HUR LÄR DEN MÄNSKLIGA HJÄRNAN? - NEUROPSYCHOLOGY - 2025

Vår hjärna lär sig av erfarenheter: Att möta vår miljö förändrar vårt beteende genom modifiering av vårt nervsystem (Carlson, 2010). Trots att vi fortfarande är långt ifrån att veta exakt och på alla nivåer var och en av de neurokemiska och fysiska mekanismerna som deltar i denna process, har de olika experimentella bevisen samlat ganska omfattande kunskap om de mekanismer som är involverade i inlärningsprocessen.

Hjärnan förändras under våra liv. De neuroner som komponerar det kan modifieras som en följd av olika orsaker: utveckling, lider av någon typ av hjärnskada, exponering för miljöstimulering och grundläggande, som en konsekvens av inlärning (BNA, 2003).

Grundläggande egenskaper hos hjärninlärning

Lärande är en viktig process som tillsammans med minnet är det viktigaste sättet att levande varelser måste anpassa sig till de återkommande ändringarna av vår miljö.

Vi använder termen lärande för att hänvisa till det faktum att upplevelsen ger förändringar i vårt nervsystem (NS), vilket kan vara långvarigt och innebära en modifiering på beteendemässigt nivå (Morgado, 2005).

Upplevelserna själva förändrar hur vår kropp uppfattar, agerar, tänker eller planerar genom modifiering av NS, förändring av kretsarna som deltar i dessa processer (Carlson, 2010).

På detta sätt, samtidigt som vår organisme interagerar med miljön, kommer de synaptiska anslutningarna i hjärnan att genomgå förändringar, nya förbindelser kan upprättas, de som är användbara i vår beteendepertoar stärks eller andra som inte är användbara eller effektiva försvinner (BNA, 2003).

Därför, om lärande har att göra med de förändringar som sker i vårt nervsystem som en följd av våra erfarenheter, när dessa förändringar konsolideras kan vi tala om minnen. (Carlson, 2010). Minne är ett fenomen som härleds från de förändringar som inträffar i NS och ger en känsla av kontinuitet i våra liv (Morgado, 2005).

På grund av de olika formerna av inlärningssystem och minnessystem tror man för närvarande att inlärningsprocessen och bildandet av nya minnen beror på synaptisk plasticitet, ett fenomen genom vilket neuroner förändrar deras förmåga att kommunicera med varandra (BNA, 2003 ).

Typer av hjärninlärning

Innan hjärnmekanismerna som beskrivs i lärprocessen beskrivs, kommer det att vara nödvändigt att karakterisera de olika formerna av lärande, inom vilka vi kan skilja åtminstone två grundläggande typer av lärande: icke-associerande lärande och associativt lärande.

-Ingassocierande lärande

Icke-associerande lärande avser förändringen i det funktionella svaret som inträffar som svar på presentationen av en enda stimulans. Icke-associerande lärande i sin tur kan vara av två typer: vana eller sensibilisering (Bear et al., 2008).

tillvänjning

Den upprepade presentationen av en stimulans ger en minskning i intensiteten av svaret på det (Bear et al., 2008).

Exempel: om du bodde i ett hus med bara en telefon. När det ringer springer han för att svara på samtalet, men varje gång han gör det är samtalet för någon annan. Eftersom denna händelse inträffar upprepade gånger kommer de att sluta reagera på telefonen och kan till och med sluta höra den (Bear et al., 2008).

Allergiframkallande

Presentationen av en ny eller intensiv stimulans ger ett svar med ökad storlek på alla efterföljande stimuli.

Exempel: Anta att du går på en trottoar på en väl upplyst gata på natten och plötsligt uppstår en blackout. Varje ny eller konstig stimulans som dyker upp, till exempel att höra fotsteg eller se strålkastarna i en bil som närmar sig, kommer att uppröra det. Den känsliga stimulansen (blackout) ledde till sensibilisering, vilket förstärker deras svar på alla efterföljande stimuli (Bear et al., 2008).

-Associativt lärande

Denna typ av lärande bygger på etablering av föreningar mellan olika stimuli eller händelser. Inom associativt lärande kan vi skilja två subtyper: klassisk konditionering och instrumentell konditionering (Bear et al., 2008).

Klassisk konditionering

I denna typ av inlärning kommer det att finnas en koppling mellan en stimulans som orsakar ett svar (okonditionerat svar eller okonditionerat svar, RNC / RI), okonditionerat eller okonditionerat stimuli (ENC / EI), och en annan stimulans som normalt inte provocerar svaret, betingad stimulans (CS), och det kommer att kräva utbildning.

Den parade presentationen av CS och USA kommer att involvera presentationen av det lärda svaret (villkorat svar, CR) till den utbildade stimulansen. Konditionering inträffar endast om stimuli presenteras samtidigt eller om CS föregår ENC inom ett mycket kort tidsintervall (Bear et al., 2008).

Exempel: En ENC / EC-stimulans, för hundar, kan vara en köttbit. När de tittar på köttet kommer hundarna att avge ett salivationsrespons (RNC / RI). Men om en hund presenteras som en stimulans av ljudet från en klocka, kommer den inte att ge något särskilt svar. Om vi ​​presenterar både stimuli samtidigt eller först ljudet från klockan (CE) och sedan köttet, efter upprepad träning. Ljudet kommer att kunna provocera salivresponsen utan att köttet är närvarande. Det har varit ett samband mellan mat och kött. Ljud (EC) kan framkalla ett konditionerat svar (CR), salivation.

Instrumental konditionering

I denna typ av lärande lär du dig att associera ett svar (motorisk handling) med en betydande stimulans (en belöning). För att instrumentell konditionering ska inträffa är det nödvändigt att stimulansen eller belöningen sker efter individens svar.

Dessutom är motivation också en viktig faktor. Å andra sidan kommer en instrumentell typ av konditionering också att uppstå om istället för en belöning, individen får ett försvinnande av en aversiv valensstimulus (Bear et al., 2008).

Exempel: om vi inför en hungrig råtta i en låda med en spak som ger mat, kommer råttan att trycka på spaken (motorhandling) och se att maten visas (belöning) när vi utforskar rutan. När du har gjort detta flera gånger kommer råttan att associera att trycka på spaken och få mat. Därför trycker du på spaken tills du är nöjd (Bear et al., 2008).

Neurokemi för hjärninlärning

Empowerment och depression

Som vi nämnde tidigare, tros lärande och minne bero på synaptiska plastisitetsprocesser.

Således har olika studier visat att processerna för inlärning (bland vilka är de som beskrivs ovan) och minne, ger upphov till förändringar i synaptisk anslutning som förändrar styrkan och kommunikationskapaciteten mellan neuroner.

Dessa förändringar i anslutning skulle vara resultatet av molekylära och cellulära mekanismer som reglerar denna aktivitet som en följd av neuronal excitation och hämning som reglerar strukturell plasticitet.

Således är en av de viktigaste kännetecknen för excitatoriska och hämmande synapser den höga variationen i deras morfologi och stabilitet som inträffar som en följd av deras aktivitet och tidens gång (Caroni et al., 2012).

Forskare som är specialiserade på detta område är specifikt intresserade av långsiktiga förändringar i synaptisk styrka, som en följd av långvarig potentiering (PLP) - och långvarig depression (DLP) processer.

• Långvarig potentiering : det ökar synaptisk styrka som en följd av stimulering eller upprepad aktivering av synaptisk anslutning. Därför kommer ett konsekvent svar att visas i närvaron av stimulansen, som vid sensibilisering.
• Långvarig depression (DLP) : det finns en ökning av synaptisk styrka som en följd av frånvaron av upprepad aktivering av den synaptiska anslutningen. Därför kommer responsen på stimulansen att vara mindre eller till och med noll. Vi kan säga att en process med vana uppstår.

Vana och medvetenhet

De första experimentella studierna som var intresserade av att identifiera de neurala förändringarna som ligger till grund för inlärning och minne, använde enkla former av lärande såsom vana, sensibilisering eller klassisk konditionering.

Mot denna bakgrund fokuserade den amerikanska forskaren Eric Kandel sina studier på Aplysia Califórnica-reflexreflexen, med utgångspunkt från antagandet att neurala strukturer är analoga mellan dessa och högre system.

Dessa studier gav första bevis på att minne och inlärning förmedlas av plasticiteten i synaptiska förbindelser mellan neuroner involverade i beteende, vilket avslöjade att inlärning leder till djupa strukturella förändringar som följer med minneslagring (Mayford et al., 2012).

Kandel konstaterar, liksom Ramón y Cajal, att synaptiska anslutningar inte är oföränderliga och att strukturella och / eller anatomiska förändringar utgör grunden för minneslagring (Mayford et al., 2012).

I samband med neurokemiska mekanismer för inlärning kommer olika händelser att äga rum för både vana och sensibilisering.

tillvänjning

Som vi nämnde tidigare består habituation av en minskning av responsens intensitet, en konsekvens av den upprepade presentationen av en stimulans. När en stimulans uppfattas av den sensoriska neuronen genereras en exciterande potential som möjliggör ett effektivt svar.

När stimulansen upprepas minskar den excitatoriska potentialen gradvis tills den slutligen misslyckas med att överskrida den minsta urladdningströskel som är nödvändig för att generera en postsynaptisk handlingspotential, vilket möjliggör muskelsammandragning.

Anledningen till att denna excitatoriska potential minskar beror på det faktum att när stimulansen kontinuerligt upprepas finns en ökande produktion av kaliumjoner (K ⁺ ), vilket i sin tur orsakar stängning av kalciumkanaler ( Ca ²⁺ ), vilket förhindrar inträde av kalciumjoner. Därför orsakas denna process av en minskning av frisättningen av glutamat (Mayford et al, 2012).

Allergiframkallande

Sensibilisering är en mer komplex form av lärande än vana, där en intensiv stimulans ger ett överdrivet svar på alla efterföljande stimuli, även de som tidigare väckte lite eller inget svar.

Trots att det är en grundläggande form av lärande har den olika stadier, på kort och lång sikt. Medan kortvarig sensibilisering skulle innebära snabba och dynamiska synaptiska förändringar, skulle långsiktig sensibilisering leda till långvariga och stabila förändringar, följden av djupa strukturella förändringar.

I detta avseende, i närvaro av den sensibiliserande stimulansen (intensiv eller ny), kommer en frisättning av glutamat att inträffa, när den mängd som frisätts av den presynaptiska terminalen är överdriven kommer den att aktivera de postsynaptiska AMPA-receptorerna.

Detta faktum möjliggör inträde av Na2 + i den postsynaptiska neuronen, vilket tillåter dess depolarisering såväl som frisättningen av NMDA-receptorer, som hittills blockerades av Mg2 + -joner, båda händelserna kommer att möjliggöra en massiv inträde av Ca2 + i den postsynaptiska neuronen.

Om den sensibiliserande stimulansen presenteras kontinuerligt kommer det att orsaka en ihållande ökning av Ca2 + -ingången, vilket aktiverar olika kinaser, vilket leder till att det tidiga uttrycket av genetiska faktorer och proteinsyntes initieras. Allt detta kommer att leda till långsiktiga strukturella ändringar.

Därför återfinns den grundläggande skillnaden mellan de två processerna i proteinsyntes. I den första av dem, på kortvarig sensibilisering, är dess åtgärder inte nödvändiga för att den ska ske.

När det gäller långsiktig sensibilisering är det väsentligt att proteinsyntes sker så att varaktiga och stabila förändringar äger rum som syftar till bildandet och upprätthållandet av nytt lärande.

Konsolidering av lärande i hjärnan

Lärande och minne är resultatet av strukturella förändringar som inträffar som en följd av synaptisk plasticitet. För att dessa strukturella förändringar ska äga rum är det nödvändigt att en långsiktig förbättringsprocess, eller synaptisk styrkonsolidering, äger rum.

Liksom vid induktion av långsiktig sensibilisering är både proteinsyntes och uttryck av genetiska faktorer som kommer att leda till strukturella förändringar nödvändiga. För att dessa händelser ska inträffa måste en serie molekylära faktorer äga rum:

• Den ihållande ökningen av inträde av Ca2 + i terminalen kommer att aktivera olika kinaser, vilket leder till initiering av tidigt uttryck av genetiska faktorer och syntes av proteiner som kommer att leda till induktion av nya AMPA-receptorer som kommer att infogas i membran och kommer att upprätthålla PLP.

Dessa molekylära händelser kommer att resultera i förändring av den dendritiska storleken och formen, med möjligheten att öka eller minska antalet dendritiska ryggar i vissa områden.

Utöver dessa lokala förändringar har aktuell forskning visat att förändringar också sker på global nivå eftersom hjärnan fungerar som ett enhetligt system.

Därför är dessa strukturella förändringar grunden för inlärning. Dessutom kommer vi att prata om minne när dessa förändringar tenderar att pågå över tiden.

referenser

1. (2008). I BN-förening, & BNA, neurovetenskap. Hjärnans vetenskap. En introduktion för unga studenter. Liverpool.
2. Bear, M., Connors, B., & Paradiso, M. (2008). Neurovetenskap: utforska hjärnan. Philadelphia: Lippincott Wiliams & Wilkings.
3. Caroni, P., Donato, F., & Muller, D. (2012). Strukturell plasticitet vid lärande: reglering och drivkrafter. Nature, 13, 478-490.
4. Grunder för beteendefysiologi. (2010). I N. Carlson. Madrid: Pearson.
5. Mayford, M., Siegelbaum, SA, & Kandel, ER (nd). Synapser och minneslagring.
6. Morgado, L. (2005). Psykobiologi för lärande och minne: grundläggande och senaste framsteg Rev Neurol, 40 (5), 258-297.