KAKO SE ČLOVEŠKI MOŽGANI NAUČIJO? - NEVROPSIHOLOGIJA - 2026

Naši možgani se učijo iz izkušenj: soočanje z okoljem spreminja naše vedenje s spreminjanjem našega živčnega sistema (Carlson, 2010). Kljub temu, da smo še vedno daleč od natančnega in natančnega poznavanja vseh nevrokemičnih in fizikalnih mehanizmov, ki sodelujejo v tem procesu, so različni eksperimentalni dokazi nabrali precej obsežno znanje o mehanizmih, ki so vključeni v učni proces.

Možgani se skozi življenje spreminjajo. Nevroni, ki ga sestavljajo, se lahko spremenijo kot posledica različnih vzrokov: razvoj, trpijo zaradi neke vrste možganske poškodbe, izpostavljenost okoljski stimulaciji in v bistvu kot posledica učenja (BNA, 2003).

Osnovne značilnosti učenja možganov

Učenje je bistven proces, ki je skupaj s spominom glavno sredstvo, da se živa bitja prilagajajo ponavljajočim se spremembam našega okolja.

Izraz učenje uporabljamo za navajanje dejstva, da izkušnja povzroči spremembe v našem živčnem sistemu (NS), ki so lahko dolgotrajne in vključujejo spremembo na vedenjski ravni (Morgado, 2005).

Izkušnje same spreminjajo način, kako naše telo zaznava, deluje, razmišlja ali načrtuje s spremembo NS, spreminjanje vezij, ki sodelujejo v teh procesih (Carlson, 2010).

Na ta način, ko bo naše telo vplivalo na okolje, se bodo sinaptične povezave naših možganov spremenile, lahko se vzpostavijo nove povezave, tiste, ki so uporabne v našem vedenjskem repertoarju, ali druge, ki niso koristne ali učinkovite, izginejo (BNA, 2003).

Če je torej učenje povezano s spremembami v našem živčnem sistemu, ki so posledica naših izkušenj, lahko ob utrditvi teh sprememb govorimo o spominih. (Carlson, 2010). Spomin je pojav, ki izhaja iz tistih sprememb, ki se dogajajo v NS in daje občutek kontinuitete v našem življenju (Morgado, 2005).

Zaradi številnih oblik učnih in spominskih sistemov se trenutno misli, da sta učni proces in oblikovanje novih spominov odvisna od sinaptične plastičnosti, pojava, skozi katerega nevroni spreminjajo svojo sposobnost medsebojne komunikacije (BNA, 2003 ).

Vrste možganskega učenja

Preden opišemo možganske mehanizme, ki so vključeni v učni proces, bo treba opisati različne oblike učenja, znotraj katerih lahko ločimo vsaj dve osnovni vrsti učenja: nesosebno učenje in asociativno učenje.

-Nosocialno učenje

Neosebno učenje se nanaša na spremembo funkcionalnega odziva, ki se pojavi kot odgovor na predstavitev enega samega dražljaja. Neatraktivno učenje pa je lahko dveh vrst: habituacija ali preobčutljivost (Bear in sod., 2008).

Navada

Ponavljajoče se predstavljanje dražljaja povzroči zmanjšanje intenzivnosti odziva nanj (Bear in sod., 2008).

Primer: če ste živeli v hiši samo z enim telefonom. Ko zazvoni, teče, da sprejme klic, vendar vsakič, ko to pokliče, pokliče kdo drug. Ker se ta dogodek ponavlja, se bodo prenehali odzivati ​​na telefon in ga morda celo nehali slišati (Bear in sod., 2008).

Preobčutljivost

Predstavitev novega ali intenzivnega dražljaja povzroči odziv povečanega obsega na vse nadaljnje dražljaje.

Primer: Predpostavimo, da se ponoči sprehajate po pločniku v dobro osvetljeni ulici in nenadoma pride do zatemnitve. Vsak nov ali čuden dražljaj, ki se pojavi, na primer slišanje stopnic ali videnje žarometov bližajočega se avtomobila, ga bo razburil. Občutljiv dražljaj (blackout) je privedel do preobčutljivosti, kar okrepi njihov odziv na vse naslednje dražljaje (Bear in sod., 2008).

-Asocialno učenje

Ta vrsta učenja temelji na vzpostavljanju povezav med različnimi dražljaji ali dogodki. Med asociativnim učenjem lahko ločimo dva podtipa: klasično kondicijsko in instrumentalno kondicioniranje (Bear in sod., 2008).

Klasična kondicioniranje

Pri tej vrsti učenja bo prišlo do povezave med dražljajem, ki povzroči odziv (brezpogojni odziv ali brezpogojni odziv, RNC / RI), brezpogojno ali brezpogojno spodbudo (ENC / EI) in drugim spodbudo, ki ponavadi ne sproži odziva, pogojeni dražljaji (CS) in za to bo potreben trening.

Seznanjena predstavitev CS in ZDA bo vključevala predstavitev naučenega odziva (pogojen odziv, CR) na izurjeni dražljaj. Kondicioniranje se bo zgodilo le, če bodo dražljaji predstavljeni istočasno ali če je CS pred ENC v zelo kratkem časovnem intervalu (Bear in sod., 2008).

Primer: spodbujevalnik ENC / EC je pri psih lahko kos mesa. Po ogledu mesa bodo psi oddali odziv sline (RNC / RI). Če pa se pes ob zvoku zvona predstavi kot spodbuda, ne bo pokazal nobenega posebnega odziva. Če hkrati predstavimo oba dražljaja ali najprej zvok zvona (CE) in nato mesa, po večkratnem treningu. Zvok bo lahko sprožil odziv slinjenja, ne da bi bilo meso prisotno. Obstajala je povezava med hrano in mesom. Zvok (EC) lahko izzove pogojen odziv (CR), slinjenje.

Instrumentalna kondicioniranje

Pri tej vrsti učenja se naučite povezati odziv (motorično dejanje) s pomembnim spodbudo (nagrado). Za instrumentalno kondicioniranje je potrebno, da se spodbuda ali nagrada pojavi po posameznikovem odzivu.

Poleg tega bo motivacija tudi pomemben dejavnik. Po drugi strani se bo pojavila tudi instrumentalna vrsta kondicioniranja, če bo posameznik namesto nagrade prejel izginotje averzivnega valentnega dražljaja (Bear in sod., 2008).

Primer: če v škatlo z ročico, ki bo oskrbovala hrano, vstavimo lačnega podgana, bo podgana pritisnila na ročico (motorični akt) in opazovala, da se pojavi hrana (nagrada). Ko to storite večkrat, bo podgana pritisnila ročico s pridobivanjem hrane. Zato boste pritisnili na ročico, dokler ne boste zadovoljni (Bear et al., 2008).

Nevrokemija učenja možganov

Opolnomočenje in depresija

Kot smo že omenili, se domneva, da sta učenje in spomin odvisna od procesov sinaptične plastičnosti.

Tako so različne raziskave pokazale, da procesi učenja (med katerimi so zgoraj opisani) in spomina povzročajo spremembe v sinaptični povezanosti, ki spreminjajo moč in komunikacijsko sposobnost med nevroni.

Te spremembe v povezljivosti bi bile posledica molekulskih in celičnih mehanizmov, ki uravnavajo to aktivnost kot posledica vzbujanja nevronov in inhibicije, ki uravnava strukturno plastičnost.

Tako je ena glavnih značilnosti vzbujalnih in zaviralnih sinapsov visoka stopnja spremenljivosti v njihovi morfologiji in stabilnosti, ki se pojavlja kot posledica njihove aktivnosti in poteka časa (Caroni in sod., 2012).

Znanstvenike, specializirane za to področje, posebej zanimajo dolgoročne spremembe sinaptične moči, ki so posledica dolgoročnega potenciranja (PLP) - in dolgotrajne depresije (DLP).

• Dolgotrajno potenciranje : povečanje sinaptične moči je posledica stimulacije ali ponavljajočega se aktiviranja sinaptične povezave. Zato se bo ob prisotnosti dražljaja pojavil dosleden odziv, kot v primeru preobčutljivosti.
• Dolgotrajna depresija (DLP) : povečanje sinaptične moči je posledica odsotnosti ponavljajočega se aktiviranja sinaptične povezave. Zato bo obseg odziva na dražljaj manjši ali celo nič. Lahko bi rekli, da se zgodi proces habituacije.

Navada in ozaveščanje

Prve eksperimentalne študije, ki so bile zainteresirane za prepoznavanje nevronskih sprememb, na katerih temeljijo učenje in spomin, so uporabile preproste oblike učenja, kot so navada, občutljivost ali klasično kondicijo.

Glede na to je ameriški znanstvenik Eric Kandel svoje študije osredotočil na refleks odvzema škrg Aplysia Califórnica, izhajajoč iz predpostavke, da so nevronske strukture analogne med temi in višjimi sistemi.

Te študije so dale prvi dokaz, da sta spomin in učenje posredovana s plastičnostjo sinaptičnih povezav med nevroni, ki sodelujejo v vedenju, in razkrili, da učenje vodi do globokih strukturnih sprememb, ki spremljajo shranjevanje spomina (Mayford et al., 2012).

Kandel, tako kot Ramón y Cajal, sklepa, da sinaptične povezave niso nespremenljive in da so strukturne in / ali anatomske spremembe osnova za shranjevanje spomina (Mayford in sod., 2012).

V okviru nevrokemičnih mehanizmov učenja se bodo odvijali različni dogodki, tako za habituacijo kot za preobčutljivost.

Navada

Kot smo že omenili, je habituacija sestavljena iz zmanjšanja intenzivnosti odziva, kar je posledica večkratne predstavitve dražljaja. Ko dražljaj zazna senzorni nevron, se ustvari vzbujevalni potencial, ki omogoča učinkovit odziv.

Ko se dražljaj ponavlja, se vzbujalni potencial postopoma zmanjšuje, dokler končno ne preseže najmanjšega praga praznjenja, potrebnega za ustvarjanje postsinaptičnega akcijskega potenciala, kar omogoča krčenje mišic.

Razlog za to, da se ta vzbujevalni potencial zmanjšuje, je posledica dejstva, da, ko se dražljaj neprestano ponavlja, prihaja do vedno večjega iznosa kalijevih ionov (K ⁺ ), kar posledično povzroči zapiranje kalcijevih kanalov ( Ca ²⁺ ), ki preprečuje vstop kalcijevih ionov. Zato ta proces povzroči zmanjšanje sproščanja glutamata (Mayford in sod., 2012).

Preobčutljivost

Preobčutljivost je bolj zapletena oblika učenja kot habituacija, pri kateri intenziven dražljaj povzroči pretiran odziv na vse nadaljnje dražljaje, tudi tiste, ki so prej izzvali malo ali nič odziva.

Kljub osnovni obliki učenja ima različne faze, kratkoročne in dolgoročne. Medtem ko bi kratkoročna preobčutljivost vključevala hitre in dinamične sinaptične spremembe, bi dolgoročna preobčutljivost povzročila dolgotrajne in stabilne spremembe, kar bi bile posledica globokih strukturnih sprememb.

V tem smislu bo ob prisotnosti preobčutljivega dražljaja (intenzivnega ali novega) prišlo do sproščanja glutamata, ko bo količina presinaptičnega terminala prekomerna, aktivira postsinaptične AMPA receptorje.

To dejstvo bo omogočilo vstop Na2 + v postsinaptični nevron, kar bo omogočilo njegovo depolarizacijo in sproščanje receptorjev NMDA, ki so jih do zdaj blokirali ioni Mg2 +, oba dogodka pa bosta omogočila množičen vstop Ca2 + v postsinaptični nevron.

Če se senzibilizirajoči dražljaj nenehno prikazuje, povzroči vztrajno povečanje vnosa Ca2 +, kar bo aktiviralo različne kinaze, kar bo vodilo k zgodnji ekspresiji genetskih dejavnikov in sintezi beljakovin. Vse to bo vodilo do dolgoročnih strukturnih sprememb.

Zato je bistvena razlika med obema procesoma v sintezi beljakovin. V prvem od njih pri kratkotrajni preobčutljivosti ni potrebno njegovo delovanje.

Pri dolgotrajni preobčutljivosti je bistvenega pomena, da se sinteza beljakovin zgodi, da pride do trajnih in stabilnih sprememb, katerih cilj je oblikovanje in vzdrževanje novega učenja.

Utrditev učenja v možganih

Učenje in spomin sta posledica strukturnih sprememb, ki se pojavijo kot posledica sinaptične plastičnosti. Da bi se te strukturne spremembe zgodile, je potrebno, da se izvede dolgoročni proces izboljšanja ali utrjevanje sinaptične moči.

Tako kot pri indukciji dolgotrajne preobčutljivosti sta potrebna tudi sinteza beljakovin in izražanje genetskih dejavnikov, ki bodo privedli do strukturnih sprememb. Da se ti dogodki zgodijo, mora potekati vrsta molekulskih dejavnikov:

• Vztrajno povečanje vnosa Ca2 + v terminal bo aktiviralo različne kinaze, kar bo povzročilo zgodnjo ekspresijo genetskih dejavnikov in sintezo beljakovin, kar bo povzročilo indukcijo novih AMPA receptorjev, ki bodo vstavljeni v membrana in bo vzdrževala PLP.

Ti molekularni dogodki bodo povzročili spremembo dendritične velikosti in oblike z možnostjo povečanja ali zmanjšanja števila dendritičnih bodic na določenih območjih.

Poleg teh lokaliziranih sprememb so trenutne raziskave pokazale, da se spremembe dogajajo tudi na globalni ravni, saj možgani delujejo kot poenoten sistem.

Zato so te strukturne spremembe osnova za učenje, poleg tega, ko te spremembe ponavadi trajajo, bomo govorili o spominu.

Reference

1. (2008). V BN združenju in BNA, Nevroznanosti. Znanost o možganih. Uvod za mlade študente. Liverpool
2. Bear, M., Connors, B., & Paradiso, M. (2008). Nevroznanost: raziskovanje možganov. Philadelphia: Lippincott Wiliams & Wilkings.
3. Caroni, P., Donato, F., & Muller, D. (2012). Strukturna plastičnost pri učenju: regulacija in fukcije. Narava, 13, 478–490.
4. Osnove vedenjske fiziologije. (2010). V N. Carlson. Madrid: Pearson.
5. Mayford, M., Siegelbaum, SA, & Kandel, ER (drugo). Sinapse in shranjevanje pomnilnika.
6. Morgado, L. (2005). Psihobiologija učenja in spomina: osnove in nedavni napredek. Rev Neurol, 40 (5), 258-297.