Hoe leer je de menselijke hersenen?



Ons brein leert uit ervaringen: het onder ogen zien van onze omgeving verandert ons gedrag door de aanpassing van ons zenuwstelsel (Carlson, 2010). Hoewel we nog steeds ver verwijderd zijn van het precies en op alle niveaus kennen van elk van de neurochemische en fysieke mechanismen die bij dit proces betrokken zijn, hebben de verschillende experimentele bewijzen een redelijk brede kennis opgebouwd over de mechanismen die bij het leerproces betrokken zijn.

De hersenen veranderen gedurende ons hele leven. De neuronen die het samenstellen kunnen worden gewijzigd als gevolg van verschillende oorzaken: ontwikkeling, het lijden van een bepaald type hersenletsel, blootstelling aan omgevingsstimulatie en fundamenteel als gevolg van leren (BNA, 2003).

index

  • 1 Basiskenmerken van hersenleer
  • 2 Soorten hersenleer
    • 2.1 - Niet-associatief leren
    • 2.2 - Associatief leren
  • 3 Neurochemie van brain learning
    • 3.1 Empowerment en depressie
  • 4 Gewenning en bewustzijn
    • 4.1 Gewenning
    • 4.2 Sensibilisatie
  • 5 Consolidatie van leren in de hersenen
  • 6 Referenties

Basiskenmerken van hersenleer

Leren is een essentieel proces dat, samen met het geheugen, het belangrijkste middel is dat levende wezens zich moeten aanpassen aan de terugkerende veranderingen in onze omgeving.

We gebruiken de term leren om te verwijzen naar het feit dat ervaring veranderingen in ons zenuwstelsel (SN) veroorzaakt, die langdurig kunnen zijn en een aanpassing op gedragsniveau kunnen inhouden (Morgado, 2005).

De ervaringen zelf veranderen de manier waarop ons organisme waarneemt, handelt, denkt of plant, door de wijziging van de SN, het wijzigen van de circuits die deelnemen aan deze processen (Carlson, 2010).

Dus, terwijl ons lichaam in wisselwerking met de omgeving, de synaptische verbindingen in onze hersenen veranderingen ondergaan, kunnen nieuwe verbindingen tot stand, versterkt die nuttig zijn in onze gedragsrepertoire zijn of anderen die niet nuttig of efficiënt (BNA verdwijnen, 2003).

Daarom, als het leren te maken heeft met de veranderingen die zich in ons zenuwstelsel voordoen als gevolg van onze ervaringen, kunnen we, wanneer deze veranderingen worden geconsolideerd, praten over herinneringen. (Carlson, 2010). Geheugen is een fenomeen afgeleid van die veranderingen die optreden in de SN en geeft een gevoel van continuïteit in ons leven (Morgado, 2005).

Vanwege de vele vormen van leren en geheugensystemen, wordt momenteel gedacht dat het leerproces en de vorming van nieuwe herinneringen afhankelijk zijn van synaptische plasticiteit, een fenomeen waardoor neuronen hun vermogen om met elkaar te communiceren veranderen (BNA, 2003). ).

Soorten hersenleer

Alvorens de hersenmechanismen te beschrijven die bij het leerproces betrokken zijn, zal het nodig zijn de verschillende vormen van leren te karakteriseren, waarbinnen we ten minste twee basistypen van leren kunnen differentiëren: niet-associatief leren en associatief leren.

-Niet-associatief leren

Niet-associatief leren verwijst naar de verandering in de functionele respons die optreedt als reactie op de presentatie van een enkele stimulus. Niet-associatief leren kan op zijn beurt van twee soorten zijn: gewenning of sensibilisatie (Bear et al., 2008).

gewenning

De herhaalde presentatie van een stimulus produceert een afname in de intensiteit van de respons daarop (Bear et al., 2008).

Voorbeeld: sIk woonde in een huis met slechts één telefoon. Wanneer het rinkelt, wordt het uitgevoerd om de oproep te beantwoorden, maar elke keer dat dit gebeurt, is de oproep bestemd voor een andere persoon. Aangezien dit herhaaldelijk gebeurt, reageert u niet meer op de telefoon en kunt u zelfs stoppen met luisteren (Bear et al., 2008).

sensibilisatie

De presentatie van een nieuwe of intense stimulus produceert een respons met een verhoogde magnitude op alle volgende stimuli.

Voorbeeld: suponga die op een trottoir van een straat loopt die 's nachts goed verlicht is, en plotseling ontstaat een black-out. Elke nieuwe of vreemde stimulus die verschijnt, zoals het horen van voetstappen of het zien van de koplampen van een naderende auto, zal deze veranderen. De sensorische stimulus (black-out) gaf aanleiding tot een sensibilisatie, die de respons op alle volgende stimuli intensiveert (Bear et al., 2008).

-Associatief leren

Dit type leren is gebaseerd op het vaststellen van associaties tussen verschillende stimuli of gebeurtenissen. Binnen associatief leren kunnen we twee subtypen onderscheiden: klassieke conditionering en instrumentele conditionering (Bear et al., 2008).

Klassieke conditionering

Bij dit type leren van de associatie tussen een stimulus die een ongeconditioneerde respons opwekt (ongeconditioneerde respons of ongeconditioneerde respons, RNC / RI) ongeconditioneerde stimulus of (ENC / EI), en andere stimulus die normaal gesproken veroorzaakt geen reactie optreedt, geconditioneerde stimulus (EC), en dat vereist training.

De gepaarde presentatie van de EC en de EI omvat de presentatie van de geleerde respons (geconditioneerde respons, RC) op de getrainde stimulus. Conditionering zal alleen plaatsvinden als de stimuli gelijktijdig worden gepresenteerd of als de EC binnen een zeer kort tijdsinterval aan de ENC voorafgaat (Bear et al., 2008).

Voorbeeld: a ENC / EC-stimulus, in het geval van honden, kan een stuk vlees zijn. Bij visualisatie van het vlees zullen de honden een speekselreactie (RNC / RI) afgeven. Als een hond echter wordt gepresenteerd als een stimulus, zal het geluid van een bel in het bijzonder geen respons geven. Als we beide stimuli tegelijkertijd of eerst het geluid van de bel (EC) en vervolgens het vlees presenteren, na een herhaalde training. Het geluid kan de reactie van speeksel opwekken, zonder het vlees te presenteren. Er is een verband tussen voedsel en vlees. Het geluid (EC) kan een geconditioneerde respons (RC) opwekken, speekselvloed.

Instrumentele conditionering

In dit soort leren, leer je een reactie (motorische handeling) te associëren met een significante stimulus (een beloning). Om de instrumentele conditionering te laten plaatsvinden, is het noodzakelijk dat de stimulus of beloning plaatsvindt na de reactie van het individu.

Daarnaast zal motivatie ook een belangrijke factor zijn. Aan de andere kant zal een instrumentele conditionering ook plaatsvinden als, in plaats van een beloning, het individu een verdwijning van een aversieve valentieprikkel verkrijgt (Bear et al., 2008).

Voorbeeld: sik introduceer een hongerige rat in een doos met een hendel die voedsel levert, wanneer hij de doos onderzoekt, zal de rat op de hendel drukken (handel) en observeren dat voedsel verschijnt (beloning). Nadat deze actie meerdere keren is uitgevoerd, zal de rat de druk van de hendel associëren met het verkrijgen van voedsel. Daarom drukt u op de hendel totdat deze verzadigd is (Bear et al., 2008).

Neurochemie van brain learning

Empowerment en depressie

Zoals we eerder vermeldden, wordt gedacht dat leren en geheugen afhankelijk zijn van processen van synaptische plasticiteit.

Verschillende studies hebben dus aangetoond dat de leerprocessen (waaronder die hierboven beschreven zijn) en geheugen, leiden tot veranderingen in synaptische connectiviteit die de sterkte en communicatiecapaciteit tussen neuronen veranderen..

Deze veranderingen in connectiviteit zouden het resultaat zijn van moleculaire en cellulaire mechanismen die deze activiteit reguleren als een gevolg van excitatie en neuronale inhibitie die structurele plasticiteit reguleert.

Eén van de belangrijkste kenmerken van exciterende en remmende synapsen is dus de hoge mate van variabiliteit in hun morfologie en stabiliteit die optreedt als gevolg van hun activiteit en het verstrijken van de tijd (Caroni et al., 2012).

Wetenschappers die gespecialiseerd zijn op dit gebied zijn specifiek geïnteresseerd in de lange-termijn veranderingen in de synaptische kracht, als een gevolg van de processen van langdurige empowerment (PLP) - en langdurige depressie (DLP).

  • Empowerment op de lange termijn: een toename in synaptische kracht treedt op als een resultaat van de stimulatie of herhaalde activering van de synaptische verbinding. Daarom zal een consistent antwoord verschijnen in de aanwezigheid van de stimulus, zoals in het geval van sensibilisatie.
  • Langdurige depressie (DLP): er treedt een toename van synaptische sterkte op als gevolg van de afwezigheid van herhaalde activering van de synaptische verbinding. Daarom zal de omvang van de respons op de stimulus minder of zelfs nul zijn. We zouden kunnen zeggen dat er gewenning optreedt.

Gewenning en bewustzijn

De eerste experimentele studies die geïnteresseerd zijn in het identificeren van de neuronale veranderingen die ten grondslag liggen aan leren en geheugen, gebruikten eenvoudige vormen van leren zoals gewenning, sensitisatie of klassieke conditionering..

In dit panorama richtte de Amerikaanse wetenschapper Eric Kandel zijn studies op de reflex van vertakking van de tak van de Aplysia Califórnica, te beginnen met het uitgangspunt dat de neuronale structuren analoog zijn aan deze en de superieure systemen.

Deze studies leverden het eerste bewijs dat het geheugen en het leren worden gemedieerd door de plasticiteit van synaptische verbindingen tussen neuronen die betrokken zijn bij gedrag onthullen dat leren leidt tot ingrijpende structurele veranderingen die gepaard geheugenopslag (Mayford et al., 2012).

Kandel concludeert, net als Ramón y Cajal, dat synaptische verbindingen niet onveranderlijk zijn en dat structurele en / of anatomische veranderingen de basis vormen voor geheugenopslag (Mayford et al., 2012).

In de context van de neurochemische mechanismen van leren, zullen verschillende gebeurtenissen plaatsvinden zowel voor gewenning als voor sensibilisatie.

gewenning

Zoals we eerder vermeldden, bestaat gewenning uit de afname van de intensiteit van de reactie, gevolg van de herhaalde presentatie van een stimulus. Wanneer een stimulus wordt waargenomen door het gevoelige neuron, wordt een exciterend vermogen gegenereerd dat een effectieve respons mogelijk maakt.

Aangezien de stimulus herhaald, de exciterende potentiaal progressief afneemt tot uiteindelijk niet de drempelminimum ontlading noodzakelijk een postsynaptische actiepotentiaal te genereren, die spiercontractie mogelijk overschrijdt.

De reden waarom dit exciterende potentieel afneemt is te wijten aan het feit dat, wanneer de stimulus continu wordt herhaald, een toenemende productie van kaliumionen wordt geproduceerd (K+), waardoor de calciumkanalen weer sluiten (Ca2+), die de invoer van calciumionen voorkomt. Daarom wordt dit proces geproduceerd door een afname van de afgifte van glutamaat (Mayford et al, 2012).

sensibilisatie

Sensitisatie is een complexere vorm van leren dan gewenning, waarbij een intense stimulus een overdreven reactie produceert op alle volgende stimuli, zelfs die die eerder weinig of geen respons veroorzaakten.

Ondanks dat het een basisvorm van leren is, heeft het verschillende stadia, op korte en lange termijn. Hoewel sensibilisatie op korte termijn gepaard zou gaan met snelle en dynamische synaptische veranderingen, zou sensibilisatie op de lange termijn leiden tot langdurige en stabiele veranderingen als gevolg van diepgaande structurele veranderingen.

In dit opzicht, in tegenwoordigheid van de sensibilisator stimulus (intens of nieuw) zal het vrijkomen van glutamaat zijn, wanneer het vrijgegeven door de presynaptische terminal hoeveelheid overmatig is, wordt de post-synaptische AMPA-receptoren activeren.

Hierdoor wordt de invoer van Na2 + in het postsynaptische neuron mogelijk waardoor de depolarisatie en de vrijlating van NMDA-receptoren, die tot nu toe werden geblokkeerd door Mg2 + ionen beide gebeurtenissen maken een massieve instroom van Ca2 + in het postsynaptische neuron.

Als de sensibilisator stimulus wordt gepresenteerd continu een aanhoudende toename van de Ca2 + ingang, waarbij verschillende kinasen activeert, wat leidt tot de uitvoering van de vroege expressie van genetische factoren en eiwitsynthese. Dit alles zal leiden tot structurele veranderingen op de lange termijn.

Daarom is het fundamentele verschil tussen beide processen in de synthese van eiwitten. In het eerste geval, in het kortetermijnbewustzijn, is de actie niet noodzakelijk om te voorkomen.

Ondertussen, op de lange termijn sensibilisering is het noodzakelijk dat de eiwitsynthese optreedt voor een duurzame en stabiele veranderingen gericht op de vorming en het onderhoud van het nieuwe leren optreden.

Consolidatie van leren in de hersenen

Leren en geheugen zijn het resultaat van structurele veranderingen die optreden als gevolg van synaptische plasticiteit. Om deze structurele veranderingen te laten plaatsvinden, is het noodzakelijk om het proces van langetermijnpotentiatie of consolidatie van de synaptische kracht te handhaven..

Net als bij de inductie van sensibilisatie op de lange termijn, is het noodzakelijk zowel de synthese van eiwitten als de expressie van genetische factoren die zullen leiden tot structurele veranderingen. Om deze gebeurtenissen te laten plaatsvinden, moet een reeks moleculaire factoren plaatsvinden:

  • De aanhoudende stijging Ca2 + vermelding in de terminal verschillende kinasen activeert, resulterend in de implementatie van de vroege expressie van genetische factoren en eiwitsynthese die leidt tot de inductie van nieuwe AMPA receptoren in te voegen membraan en zal de PLP behouden.

Deze moleculaire gebeurtenissen zullen resulteren in de verandering van de grootte en de dendritische vorm, in staat om verhogingen of verlagingen van het aantal dendritische stekels van bepaalde zones te geven.

Naast deze gelokaliseerde veranderingen heeft het huidige onderzoek aangetoond dat veranderingen ook wereldwijd voorkomen, aangezien de hersenen fungeren als een verenigd systeem.

Daarom zijn deze structurele veranderingen de basis van leren, bovendien, wanneer deze veranderingen de neiging hebben om in de loop van de tijd te verdragen, zullen we vanuit het geheugen spreken.

referenties

  1. (2008). In B. N. associatie, & BNA, Neurowetenschappen. De wetenschap van de hersenen. Een introductie voor jonge studenten. Liverpool.
  2. Bear, M., Connors, B., & Paradiso, M. (2008). Neuroscience: het brein verkennen. Philadelphia: Lippincott Wiliams & Wilkings.
  3. Caroni, P., Donato, F., en Muller, D. (2012). Structurele plasticiteit bij leren: regulatie en fucties. Natuur, 13, 478-490.
  4. Grondbeginselen van fysiologie van gedrag. (2010). In N. Carlson. Madrid: Pearson.
  5. Mayford, M., Siegelbaum, S.A., & Kandel, E.R. (s.f.). Synapsen en geheugenopslag.
  6. Morgado, L. (2005). Psychobiologie van leren en geheugen: fundamenten en recente ontwikkelingen. Rev Neurol, 40(5), 258-297.