KUINKA IHMISEN AIVOT OPPIVAT? - NEUROPSYKOLOGIA - 2026

Aivomme oppivat kokemuksista: ympäristömme kohtelu muuttaa käyttäytymistämme hermojärjestelmäämme muokkaamalla (Carlson, 2010). Huolimatta siitä, että olemme vielä kaukana tietämästä tarkkaan ja kaikilla tasoilla kaikkia prosessiin osallistuvia neurokemiallisia ja fysikaalisia mekanismeja, erilaisista kokeellisista todisteista on kertynyt melko laaja tieto oppimisprosessin mekanismeista.

Aivot muuttuvat koko elämämme ajan. Sitä muodostavat neuronit voidaan modifioida eri syiden seurauksena: kehitys, tietyntyyppisistä aivovaurioista kärsiminen, altistuminen ympäristön stimulaatiolle ja pohjimmiltaan oppimisen seuraus (BNA, 2003).

Aivojen oppimisen perusominaisuudet

Oppiminen on välttämätön prosessi, joka yhdessä muistin kanssa on tärkein keino eläville olentoille sopeutua ympäristömme toistuviin muutoksiin.

Käytämme termiä oppiminen viittaamaan siihen, että kokemus aiheuttaa muutoksia hermostojärjestelmässämme (NS), jotka voivat olla pitkäaikaisia ​​ja niihin voi liittyä muutoksia käyttäytymistasolla (Morgado, 2005).

Itse kokemukset muuttavat kehoamme havaitsemista, käyttäytymistä, ajattelua tai suunnittelutapaa muuttamalla NS: tä muuttamalla näihin prosesseihin osallistuvia piirejä (Carlson, 2010).

Tällä tavoin samalla kun kehomme on vuorovaikutuksessa ympäristön kanssa, aivojemme synaptiset yhteydet muuttuvat, voidaan muodostaa uusia yhteyksiä, vahvistaa niitä, jotka ovat hyödyllisiä käyttäytymisvalikoimassamme, tai muut, jotka eivät ole hyödyllisiä tai tehokkaita, katoavat (BNA, 2003).

Siksi, jos oppimisen on koskettava kokemuksiemme seurauksena hermostojärjestelmässä tapahtuvia muutoksia, voimme puhua muistoista näiden muutosten vakiinnuttamisen yhteydessä. (Carlson, 2010). Muisti on ilmiö, joka johdetaan NS: ssä tapahtuvista muutoksista ja antaa tunteen elämämme jatkuvuudesta (Morgado, 2005).

Oppimis- ja muistijärjestelmien monimuotoisuuden vuoksi nykyään ajatellaan, että oppimisprosessi ja uusien muistojen muodostuminen ovat riippuvaisia ​​synaptisesta plastisuudesta - ilmiöstä, jonka kautta neuronit muuttavat kykyään kommunikoida keskenään (BNA, 2003).

Aivojen oppimisen tyypit

Ennen kuin kuvataan oppimisprosessiin osallistuvia aivojen mekanismeja, on tarpeen kuvata oppimisen eri muodot, joiden avulla voimme erottaa ainakin kaksi oppimisen perustyyppiä: ei-assosiatiivinen ja assosiatiivinen oppiminen.

- Ei-assosiatiivinen oppiminen

Ei-assosiatiivisella oppimisella tarkoitetaan funktionaalisen vasteen muutosta, joka tapahtuu vasteena yhden ärsykkeen esittämiselle. Ei-assosiatiivisella oppimisella voi puolestaan ​​olla kahta tyyppiä: totutus tai herkistyminen (Bear et al., 2008).

tottumista

Ärsykkeen toistuva esittäminen vähentää sille annettavan vasteen voimakkuutta (Bear et al., 2008).

Esimerkki: jos asut talossa, jossa on vain yksi puhelin. Kun se soi, hän juoksee vastaamaan puheluun, mutta joka kerta, puhelu on joku muu. Koska tämä tapahtuma esiintyy toistuvasti, he lopettavat puhelimeen reagoimisen ja saattavat jopa lopettaa sen kuulon (Bear et al., 2008).

herkistyminen

Uuden tai voimakkaan ärsykkeen esittäminen tuottaa suurentuneen vasteen kaikille seuraaville ärsykkeille.

Esimerkki: Oletetaan, että kävelet yöllä hyvin valaistuilla kaduilla jalkakäytävällä, ja sähkökatkos tapahtuu yhtäkkiä. Kaikki ilmenevät uudet tai omituiset ärsykkeet, kuten jalanjälien kuuluminen tai lähestyvän auton ajovalojen näkeminen, häiritsevät sitä. Herkkä ärsyke (sähkökatkos) johti herkistymiseen, joka tehostaa niiden reaktiota kaikkiin seuraaviin ärsykkeisiin (Bear et al., 2008).

-Assosiatiivinen oppiminen

Tämäntyyppinen oppiminen perustuu yhdistymisten luomiseen erilaisten ärsykkeiden tai tapahtumien välillä. Assosiatiivisessa oppimisessa voimme erottaa kaksi alatyyppiä: klassinen ilmastointi ja instrumentalinen ilmastointi (Bear et al., 2008).

Klassinen ilmastointi

Tämän tyyppisessä oppimisessa liittyy yhteys ärsykkeen, joka aiheuttaa vasteen (ehdottoman vasteen tai ehdottoman vasteen, RNC / RI), ehdoitta tai ehdottoman ärsykkeen (ENC / EI) ja muun ärsykkeen välillä, joka ei normaalisti provosoi vastetta, ehdollinen ärsyke (CS), ja se vaatii koulutusta.

CS: n ja Yhdysvaltojen parilliseen esitykseen sisältyy opitun vasteen (ehdollisen vasteen, CR) esittely koulutetulle ärsykkeelle. Vakiointi tapahtuu vain, jos ärsykkeet esitetään samanaikaisesti tai jos CS edeltää ENC: tä hyvin lyhyellä aikavälillä (Bear et al., 2008).

Esimerkki: ENC / EC-ärsyke voi koirien tapauksessa olla lihapala. Lihaa tarkastellessaan koirat lähettävät syljeneritysvasteen (RNC / RI). Kuitenkin, jos koira esitetään ärsykkeenä kelloäänen toimesta, se ei anna mitään erityistä vastetta. Jos esitetään molemmat ärsykkeet samanaikaisesti tai ensin soittoäänen (CE) ja sitten lihan ääni toistuvan harjoituksen jälkeen. Ääni kykenee provosoimaan syljeneritysvasteen ilman lihaa. Ruoan ja lihan välillä on ollut yhteys. Ääni (EC) kykenee provosoimaan ehdollisen vasteen (CR), syljenerityksen.

Instrumentaalinen ilmastointi

Tämän tyyppisessä oppimisessa opitaan yhdistämään vaste (motorinen teko) merkittävään ärsykkeeseen (palkkio). Instrumentaalisen ilmastoinnin tapahtumiseksi on välttämätöntä, että ärsyke tai palkkio tapahtuu yksilön vasteen jälkeen.

Lisäksi motivaatio on myös tärkeä tekijä. Toisaalta tapahtuu myös instrumentointityyppi, jos palkitsemisen sijasta yksilö saa vastenmielisen valenssin ärsykkeen katoamisen (Bear et al., 2008).

Esimerkki: jos vietämme nälkäisen rotan laatikkoon, jolla on vipu, joka antaa ruokaa, tutkiessaan laatikkoa, rotta painaa vipua (moottoritoimi) ja tarkkailla, että ruoka ilmestyy (palkkio). Kun olet tehnyt tämän useamman kerran, rotta yhdistää vivun painon ruoan saamiseen. Siksi painat vipua, kunnes olet tyytyväinen (Bear et al., 2008).

Aivojen oppimisen neurokemia

Voimaantuminen ja masennus

Kuten aiemmin viittasimme, oppimisen ja muistin ajatellaan riippuvan synaptisesta plastiikkaprosessista.

Siksi erilaiset tutkimukset ovat osoittaneet, että oppimisprosessit (joiden joukossa on edellä kuvattuja) ja muisti aiheuttavat synaptisen yhteyden muutoksia, jotka muuttavat neuronien välistä voimaa ja viestintäkapasiteettia.

Nämä yhteyksien muutokset johtuvat molekyyli- ja solumekanismeista, jotka säätelevät tätä aktiivisuutta seurauksena hermostoa herättävästä ja estävästä aineesta, joka säätelee rakenteellista plastisuutta.

Siten yksi herättävien ja estävien synapsien pääominaisuuksista on niiden morfologian ja stabiilisuuden suuri variaatioaste, joka tapahtuu heidän aktiivisuutensa ja ajan kuluessa (Caroni et al., 2012).

Tälle alueelle erikoistuneet tutkijat ovat erityisen kiinnostuneita synaptisen lujuuden pitkäaikaisista muutoksista pitkäaikaisen potentiaation (PLP) ja pitkäaikaisen masennuksen (DLP) seurauksina.

• Pitkäaikainen tehostaminen: synaptinen vahvuus lisääntyy synaptisen yhteyden stimulaation tai toistuvan aktivoinnin seurauksena. Siksi johdonmukainen vaste ilmenee ärsykkeen ollessa läsnä, kuten herkistymisen tapauksessa.
• Pitkäaikainen masennus (DLP): synaptinen vahvuus kasvaa seurauksena, että synaptista yhteyttä ei toistuvasti aktivoida. Siksi ärsykkeen vasteen suuruus on pienempi tai jopa nolla. Voimme sanoa, että tapahtuu prosesseja.

Tottumus ja tietoisuus

Ensimmäisissä kokeellisissa tutkimuksissa, jotka olivat kiinnostuneita tunnistamaan oppimisen ja muistin taustalla olevat hermomuutokset, käytettiin yksinkertaisia ​​oppimismuotoja, kuten totutusta, herkistymistä tai klassista ehdollistamista.

Tätä taustaa vasten amerikkalainen tiedemies Eric Kandel keskittyi tutkimuksissaan Aplysia Califórnican kiiltoeläimen reflektoriin, lähtökohtanaan, että hermorakenteet ovat analogisia näiden ja korkeampien järjestelmien välillä.

Nämä tutkimukset antoivat ensimmäisen todisteen siitä, että muistia ja oppimista välittää käyttäytymiseen osallistuvien neuronien synaptisten yhteyksien plastiikka, paljastaen, että oppiminen johtaa perusteellisiin rakenteellisiin muutoksiin, jotka liittyvät muistin varastointiin (Mayford et al., 2012).

Kandel, kuten Ramón y Cajal, päättelee, että synaptiset yhteydet eivät ole muuttumattomia ja että rakenteelliset ja / tai anatomiset muutokset muodostavat muistin varastoinnin perustan (Mayford ym., 2012).

Oppimisen neurokemiallisten mekanismien yhteydessä tapahtuu erilaisia ​​tapahtumia sekä mukauttamiseen että herkistymiseen.

tottumista

Kuten aiemmin mainitsimme, totuttelu koostuu vasteen voimakkuuden laskusta, seurauksena ärsykkeen toistuvasta esiintymisestä. Kun sensori neuroni havaitsee ärsykkeen, syntyy virityspotentiaali, joka sallii tehokkaan vasteen.

Kun ärsykkö toistuu, virityspotentiaali vähenee asteittain, kunnes se lopulta ei ylitä vähimmäispurkauskynnystä, joka tarvitaan postsynaptisen toimintapotentiaalin luomiseksi, mikä tekee lihasten supistumisesta mahdollista.

Syy, miksi tämä virityspotentiaali vähenee, johtuu siitä, että kun ärsykkö toistuu jatkuvasti, kaliumionien (K ⁺) tuotanto lisääntyy, mikä puolestaan ​​aiheuttaa kalsiumkanavien sulkeutumisen (Ca ²⁺), joka estää kalsiumionien pääsyn. Siksi tämä prosessi johtuu glutamaatin vapautumisen vähenemisestä (Mayford et ai, 2012).

herkistyminen

Herkistyminen on monimutkaisempi oppimismuoto kuin mukauttaminen, jossa intensiivinen ärsyke tuottaa liioitelun vasteen kaikille myöhemmille ärsykkeille, jopa niille, jotka aikaisemmin aiheuttivat vain vähän vastausta tai ei lainkaan.

Siitä huolimatta, että oppiminen on perusmuoto, siinä on erilaisia ​​vaiheita, sekä lyhytaikaista että pitkäaikaista. Lyhytaikainen herkistyminen merkitsisi nopeita ja dynaamisia synaptisia muutoksia, mutta pitkäaikainen herkistyminen johtaisi pitkäaikaisiin ja vakaisiin muutoksiin, jotka ovat seurausta perusteellisista rakenteellisista muutoksista.

Tässä mielessä herkistävän ärsykkeen (voimakkaan tai uuden) läsnä ollessa glutamaatti vapautuu, kun presynaptisen terminaalin vapauttama määrä on liiallinen, se aktivoi postsynaptiset AMPA-reseptorit.

Tämä tosiasia mahdollistaa Na2 +: n pääsyn postsynaptiseen neuroniin, mahdollistaen sen depolarisaation ja NMDA-reseptorien vapautumisen, jotka toistaiseksi ovat olleet Mg2 + -ionien estämiä, molemmat tapahtumat sallivat Ca2 +: n massiivisen pääsyn postsynaptiseen neuroniin.

Jos herkistävä ärsyke esitetään jatkuvasti, se aiheuttaa Ca2 + -sisäänmenon jatkuvaa lisääntymistä, joka aktivoi erilaisia ​​kinaaseja, mikä johtaa geenitekijöiden varhaiseen ilmentymiseen ja proteiinisynteesiin. Kaikki tämä johtaa pitkäaikaisiin rakenteellisiin muutoksiin.

Siksi näiden kahden prosessin välinen perustavanlaatuinen ero löytyy proteiinisynteesistä. Ensimmäisessä niistä, lyhyen aikavälin herkistyksessä, sen toiminta ei ole välttämätöntä, jotta se tapahtuisi.

Toisaalta pitkäaikaisessa herkistymisessä on välttämätöntä, että proteiinisynteesi tapahtuu niin, että tapahtuu kestäviä ja vakaita muutoksia, joiden tavoitteena on uuden oppimisen muodostuminen ja ylläpitäminen.

Aivojen oppimisen vakiinnuttaminen

Oppiminen ja muisti ovat seurausta synaptisen plastisuuden seurauksena tapahtuvista rakennemuutoksista. Jotta nämä rakenteelliset muutokset tapahtuvat, on välttämätöntä, että tapahtuu pitkäaikainen vahvistusprosessi tai synaptisen lujuuden lujittaminen.

Kuten pitkäaikaisen herkistymisen indusoinnissa, sekä proteiinisynteesi että geneettisten tekijöiden ilmentyminen, jotka johtavat rakenteellisiin muutoksiin, ovat välttämättömiä. Näiden tapahtumien tapahtumiseksi on tapahduttava joukko molekyylitekijöitä:

• Jatkuva Ca2 +: n kulkeutumisen lisääntyminen terminaalissa aktivoi erilaisia ​​kinaaseja, mikä johtaa geneettisten tekijöiden varhaisen ilmentymisen aloittamiseen ja proteiinien synteesiin, joka johtaa uusien AMPA-reseptoreiden induktioon, jotka asetetaan membraani ja ylläpitää PLP: tä.

Nämä molekyylitapahtumat johtavat dendriittisen koon ja muodon muutokseen mahdollisuuksilla lisätä tai vähentää dendriittisten piikkien lukumäärää tietyillä alueilla.

Näiden paikallisten muutosten lisäksi nykyinen tutkimus on osoittanut, että muutoksia tapahtuu myös globaalilla tasolla, koska aivot toimivat yhtenäisenä järjestelmänä.

Siksi nämä rakenteelliset muutokset ovat oppimisen perusta, ja kun nämä muutokset yleensä kestävät ajan myötä, puhumme muistista.

Viitteet

1. (2008). BN-yhdistyksessä, & BNA, Neurosciences. Aivojen tiede. Johdanto nuorille opiskelijoille. Liverpool.
2. Bear, M., Connors, B., ja Paradiso, M. (2008). Neurotiede: aivojen tutkiminen. Philadelphia: Lippincott Wiliams & Wilkings.
3. Caroni, P., Donato, F., ja Muller, D. (2012). Rakenteellinen plastiikka oppimisessa: säätely ja fuctions. Nature, 13, 478-490.
4. Käyttäytymisfysiologian perusteet. (2010). Julkaisussa N. Carlson. Madrid: Pearson.
5. Mayford, M., Siegelbaum, SA, ja Kandel, ER (toinen). Synapsit ja muistivarastointi.
6. Morgado, L. (2005). Oppimisen ja muistin psykobiologia: perusteet ja viimeaikaiset edistykset. Rev Neurol, 40 (5), 258 - 297.