endringene grunnlaget for læring, i tillegg, når disse endringene har en tendens til å tåle over tid, vil vi snakke fra minnet.