HVORDAN LÆRER DEN MENNESKELIGE HJERNE? - NEUROPSYKOLOGI - 2025

Vores hjerne lærer af oplevelser: At møde vores miljø ændrer vores adfærd gennem ændring af vores nervesystem (Carlson, 2010). På trods af det faktum, at vi stadig er langt fra at vide nøjagtigt og på alle niveauer hver af de neurokemiske og fysiske mekanismer, der deltager i denne proces, har de forskellige eksperimentelle bevis akkumuleret en ganske omfattende viden om de mekanismer, der er involveret i læringsprocessen.

Hjernen ændrer sig gennem vores liv. De neuroner, der komponerer det, kan modificeres som en konsekvens af forskellige årsager: udvikling, lider af en eller anden form for hjerneskade, eksponering for miljøstimulering og grundlæggende som en konsekvens af læring (BNA, 2003).

Grundlæggende egenskaber ved hjernelæring

Læring er en vigtig proces, der sammen med hukommelse er de vigtigste midler, som levende væsener har til at tilpasse sig de gentagne ændringer i vores miljø.

Vi bruger udtrykket læring for at henvise til det faktum, at oplevelsen producerer ændringer i vores nervesystem (NS), som kan være langvarig og involvere en ændring på adfærdsniveau (Morgado, 2005).

Oplevelserne i sig selv ændrer den måde, hvorpå vores krop opfatter, handler, tænker eller planlægger gennem modificering af NS og ændrer de kredsløb, der deltager i disse processer (Carlson, 2010).

På denne måde, på samme tid, som vores krop interagerer med miljøet, vil de synaptiske forbindelser i vores hjerne gennemgå ændringer, nye forbindelser kan oprettes, dem, der er nyttige i vores adfærdsrepertoire, eller andre, der ikke er nyttige eller effektive forsvinder (BNA, 2003).

Derfor, hvis læring har at gøre med de ændringer, der sker i vores nervesystem som følge af vores oplevelser, når disse ændringer er konsolideret, kan vi tale om minder. (Carlson, 2010). Hukommelse er et fænomen, der udledes af de ændringer, der forekommer i NS og giver en følelse af kontinuitet i vores liv (Morgado, 2005).

På grund af de forskellige former for lærings- og hukommelsessystemer menes det i øjeblikket, at indlæringsprocessen og dannelsen af ​​nye erindringer afhænger af synaptisk plasticitet, et fænomen, hvorigennem neuroner ændrer deres evne til at kommunikere med hinanden (BNA, 2003).

Typer af hjernelæring

Inden vi beskriver hjernemekanismerne, der er involveret i læringsprocessen, vil det være nødvendigt at karakterisere de forskellige former for læring, inden for hvilken vi kan differentiere mindst to grundlæggende læringstyper: ikke-associativ læring og associativ læring.

-Ikke-associativ læring

Ikke-associativ læring henviser til ændringen i den funktionelle respons, der opstår som svar på præsentationen af ​​en enkelt stimulus. Ikke-associativ læring kan på sin side være af to typer: habituation eller sensibilisering (Bear et al., 2008).

tilvænning

Den gentagne præsentation af en stimulus producerer et fald i intensiteten af ​​responsen på den (Bear et al., 2008).

Eksempel: hvis du boede i et hus med kun en telefon. Når det ringer, løber han for at besvare opkaldet, men hver gang han gør det, er opkaldet en anden. Da denne begivenhed opstår gentagne gange, stopper de med at reagere på telefonen og kan endda holde op med at høre den (Bear et al., 2008).

Sensibilisering

Præsentationen af ​​en ny eller intens stimulus producerer et svar med forøget størrelse til alle efterfølgende stimuli.

Eksempel: Antag, at du går på et fortov i en godt oplyst gade om natten, og der opstår pludselig en mørklægning. Enhver ny eller underlig stimulus, der vises, såsom at høre fodspor eller se forlygterne i en bil, der nærmer sig, vil forstyrre den. Den følsomme stimulus (blackout) førte til sensibilisering, hvilket intensiverer deres respons på alle efterfølgende stimuli (Bear et al., 2008).

-Associativ læring

Denne type læring er baseret på etablering af sammenhænge mellem forskellige stimuli eller begivenheder. Inden for associativ læring kan vi skelne mellem to undertyper: klassisk konditionering og instrumental konditionering (Bear et al., 2008).

Klassisk konditionering

I denne type læring vil der være en sammenhæng mellem en stimulus, der forårsager en respons (ubetinget respons eller ubetinget respons, RNC / RI), ubetinget eller ubetinget stimulus (ENC / EI), og en anden stimulus, der normalt ikke provokerer responsen, betinget stimulus (CS), og det vil kræve træning.

Den parrede præsentation af CS og USA vil involvere præsentationen af ​​den lærte respons (betinget respons, CR) til den træne stimulus. Betingelse vil kun ske, hvis stimuli præsenteres samtidigt, eller hvis CS foregår ENC i et meget kort tidsinterval (Bear et al., 2008).

Eksempel: En ENC / EF-stimulans, i tilfælde af hunde, kan være et stykke kød. Når de ser kødet, udsender hundene en spytningsrespons (RNC / RI). Men hvis en hund præsenteres som en stimulus ved lyden af ​​en klokke, vil den ikke give nogen særlig respons. Hvis vi præsenterer begge stimuli samtidig eller først lyden fra klokken (CE) og derefter kødet efter gentagen træning. Lyden vil være i stand til at provokere spytreaktionen, uden at kødet er til stede. Der har været en sammenhæng mellem mad og kød. Lyd (EC) er i stand til at fremkalde et konditioneret respons (CR), spyt.

Instrumental konditionering

I denne type læring lærer du at knytte et svar (motorisk handling) til en betydelig stimulans (en belønning). For at instrumentel konditionering kan forekomme, er det nødvendigt, at stimulansen eller belønningen finder sted efter den enkeltes respons.

Desuden vil motivation også være en vigtig faktor. På den anden side vil en instrumentel type konditionering også forekomme, hvis individet i stedet for en belønning får en forsvinden af ​​en aversiv valensstimulus (Bear et al., 2008).

Eksempel: hvis vi indfører en sulten rotte i en kasse med en håndtag, der giver mad, når roten udforskes, vil rotten trykke på håndtaget (motorhandling) og observere, at mad vises (belønning). Når du har gjort dette flere gange, forbinder rotten ved at trykke på håndtaget og få mad. Derfor vil du trykke på håndtaget, indtil du er tilfreds (Bear et al., 2008).

Neurokemi af hjernelæring

Empowerment og depression

Som vi nævnt tidligere, menes læring og hukommelse at afhænge af synaptiske plasticitetsprocesser.

Forskellige undersøgelser har således vist, at læringsprocesserne (blandt dem er beskrevet ovenfor) og hukommelse giver anledning til ændringer i synaptisk forbindelse, der ændrer styrken og kommunikationskapaciteten mellem neuroner.

Disse ændringer i tilslutningsmuligheder ville være resultatet af molekylære og cellulære mekanismer, der regulerer denne aktivitet som en konsekvens af neuronal excitation og inhibering, der regulerer strukturel plasticitet.

Således er en af ​​de vigtigste egenskaber ved excitatoriske og inhiberende synapser det høje niveau af variation i deres morfologi og stabilitet, der opstår som en konsekvens af deres aktivitet og tidens gang (Caroni et al., 2012).

Forskere, der er specialiseret på dette område, er specifikt interesseret i langsigtede ændringer i synaptisk styrke som en konsekvens af langvarig potentiering (PLP) - og langvarig depression (DLP) processer.

• Langvarig potentiering: der er en stigning i synaptisk styrke som en konsekvens af stimuleringen eller gentagen aktivering af den synaptiske forbindelse. Derfor vil en konsistent respons vises i nærværelse af stimulansen, som i tilfælde af sensibilisering.
• Langvarig depression (DLP): der er en stigning i synaptisk styrke som en konsekvens af fraværet af gentagen aktivering af den synaptiske forbindelse. Derfor vil størrelsen af ​​responset på stimulansen være mindre eller endda nul. Vi kan sige, at der forekommer en habituationsproces.

Vane og opmærksomhed

De første eksperimentelle undersøgelser, der var interesseret i at identificere de neurale ændringer, der ligger til grund for læring og hukommelse, anvendte enkle former for læring, som tilvenning, sensibilisering eller klassisk konditionering.

På denne baggrund fokuserede den amerikanske videnskabsmand Eric Kandel sine studier på glys-tilbagetrækningsrefleksen i Aplysia Califórnica, ud fra antagelsen om, at neurale strukturer er analoge mellem disse og højere systemer.

Disse undersøgelser leverede første bevis på, at hukommelse og læring formidles af plastisiteten i synaptiske forbindelser mellem neuroner involveret i adfærd, hvilket afslører, at læring fører til dybe strukturelle ændringer, der ledsager hukommelseslagring (Mayford et al., 2012).

Kandel konkluderer ligesom Ramón y Cajal, at synaptiske forbindelser ikke er uforanderlige, og at strukturelle og / eller anatomiske ændringer udgør grundlaget for hukommelseslagring (Mayford et al., 2012).

I sammenhæng med neurokemiske læringsmekanismer vil forskellige begivenheder finde sted til både tilvenning og sensibilisering.

tilvænning

Som vi nævnte tidligere, består habituation af et fald i responsens intensitet, en konsekvens af den gentagne præsentation af en stimulus. Når en stimulus opfattes af den sensoriske neuron, genereres et stimulerende potentiale, der tillader en effektiv respons.

Når stimuleringen gentages, falder det exciterende potentiale gradvist, indtil det til sidst undlader at overskride den minimale udladningstærskel, der er nødvendig for at generere et postsynaptisk handlingspotentiale, hvilket muliggør muskelkontraktion.

Årsagen til, at dette excitatoriske potentiale falder, skyldes det faktum, at når stimulansen kontinuerligt gentages, er der et stigende output af kaliumioner (K ⁺), hvilket igen forårsager lukning af calciumkanaler (Ca ²⁺), som forhindrer indtrængen af ​​calciumioner. Derfor er denne proces forårsaget af et fald i frigivelsen af ​​glutamat (Mayford et al, 2012).

Sensibilisering

Sensibilisering er en mere kompliceret læringsform end vane, hvor en intens stimulus giver en overdreven reaktion på alle efterfølgende stimuli, også dem, der tidligere fremkaldte ringe eller ingen respons.

På trods af at det er en grundlæggende form for læring, har den forskellige stadier på kort og lang sigt. Selv om kortvarig sensibilisering ville involvere hurtige og dynamiske synaptiske ændringer, ville langvarig sensibilisering føre til langvarige og stabile ændringer, konsekvensen af ​​dybe strukturelle ændringer.

I denne forstand vil der i nærværelse af den sensibiliserende stimulus (intens eller ny) forekomme en glutamatfrigivelse, når den mængde, der frigøres af den presynaptiske terminal er overdreven, vil den aktivere de postsynaptiske AMPA-receptorer.

Denne kendsgerning tillader indgangen af ​​Na2 + i den postsynaptiske neuron, hvilket tillader dens depolarisering såvel som frigivelsen af ​​NMDA-receptorer, som indtil nu blev blokeret af Mg2 + -ioner, begge begivenheder vil tillade en massiv indføring af Ca2 + i den postsynaptiske neuron.

Hvis den sensibiliserende stimulus præsenteres kontinuerligt, vil den medføre en vedvarende stigning i Ca2 + input, som vil aktivere forskellige kinaser, hvilket fører til initiering af den tidlige ekspression af genetiske faktorer og proteinsyntese. Alt dette vil føre til langsigtede strukturelle ændringer.

Derfor findes den grundlæggende forskel mellem de to processer i proteinsyntese. I den første af dem, på kort sigt sensibilisering, er dens handling ikke nødvendig for, at den kan forekomme.

Ved langvarig sensibilisering er det på sin side vigtigt, at proteinsyntese finder sted, så der finder sted varige og stabile ændringer, der sigter mod dannelse og vedligeholdelse af ny læring.

Konsolidering af læring i hjernen

Læring og hukommelse er resultatet af strukturelle ændringer, der forekommer som en konsekvens af synaptisk plasticitet. For at disse strukturelle ændringer kan ske, er det nødvendigt at opretholde den langsigtede potentieringsproces eller konsolidering af synaptisk styrke.

Som ved induktion af langvarig sensibilisering er både proteinsyntese og ekspression af genetiske faktorer, der vil føre til strukturelle ændringer, nødvendige. For at disse begivenheder skal finde sted, skal en række molekylære faktorer finde sted:

• Den vedvarende stigning i indgangen af ​​Ca2 + i terminalen vil aktivere forskellige kinaser, hvilket fører til initiering af tidlig ekspression af genetiske faktorer og syntesen af ​​proteiner, der vil føre til induktion af nye AMPA-receptorer, der vil blive indsat i membran og vil opretholde PLP.

Disse molekylære begivenheder vil resultere i ændring af den dendritiske størrelse og form, med muligheden for at øge eller reducere antallet af dendritiske rygsøjler i visse områder.

Ud over disse lokaliserede ændringer har den nuværende forskning vist, at ændringer også forekommer på globalt plan, da hjernen fungerer som et samlet system.

Derfor er disse strukturelle ændringer grundlaget for læring, derudover, når disse ændringer har en tendens til at vare over tid, vil vi tale om hukommelse.

Referencer

1. (2008). I BN-forening, & BNA, Neurosciences. Hjernen videnskab. En introduktion til unge studerende. Liverpool.
2. Bear, M., Connors, B., & Paradiso, M. (2008). Neurovidenskab: udforske hjernen. Philadelphia: Lippincott Wiliams & Wilkings.
3. Caroni, P., Donato, F., & Muller, D. (2012). Strukturel plasticitet ved læring: regulering og drivkraft. Nature, 13, 478-490.
4. Grundlæggende om adfærdsfysiologi. (2010). I N. Carlson. Madrid: Pearson.
5. Mayford, M., Siegelbaum, SA, & Kandel, ER (nd). Synapser og hukommelseslagring.
6. Morgado, L. (2005). Psykobiologi for læring og hukommelse: grundlæggende og nylige fremskridt. Rev Neurol, 40 (5), 258-297.