КАК СЕ НАУЧАВА ЧОВЕШКИЯТ МОЗЪК? - НЕВРОПСИХОЛОГИЯ - 2025

Нашият мозък се учи от преживявания: изправянето пред нашата среда променя поведението ни чрез модификация на нервната ни система (Carlson, 2010). Въпреки факта, че все още сме далеч от познаването на точно и на всички нива всеки от неврохимичните и физическите механизми, които участват в този процес, различните експериментални доказателства са натрупали доста обширни познания за механизмите, участващи в процеса на обучение.

Мозъкът се променя през целия ни живот. Невроните, които го съставят, могат да бъдат модифицирани като следствие от различни причини: развитие, страдащи от някакъв вид мозъчни наранявания, излагане на стимулация в околната среда и в основата си, като следствие от ученето (BNA, 2003).

Основни характеристики на мозъчното обучение

Ученето е съществен процес, който заедно с паметта е основното средство, което живите същества трябва да адаптират към повтарящите се модификации на нашата среда.

Използваме термина за обучение, за да се отнасяме до факта, че опитът поражда промени в нервната ни система (НС), които могат да бъдат дълготрайни и да включват промяна на ниво поведение (Morgado, 2005).

Самите преживявания променят начина, по който тялото ни възприема, действа, мисли или планира, чрез модификацията на НС, променяйки схемите, които участват в тези процеси (Carlson, 2010).

По този начин, в същото време, когато тялото ни взаимодейства с околната среда, синаптичните връзки на нашия мозък ще претърпят промени, може да се установят нови връзки, онези, които са полезни в нашия поведенчески репертоар, подсилени или други, които не са полезни или ефективни, изчезват (BNA, 2003 г.).

Следователно, ако ученето има общо с промените, които настъпват в нервната ни система в резултат на нашите преживявания, когато тези промени са консолидирани, можем да говорим за спомени. (Карлсън, 2010). Паметта е феномен, изведен от онези промени, които се случват в НС и дава усещане за приемственост на нашия живот (Morgado, 2005).

Поради множеството форми на системи за учене и памет, в момента се смята, че процесът на обучение и формирането на нови спомени зависят от синаптичната пластичност, явление, чрез което невроните променят способността си да общуват помежду си (BNA, 2003).

Видове мозъчно обучение

Преди да опишем мозъчните механизми, участващи в процеса на обучение, ще е необходимо да се характеризират различните форми на обучение, в рамките на които можем да разграничим поне два основни типа учене: неасоциативно обучение и асоциативно обучение.

-Неасоциативно обучение

Неасоциативното обучение се отнася до промяната във функционалния отговор, която възниква в отговор на представянето на един-единствен стимул. Неасоциативното обучение от своя страна може да бъде от два вида: привикване или сенсибилизация (Bear et al., 2008).

привикване

Многократното представяне на стимул предизвиква намаляване на интензивността на отговора към него (Bear et al., 2008).

Пример: ако сте живели в къща със само един телефон. Когато звъни, той тича да отговаря на обаждането, но всеки път, когато го направи, обаждането е за някой друг. Тъй като това събитие се случва многократно, те ще спрат да реагират на телефона и дори могат да спрат да го чуват (Bear et al., 2008).

сенсибилизация

Представянето на нов или интензивен стимул предизвиква реакция с повишена степен на всички следващи стимули.

Пример: Да предположим, че ходите по тротоар през добре осветена улица през нощта и внезапно възниква затъмнение. Всеки нов или странен стимул, който се появи, като например да чуете стъпки или да видите фаровете на приближаваща кола, ще го разстрои. Чувствителният стимул (затъмнение) доведе до сенсибилизация, което засилва отговора му на всички последващи стимули (Bear et al., 2008).

-Асоциативно обучение

Този тип обучение се основава на установяването на асоциации между различни стимули или събития. В рамките на асоциативното обучение можем да различим два подтипа: класическо кондициониране и инструментално кондициониране (Bear et al., 2008).

Класическо кондициониране

При този тип обучение ще има връзка между стимул, който причинява отговор (безусловен отговор или безусловен отговор, RNC / RI), безусловен или безусловен стимул (ENC / EI) и друг стимул, който обикновено не провокира отговора, условен стимул (CS) и това ще изисква обучение.

Сдвоеното представяне на CS и САЩ ще включва представянето на научения отговор (условен отговор, CR) на обучения стимул. Кондиционирането ще възникне само ако стимулите се представят едновременно или ако CS предхожда ENC в много кратък интервал от време (Bear et al., 2008).

Пример: ENC / EC стимул, в случай на кучета, може да бъде парче месо. При гледане на месото, кучетата ще излъчат реакция на слюноотделяне (RNC / RI). Ако обаче кучето бъде представено като стимул от звука на звънец, то няма да има особен отговор. Ако представим и двата стимула едновременно или първо звука на звънеца (СЕ) и след това месото, след многократно обучение. Звукът ще може да провокира реакцията на слюноотделяне, без месото да присъства. Има връзка между храна и месо. Звукът (EC) е в състояние да провокира условен отговор (CR), слюноотделяне.

Инструментално кондициониране

При този тип обучение се научаваш да свързваш отговор (двигателен акт) със значителен стимул (награда). За да се осъществи инструментална подготовка, е необходимо стимулът или възнаграждението да настъпят след реакцията на индивида.

Освен това мотивацията също ще бъде важен фактор. От друга страна, ще настъпи и инструментален тип кондициониране, ако вместо награда, индивидът получи изчезване на стимула за аверсивна валентност (Bear et al., 2008).

Пример: ако въведем гладен плъх в кутия с лост, който ще осигурява храна, когато изследвате кутията плъхът ще натисне лоста (двигателен акт) и ще наблюдава, че храната се появява (награда). След като направите това още пъти, плъхът ще свърже натискането на лоста с получаване на храна. Следователно, ще натискате лоста, докато не сте доволни (Bear et al., 2008).

Неврохимия на мозъчното обучение

Овластяване и депресия

Както споменахме по-рано, се смята, че ученето и паметта зависят от процесите на синаптична пластичност.

По този начин различни проучвания показват, че процесите на обучение (сред които са описаните по-горе) и паметта пораждат промени в синаптичната свързаност, които променят силата и способността за комуникация между невроните.

Тези промени в свързаността биха били резултат от молекулни и клетъчни механизми, които регулират тази активност като следствие от невронно възбуждане и инхибиране, което регулира структурната пластичност.

По този начин, една от основните характеристики на възбудителните и инхибиторните синапси е високото ниво на променливост в тяхната морфология и стабилност, което се проявява като следствие от тяхната активност и с течение на времето (Caroni et al., 2012).

Учените, специализирани в тази област, се интересуват конкретно от дългосрочните промени в синаптичната сила, като следствие от процесите на дългосрочно потенциране (PLP) - и дългосрочната депресия (DLP).

• Дългосрочно потенциране: има увеличение на синаптичната сила като следствие от стимулирането или многократното активиране на синаптичната връзка. Следователно, при наличие на стимула ще се появи последователен отговор, както в случая на сенсибилизация.
• Дългосрочна депресия (DLP): има увеличаване на синаптичната сила като следствие от отсъствието на многократно активиране на синаптичната връзка. Следователно величината на отговора на стимула ще бъде по-малка или дори нулева. Бихме могли да кажем, че възниква процес на привикване.

Привикване и осъзнаване

Първите експериментални проучвания, заинтересовани да идентифицират невронните промени, които са в основата на ученето и паметта, използваха прости форми на обучение като привикване, сенсибилизация или класическо кондициониране.

На този фон американският учен Ерик Кандел фокусира изследванията си върху рефлекса на прибиране на хрилите на Aplysia Califórnica, изхождайки от предположението, че нервните структури са аналогични между тези и висшите системи.

Тези проучвания предоставят първи доказателства, че паметта и ученето са медиирани от пластичността на синаптичните връзки между невроните, участващи в поведението, разкривайки, че ученето води до дълбоки структурни промени, съпътстващи съхранението на паметта (Mayford et съч., 2012).

Kandel, подобно на Ramón y Cajal, заключава, че синаптичните връзки не са неизменни и че структурните и / или анатомичните промени представляват основата на съхранението на паметта (Mayford et al., 2012).

В контекста на неврохимичните механизми на обучение ще се провеждат различни събития както за привикване, така и за сенсибилизация.

привикване

Както споменахме по-рано, привикването се състои в намаляване на интензивността на отговора, следствие от многократното представяне на стимул. Когато стимул се възприема от сетивния неврон, се генерира възбудителен потенциал, който позволява ефективна реакция.

Тъй като стимулът се повтаря, възбудителният потенциал прогресивно намалява, докато накрая не успее да надвиши минималния праг на освобождаване, необходим за генериране на постсинаптичен потенциал за действие, което прави възможно свиването на мускулите.

Причината, поради която този възбудителен потенциал намалява, се дължи на факта, че тъй като стимулът непрекъснато се повтаря, има увеличаващ се изход на калиеви йони (К ⁺), което от своя страна причинява затварянето на калциевите канали (Ca ²⁺), което предотвратява навлизането на калциеви йони. Следователно, този процес се причинява от намаляване на отделянето на глутамат (Mayford et al, 2012).

сенсибилизация

Сенсибилизацията е по-сложна форма на обучение от привикването, при която интензивен стимул предизвиква преувеличена реакция на всички следващи стимули, дори и тези, които преди това са предизвикали малък или никакъв отговор.

Въпреки че е основна форма на обучение, той има различни етапи, краткосрочен и дългосрочен план. Докато краткосрочната сенсибилизация би включвала бързи и динамични синаптични промени, дългосрочната сенсибилизация би довела до дълготрайни и стабилни промени, следствие от дълбоките структурни промени.

В този смисъл, в присъствието на сенсибилизиращия стимул (интензивен или нов), ще настъпи отделяне на глутамат, когато количеството, освободено от пресинаптичния терминал, е прекомерно, то ще активира постсинаптичните AMPA рецептори.

Този факт ще позволи навлизането на Na2 + в постсинаптичния неврон, позволявайки неговата деполяризация, както и освобождаването на NMDA рецептори, които досега бяха блокирани от йони на Mg2 +, и двете събития ще позволят масово навлизане на Са2 + в постсинаптичния неврон.

Ако сенсибилизиращият стимул се представя непрекъснато, това ще доведе до трайно увеличаване на входа на Са2 +, което ще активира различни кинази, което води до началото на ранната експресия на генетични фактори и синтеза на протеини. Всичко това ще доведе до дългосрочни структурни модификации.

Следователно фундаменталната разлика между двата процеса се намира в синтеза на протеини. В първия от тях, при краткосрочна сенсибилизация, действието му не е необходимо, за да се случи.

От своя страна, при дългосрочна сенсибилизация е от съществено значение синтезът на протеини да се осъществява така, че да настъпят трайни и стабилни промени, насочени към формиране и поддържане на ново обучение.

Консолидиране на обучението в мозъка

Ученето и паметта са резултат от структурни промени, които настъпват вследствие на синаптичната пластичност. За да настъпят тези структурни промени, е необходимо да се осъществи дългосрочен процес на подобряване или консолидация на синаптична сила.

Както при индуцирането на дългосрочна сенсибилизация, е необходим както синтез на протеин, така и експресия на генетични фактори, които ще доведат до структурни промени. За да се случат тези събития, трябва да се осъществят поредица от молекулярни фактори:

• Постоянното увеличаване на влизането на Са2 + в терминала ще активира различни кинази, което ще доведе до началото на ранната експресия на генетични фактори и синтеза на протеини, което ще доведе до индуциране на нови AMPA рецептори, които ще бъдат въведени в мембрана и ще поддържа PLP.

Тези молекулярни събития ще доведат до промяна на дендритните размери и форма, с възможност за увеличаване или намаляване на броя на дендритни шипове в определени области.

В допълнение към тези локализирани промени, настоящите изследвания показват, че промените се случват и на глобално ниво, тъй като мозъкът действа като единна система.

Следователно тези структурни промени са в основата на обучението, в допълнение, когато тези промени имат тенденция да продължат с течение на времето, ще говорим за паметта.

Препратки

1. (2008 г.). В BN асоциация, & BNA, Neurosciences. Науката за мозъка. Въведение за млади студенти. Ливърпул.
2. Bear, M., Connors, B., & Paradiso, M. (2008). Невронауката: изследване на мозъка. Филаделфия: Lippincott Wiliams & Wilkings.
3. Caroni, P., Donato, F., & Muller, D. (2012). Структурна пластичност при учене: регулиране и фукции. Природа, 13, 478-490.
4. Основи на поведенческата физиология. (2010 г.). В Н. Карлсън. Мадрид: Пиърсън.
5. Mayford, M., Siegelbaum, SA, & Kandel, ER (nd). Синапси и съхранение на паметта.
6. Morgado, L. (2005). Психобиология на ученето и паметта: основи и скорошен напредък. Преп. Неврол, 40 (5), 258-297.