HVORDAN LÆRER DEN MENNESKELIGE HJERNEN? - NEVROPSYKOLOGI - 2026

Hjernen vår lærer av erfaringer: Å møte omgivelsene våre endrer vår atferd gjennom endring av nervesystemet vårt (Carlson, 2010). Til tross for at vi fremdeles er langt fra å vite nøyaktig og på alle nivåer hver av de nevrokjemiske og fysiske mekanismene som deltar i denne prosessen, har de forskjellige eksperimentelle bevisene samlet en ganske omfattende kunnskap om mekanismene som er involvert i læringsprosessen.

Hjernen endrer seg gjennom livene våre. Nevronene som komponerer det kan modifiseres som en konsekvens av forskjellige årsaker: utvikling, lider av en slags hjerneskade, eksponering for miljøstimulering og fundamentalt, som en konsekvens av læring (BNA, 2003).

Grunnleggende kjennetegn ved hjernelæring

Læring er en essensiell prosess som sammen med hukommelse er de viktigste virkemidlene som levende vesener har for å tilpasse seg de gjentatte modifikasjonene i miljøet vårt.

Vi bruker begrepet læring for å referere til det faktum at opplevelsen gir endringer i nervesystemet vårt (NS), som kan være langvarig og innebære en modifikasjon på atferdsnivå (Morgado, 2005).

Opplevelsene i seg selv endrer måten kroppen vår oppfatter, handler, tenker eller planlegger gjennom modifisering av NS, og endrer kretsløpene som deltar i disse prosessene (Carlson, 2010).

På denne måten, samtidig som kroppen vår interagerer med miljøet, vil de synaptiske forbindelsene i hjernen vår gjennomgå endringer, det kan oppstå nye forbindelser, de som er nyttige i vårt atferdsrepertoar styrket eller andre som ikke er nyttige eller effektive forsvinner (BNA, 2003).

Derfor, hvis læring har å gjøre med endringene som skjer i nervesystemet vårt som et resultat av våre erfaringer, kan vi snakke om minner når disse endringene er konsolidert. (Carlson, 2010). Hukommelse er et fenomen utledet fra de endringene som skjer i NS og gir en følelse av kontinuitet i livene våre (Morgado, 2005).

På grunn av de mange former for lærings- og minnesystemer, antas det for tiden at læringsprosessen og dannelsen av nye minner avhenger av synaptisk plastisitet, et fenomen der nevroner endrer deres evne til å kommunisere med hverandre (BNA, 2003 ).

Typer hjernelæring

Før du beskriver hjernemekanismene som er involvert i læringsprosessen, vil det være nødvendig å karakterisere de forskjellige læringsformene, der vi kan skille minst to grunnleggende læringsformer: ikke-assosiativ læring og assosiativ læring.

-Ikke-assosiativ læring

Ikke-assosiativ læring viser til endringen i den funksjonelle responsen som oppstår som svar på presentasjonen av en enkelt stimulans. Ikke-assosiativ læring på sin side kan være av to typer: tilvenning eller sensibilisering (Bear et al., 2008).

tilvenning

Den gjentatte presentasjonen av en stimulus gir en reduksjon i intensiteten av responsen på den (Bear et al., 2008).

Eksempel: hvis du bodde i et hus med bare en telefon. Når det ringer, løper han for å svare på samtalen, men hver gang han gjør det, er samtalen en annen. Siden denne hendelsen oppstår gjentatte ganger, vil de slutte å reagere på telefonen og kan til og med slutte å høre den (Bear et al., 2008).

Sensibilisering

Presentasjonen av en ny eller intens stimulus gir en respons av økt størrelse på alle påfølgende stimuli.

Eksempel: Anta at du går på et fortau i en godt opplyst gate om natten, og det oppstår plutselig en mørkhet. Enhver ny eller merkelig stimulans som dukker opp, for eksempel å høre fotspor eller se frontlyktene til en bil som nærmer seg, vil forstyrre den. Den følsomme stimulansen (blackout) førte til sensibilisering, som intensiverer sin respons på alle påfølgende stimuli (Bear et al., 2008).

-Assosiativ læring

Denne typen læring er basert på etablering av assosiasjoner mellom forskjellige stimuli eller hendelser. Innen assosiativ læring kan vi skille to undertyper: klassisk kondisjonering og instrumentell kondisjonering (Bear et al., 2008).

Klassisk kondisjonering

I denne typen læring vil det være en assosiasjon mellom en stimulus som forårsaker en respons (ubetinget respons eller ubetinget respons, RNC / RI), ubetinget eller ubetinget stimulus (ENC / EI), og en annen stimulans som normalt ikke provoserer responsen, betinget stimulus (CS), og det vil trenge opplæring.

Den sammenkoblede presentasjonen av CS og USA vil involvere presentasjonen av den lærte responsen (betinget respons, CR) til den trente stimulansen. Kondisjonering vil bare skje hvis stimuliene presenteres samtidig eller hvis CS går foran ENC i et veldig kort tidsintervall (Bear et al., 2008).

Eksempel: En ENC / EC-stimulans, for hunder, kan være et kjøttstykke. Når de ser kjøttet, vil hundene avgi en spyttrespons (RNC / RI). Imidlertid, hvis en hund blir presentert som en stimulans av lyden av en bjelle, vil den ikke gi noen spesiell respons. Hvis vi presenterer begge stimuli samtidig eller først lyden fra bjellen (CE) og deretter kjøttet, etter gjentatt trening. Lyden vil være i stand til å provosere spyttresponsen, uten at kjøttet er til stede. Det har vært en sammenheng mellom mat og kjøtt. Lyd (EC) er i stand til å fremprovosere en betinget respons (CR), spytting.

Instrumental kondisjonering

I denne typen læring lærer du å knytte et svar (motorisk handling) til en betydelig stimulans (en belønning). For at instrumentell kondisjonering skal skje, er det nødvendig at stimulansen eller belønningen skjer etter individets respons.

Videre vil motivasjon også være en viktig faktor. På den annen side vil instrumentell kondisjonering også oppstå hvis i stedet for en belønning, får individet en forsvinning av en aversiv valensstimulus (Bear et al., 2008).

Eksempel: hvis vi introduserer en sulten rotte i en boks med en spak som vil gi mat, vil rotta trykke på spaken (motorhandling) og se at maten vises (belønning) når du utforsker boksen. Etter at du har gjort dette flere ganger, vil rotta knytte seg til å trykke på spaken og få mat. Derfor vil du trykke på spaken til du er fornøyd (Bear et al., 2008).

Nevrokjemi av hjernelæring

Empowerment og depresjon

Som vi refererte til tidligere, antas læring og hukommelse å avhenge av synaptiske plastisitetsprosesser.

Ulike studier har således vist at læringsprosessene (blant disse er beskrevet ovenfor) og hukommelse, gir opphav til endringer i synaptisk tilkobling som endrer styrke og kommunikasjonskapasitet mellom nevroner.

Disse endringene i tilkoblingsmuligheter ville være et resultat av molekylære og cellulære mekanismer som regulerer denne aktiviteten som en konsekvens av neuronal eksitasjon og hemming som regulerer strukturell plastisitet.

Dermed er et av hovedegenskapene ved eksitatoriske og hemmende synapser det høye nivået av variabilitet i deres morfologi og stabilitet som oppstår som en konsekvens av deres aktivitet og tidens gang (Caroni et al., 2012).

Forskere som er spesialisert på dette området, er spesielt interessert i langsiktige endringer i synaptisk styrke, som en konsekvens av langvarig potensiering (PLP) - og langvarig depresjon (DLP) prosesser.

• Langvarig potensiering : det er en økning i synaptisk styrke som en konsekvens av stimulering eller gjentatt aktivering av synaptisk forbindelse. Derfor vil en konsistent respons vises i nærvær av stimulansen, som i tilfelle av sensibilisering.
• Langvarig depresjon (DLP) : det er en økning i synaptisk styrke som en konsekvens av fraværet av gjentatt aktivering av den synaptiske forbindelsen. Derfor vil størrelsen på responsen på stimulansen være mindre eller til og med null. Vi kan si at en prosess med tilvenning oppstår.

Vane og bevissthet

De første eksperimentelle studiene som var interessert i å identifisere nevrale endringer som ligger til grunn for læring og hukommelse, brukte enkle læringsformer som tilvenning, sensibilisering eller klassisk kondisjonering.

På denne bakgrunn fokuserte den amerikanske forskeren Eric Kandel sine studier på gjengetrekkingsrefleksen til Aplysia Califórnica, med utgangspunkt i at nevrale strukturer er analoge mellom disse og høyere systemer.

Disse studiene ga første bevis på at hukommelse og læring er formidlet av plastisiteten i synaptiske forbindelser mellom nevroner involvert i oppførsel, og avslørte at læring fører til dyptgående strukturelle endringer som følger med lagring av minne (Mayford et al., 2012).

Kandel konkluderer, i likhet med Ramón y Cajal, at synaptiske forbindelser ikke er uforanderlige og at strukturelle og / eller anatomiske endringer utgjør grunnlaget for lagring av minne (Mayford et al., 2012).

I sammenheng med nevrokjemiske mekanismer for læring vil forskjellige hendelser finne sted for både tilvenning og sensibilisering.

tilvenning

Som vi nevnte tidligere, består tilvenning av en reduksjon i responsens intensitet, en konsekvens av den gjentatte presentasjonen av en stimulus. Når en stimulus oppfattes av det sensoriske nevronet, genereres et eksitatorisk potensiale som tillater en effektiv respons.

Når stimulusen gjentas, reduseres det eksitatoriske potensialet gradvis, til det til slutt ikke klarer å overskride den minimale utladningsterskelen som er nødvendig for å generere et postsynaptisk handlingspotensial, noe som gjør muskelsammentrekning mulig.

Årsaken til at dette eksitasjonspotensialet avtar skyldes det faktum at når stimulansen kontinuerlig gjentas, er det en økende produksjon av kaliumioner (K ⁺ ), som igjen fører til lukking av kalsiumkanaler ( Ca ²⁺ ), som forhindrer inntreden av kalsiumioner. Derfor er denne prosessen forårsaket av en reduksjon i frigjøring av glutamat (Mayford et al, 2012).

Sensibilisering

Sensibilisering er en mer sammensatt form for læring enn tilvenning, der en intens stimulus gir en overdreven respons på alle påfølgende stimuli, også de som tidligere vekket liten eller ingen respons.

Til tross for at det er en grunnleggende læringsform, presenterer den forskjellige stadier, på kort og lang sikt. Selv om kortvarig sensibilisering vil innebære raske og dynamiske synaptiske endringer, ville langvarig sensibilisering føre til langvarige og stabile endringer, konsekvensen av dyptgående strukturelle endringer.

I denne forstand, i nærvær av den sensibiliserende stimulansen (intens eller ny), vil en frigjøring av glutamat forekomme, når mengden som frigjøres av den presynaptiske terminalen er overdreven, vil den aktivere de postsynaptiske AMPA-reseptorene.

Dette faktum vil tillate inntreden av Na2 + i det postsynaptiske nevronet, slik at det kan depolarisering så vel som frigjøring av NMDA-reseptorer, som til nå ble blokkert av Mg2 + -ioner, begge hendelser vil tillate en massiv inntreden av Ca2 + i det postsynaptiske nevronet.

Hvis den sensibiliserende stimulansen presenteres kontinuerlig, vil det føre til en vedvarende økning i Ca2 + -inngang, som vil aktivere forskjellige kinaser, noe som fører til tidlig uttrykk for genetiske faktorer og proteinsyntese. Alt dette vil føre til langsiktige strukturelle modifikasjoner.

Derfor er den grunnleggende forskjellen mellom de to prosessene funnet i proteinsyntese. I den første av dem, på kort sikt sensibilisering, er handlingen ikke nødvendig for at den skal skje.

På den annen side er det på lang sikt sensibilisering viktig at en proteinsyntese finner sted slik at varige og stabile endringer finner sted som sikter mot dannelse og vedlikehold av ny læring.

Konsolidering av læring i hjernen

Læring og hukommelse er resultatet av strukturelle endringer som skjer som en konsekvens av synaptisk plastisitet. For at disse strukturelle endringene skal skje, er det nødvendig at en langsiktig forbedringsprosess, eller konsolidering av synaptisk styrke, finner sted.

Som ved induksjon av langvarig sensibilisering, er både proteinsyntese og uttrykk for genetiske faktorer som vil føre til strukturelle forandringer, nødvendig. For at disse hendelsene skal skje, må en serie molekylære faktorer finne sted:

• Den vedvarende økningen i inntreden av Ca2 + i terminalen vil aktivere forskjellige kinaser, noe som vil føre til oppstart av tidlig uttrykk for genetiske faktorer og syntese av proteiner som vil føre til induksjon av nye AMPA-reseptorer som vil bli satt inn i membran og vil opprettholde PLP.

Disse molekylære hendelsene vil resultere i endring av dendritisk størrelse og form, med mulighet for å øke eller redusere antall dendritiske ryggrader i visse områder.

I tillegg til disse lokaliserte endringene, har nåværende forskning vist at endringer også skjer på globalt nivå, ettersom hjernen fungerer som et enhetlig system.

Derfor er disse strukturelle endringene grunnlaget for læring, i tillegg, når disse endringene har en tendens til å vare over tid, vil vi snakke om minne.

referanser

1. (2008). I BN forening, & BNA, Neurosciences. Vitenskapen om hjernen. En introduksjon for unge studenter. Liverpool.
2. Bear, M., Connors, B., & Paradiso, M. (2008). Nevrovitenskap: utforske hjernen. Philadelphia: Lippincott Wiliams & Wilkings.
3. Caroni, P., Donato, F., & Muller, D. (2012). Strukturell plastisitet ved læring: regulering og fuksjoner. Naturen, 13, 478-490.
4. Grunnleggende om atferdsfysiologi. (2010). I N. Carlson. Madrid: Pearson.
5. Mayford, M., Siegelbaum, SA, & Kandel, ER (nd). Synapser og minne lagring.
6. Morgado, L. (2005). Psykobiologi for læring og hukommelse: grunnleggende og nyere fremskritt. Pastor Neurol, 40 (5), 258-297.