Cum se invata creierul uman?



Creierul nostru învață din experiențe: cu care se confruntă mediul nostru, ne schimbă comportamentul prin modificarea sistemului nostru nervos (Carlson, 2010).

Deși suntem departe de a ști exact și la toate nivelurile fiecare dintre mecanismele neurochimice și fizice implicate în acest proces, dovezile experimentale diferite a acumulat o cunoaștere destul de vastă a mecanismelor implicate în procesul de învățare încă.

Creierul se schimbă de-a lungul vieții noastre. Neuronii care o compun pot fi modificați ca o consecință a diferitelor cauze: dezvoltare; starea unui tip de leziuni cerebrale; expunerea la stimularea mediului și, fundamental, ca o consecință a învățării (BNA, 2003).

Caracteristicile de baza ale invatarii creierului

Învățarea este un proces esențial care, împreună cu memoria, este principalul mijloc prin care ființele vii trebuie să se adapteze la schimbările recurente din mediul nostru.

Folosim termenul de învățare pentru a face referire la faptul că experiența produce schimbări în sistemul nostru nervos (SN), care pot fi de lungă durată și implică schimbări comportamentale (Morgado, 2005).

Experiențele se schimba modul în care corpul nostru percepe, acte, crede sau planuri, prin modificarea SN, modificarea circuitelor implicate în aceste procese (Carlson, 2010).

Astfel, în timp ce corpul nostru interacționează cu mediul înconjurător, conexiunile sinaptice in creierul nostru suferi modificări, pot stabili noi conexiuni, consolidate cele care sunt utile în repertoriul nostru comportamental sau dispar altele care nu sunt utile sau eficiente (BNA, 2003).

Prin urmare, dacă învățarea are legătură cu schimbările care apar în sistemul nostru nervos ca urmare a experiențelor noastre, când aceste schimbări sunt consolidate, putem vorbi despre amintiri. (Carlson, 2010). Memoria este un fenomen dedus din acele schimbări care apar în SN și dă un sentiment de continuitate pentru viețile noastre (Morgado, 2005).

Din cauza multiplelor forme de sisteme de învățare și de memorie, gândit în prezent la procesul de învățare și formarea de noi amintiri depinde de plasticitatea sinaptică, un fenomen prin care neuronii altera capacitatea lor de a comunica între ele (BNA, 2003 ).

Tipuri de învățare a creierului

Înainte de a descrie mecanismele creierului implicate în procesul de învățare, va fi necesar pentru a caracteriza diferitele forme de învățare, în care putem distinge cel puțin două tipuri de bază de învățare: învățare non-asociativă și învățarea asociativă.

Învățarea non-asociativă

Învățarea non-asociativă se referă la schimbarea răspunsului funcțional care are loc ca răspuns la prezentarea unui singur stimul. Învățarea non-asociativă poate avea două tipuri: habituarea sau sensibilizarea (Bear et al., 2008).

  • deprindere: prezentarea repetată a unui stimul produce o scădere a intensității răspunsului la acesta (Bear et al., 2008).

Ex .:Dacă aș fi trăit într-o casă cu un singur telefon. Când sună, rulează pentru a răspunde la apel, totuși, de fiecare dată, apelul este pentru o altă persoană. Așa cum se întâmplă în mod repetat, veți înceta să reacționați la telefon și poate chiar să nu mai auziți(Bear și colab., 2008).

  • sensibilizare: prezentarea unui stimul nou sau intens produce un răspuns cu o magnitudine sporită la toți următorii stimuli.

Ex .:Să presupunem că mergi pe un trotuar pe o stradă bine luminată noaptea și că brusc există o întrerupere. Orice stimul nou sau ciudat care apare, cum ar fi ședințele de audiere sau văzând farurile unei mașini care se apropie, o va schimba. Stimularea senzorială (blackout) a dat naștere la o sensibilizare, care intensifică răspunsul său la toți următorii stimuli(Bear și colab., 2008).

Învățarea asociativă

Acest tip de învățare se bazează pe stabilirea asociațiilor între diferite stimuli sau evenimente. În cadrul învățării asociative putem distinge două subtipuri: condiționarea clasică și condiționarea instrumentală (Bear et al., 2008).

  • Clasificarea condiționată: In acest tip de învățare asocierea dintre un stimul care determină un răspuns neconditionate (răspuns neconditionate sau răspuns neconditionate, RNC / RI), stimul sau neconditionate (ENC / EI) și alți stimuli care nu provoacă nici o reacție va avea loc în mod normal, (EC) și va necesita instruire. Prezentarea asociată a CE și IE va implica prezentarea răspunsului învățat (răspuns condiționat, RC) la stimulul instruit. Condiționarea va avea loc numai dacă stimulii sunt prezentați simultan sau dacă CE precede ENC într-un interval de timp foarte scurt (Bear et al., 2008).

Ex .:Un stimulent ENC / CE, în cazul câinilor, poate fi o bucată de carne. La vizualizarea cărnii, câinii vor emite un răspuns de salivare (RNC / RI).Cu toate acestea, dacă un câine este prezentat ca stimul, sunetul unui clopot nu va prezenta nici un răspuns în particular. Dacă prezentăm ambii stimuli simultan sau mai întâi sunetul clopotului (CE) și apoi al cărnii, după o pregătire repetată. Sunetul va putea provoca reacția de salivare, fără ca carnea să fie prezentă. A existat o asociere între alimente și carne. Sunetul (EC) este capabil să provoace un răspuns condiționat (RC), salivare.

  • Instrumentație condiționatăÎn acest tip de învățare, învățați să asociați un răspuns (act motor) unui stimul semnificativ (o recompensă). Pentru ca condiționarea instrumentală să aibă loc, este necesar ca stimulul sau recompensa să aibă loc după răspunsul individului. În plus, motivația va fi, de asemenea, un factor important. Pe de altă parte, o condiționare instrumentală va apărea și în cazul în care, în loc de recompensă, individul obține o dispariție a unui stimul de valență aversivă (Bear et al., 2008).

Ex .: Dacă introducem un șobolan înfometat într-o cutie cu o pârghie, care va oferi alimente, locuințe explorarea șobolanul apăsat maneta (actul motor) și nota care apare alimente (recompensa). După efectuarea acestei acțiuni de mai multe ori, șobolanul va asocia presiunea pârghiei cu obținerea alimentelor. Prin urmare, veți apăsa pârghia până când aceasta nu este satisfăcută(Bear și colab., 2008).

Neurochimia învățării creierului

Potențarea și depresia

Așa cum am menționat mai devreme, se crede că învățarea și memoria depind de procesele de plasticitate sinaptică.

Astfel, diferite studii au arătat că procesele de învățare (printre care cele descrise mai sus) și memoria conduc la modificări ale conectivității sinaptice care modifică puterea și capacitatea de comunicare între neuroni.

Aceste modificări ale conectivității ar fi rezultatul mecanismelor moleculare și celulare care reglează această activitate ca o consecință a excitației și a inhibării neuronale care reglează plasticitatea structurală. Astfel, una dintre principalele caracteristici ale excitatorii și sinapse inhibitoare este nivelul ridicat de variabilitate în morfologie și stabilitate, care apare ca rezultat al activității și timpul său (Caroni et al., 2012).

Oamenii de știință specializați în acest domeniu sunt interesați în special de modificările pe termen lung ale rezistenței sinaptice, ca urmare a proceselor de potențare pe termen lung (PLP) și a depresiei pe termen lung (DLP).

  • Imputernicirea pe termen lung: o creștere a rezistenței sinaptice se produce ca urmare a stimulării sau activării repetate a conexiunii sinaptice. Prin urmare, un răspuns consistent va apărea în prezența stimulului, ca în cazul sensibilizării.
  • Depresia pe termen lung (DLP): o creștere a rezistenței sinaptice are loc ca o consecință a absenței activării repetate a conexiunii sinaptice. Prin urmare, amploarea răspunsului la stimul va fi mai mică sau chiar zero. Am putea spune că are loc un proces de obișnuință.

Habitat și conștientizare

Primele studii experimentale interesate de identificarea schimbărilor neuronale care stau la baza învățării și memoriei au folosit forme simple de învățare, cum ar fi habituarea, sensibilizarea sau condiționarea clasică.

În acest scenariu, savantul american Eric Kandel a concentrat studiile pe reflexul de retragere a branhii Aplysia californica bazat pe premisa că structurile neuronale sunt similare între ele și sisteme mai mari.

Aceste studii au furnizat primele dovezi că memoria și învățarea sunt mediate de plasticitatea conexiunilor sinaptice dintre neuroni implicate in comportament, dezvăluind că învățarea duce la schimbări structurale profunde care insotesc memorie de stocare (Mayford et al., 2012).

Kandel, ca Ramon y Cajal, conchide că conexiunile sinaptice nu sunt imuabile și structurale și / sau modificări anatomice sunt baza stocării (Mayford et al., 2012) de memorie.

În contextul mecanismelor neurochimice ale învățării, vor avea loc diferite evenimente atât pentru obișnuință, cât și pentru sensibilizare.

deprindere

După cum am menționat mai devreme, obișnuința constă în scăderea intensității răspunsului, ca o consecință a repetării prezentării unui stimul. Când un stimul este perceput de către neuronii sensibili, se generează un potențial excitator care permite un răspuns eficient.

Deoarece stimul se repetă, potențialul excitator scade progresiv până când nu în cele din urmă să depășească debitul minim de prag necesară pentru a genera un potențial de acțiune postsinaptic, care permite contracția musculară.

Motivul pentru care acest potențial excitator scade se datorează faptului că, atunci când stimulul se repetă continuu, se produce o creștere a producției de ioni de potasiu (K+), care, la rândul său, provoacă închiderea canalelor de calciu (Ca.2+), care împiedică intrarea ionilor de calciu. Prin urmare, acest proces este produs de o scădere a eliberării glutamatului (Mayford și colab., 2012).

sensibilizare

Sensibilizarea este o obișnuință de învățare mai complexă, în care un stimul intens produce un răspuns exagerat la toate următoarele stimuli, inclusiv cei care au provocat anterior puțin sau nici un răspuns, de asemenea, se poate observa în reflexul de retragere a ghillului de aplizie, produs de un exces în eliberarea glutamatului în prezența unui nou stimul (Mayford și colab., 2012).

În ciuda faptului că este o formă de bază de învățare, ea are diferite etape, atât pe termen scurt, cât și pe termen lung. Deși sensibilizarea pe termen scurt ar implica schimbări sinaptice rapide și dinamice, sensibilizarea pe termen lung ar conduce la schimbări de durată și stabile care rezultă din schimbări structurale profunde.

În acest sens, în prezența stimulului sensibilizator (intens sau nou) va exista o eliberare de glutamat, în cazul în care cantitatea eliberată de către terminalul presinaptic este excesiv, activa receptorii AMPA postsinaptici.

Acest lucru va permite intrarea Na2 + in neuron postsinaptic care permite depolarizare și eliberarea de receptori NMDA, care până acum au fost blocate de ionii de Mg2 +, ambele evenimente permit un aflux masiv de Ca2 + in neuron postsinaptic.

Dacă stimulul sensibilizator este prezentat în mod continuu va determina o creștere persistentă în Ca2 + intrare, care activează kinaze diferite, ceea ce duce la punerea în aplicare a expresiei precoce a factorilor genetici și sinteza proteinelor. Toate acestea vor conduce la modificări structurale pe termen lung.

Prin urmare, diferența fundamentală dintre ambele procese este în sinteza proteinelor. În primul rând, în ridicarea de acțiune pe termen scurt, nu este necesar ca aceasta să aibă loc, în timp ce pe termen lung de sensibilizare este esențială pentru sinteza proteinelor are loc pentru o durată și modificări stabile care au loc ca obiectiv formarea și menținerea unor noi învățăminte.

Consolidarea învățării în creier

Învățarea și memoria sunt rezultatul schimbărilor structurale care apar ca rezultat al plasticității sinaptice.

Pentru ca aceste schimbări structurale să aibă loc, este necesar să se mențină procesul de potențare pe termen lung sau consolidarea forței sinaptice.

Ca și în inducerea sensibilizării pe termen lung, este necesară atât sinteza proteinelor, cât și expresia factorilor genetici care vor duce la schimbări structurale. Pentru ca aceste evenimente să apară, trebuie să aibă loc o serie de factori moleculari:

  • Majorarea persistentă Ca2 + intrarea in terminal va activa kinaze diferite, rezultând în implementarea expresiei precoce a factorilor genetici și sinteza proteinelor, care va avea ca rezultat inducerea noi receptorilor AMPA pentru a fi introduse în membrana și va menține PLP.

Aceste evenimente moleculare vor avea ca rezultat modificarea dimensiunii și a formei dendritice, fiind capabile să producă creșteri sau scăderi ale numărului de spini dendritici ai anumitor zone.

În plus față de aceste schimbări localizate, cercetările curente au arătat că schimbările au loc și la nivel global, deoarece creierul acționează ca un sistem unificat. Prin urmare, aceste schimbări structurale reprezintă baza învățării, în plus, atunci când aceste schimbări tind să îndure în timp, vom vorbi din memorie.

referințe

  1. (2008). În asocierea B.N., & BNA, Neurosciences. Știința creierului. O introducere pentru tinerii studenți. Liverpool.
  2. Bear, M., Connors, B., & Paradiso, M. (2008). Neuroștiință: explorarea creierului. Philadelphia: Lippincott Wiliams & Wilkings.
  3. Caroni, P., Donato, F. și Muller, D. (2012). Plasticitate structurală în procesul de învățare: reglementare și fuziuni. Natura, 13, 478-490.
  4. Bazele fiziologiei comportamentului. (2010). În N. Carlson. Madrid: Pearson.
  5. Mayford, M., Siegelbaum, S.A., & Kandel, E.R. (s.f.). Synapses și memorie de stocare.
  6. Morgado, L. (2005). Psihobiologia învățării și memoriei: fundațiile și progresele recente. Rev Neurol, 40 de ani(5), 258-297.