CUM ÎNVAȚĂ CREIERUL UMAN? - NEUROPSIHOLOGIE - 2025

Creierul nostru învață din experiențe: confruntarea cu mediul nostru modifică comportamentul nostru prin modificarea sistemului nostru nervos (Carlson, 2010). În ciuda faptului că suntem încă departe de a cunoaște exact și la toate nivelurile fiecare dintre mecanismele neurochimice și fizice care participă la acest proces, diferitele dovezi experimentale au acumulat cunoștințe destul de vaste despre mecanismele implicate în procesul de învățare.

Creierul se schimbă de-a lungul vieții noastre. Neuronii care îl compun pot fi modificați ca urmare a diferitelor cauze: dezvoltare, care suferă de un anumit tip de leziuni cerebrale, expunere la stimularea mediului și fundamental, ca urmare a învățării (BNA, 2003).

Caracteristicile de bază ale învățării creierului

Învățarea este un proces esențial care, împreună cu memoria, este principalul mijloc pe care ființele vii îl au pentru a se adapta la schimbările recurente din mediul nostru.

Folosim termenul de învățare pentru a ne referi la faptul că experiența produce schimbări în sistemul nostru nervos (NS), care poate fi de lungă durată și presupune o modificare la nivel comportamental (Morgado, 2005).

Experiențele în sine schimbă modul în care corpul nostru percepe, acționează, gândește sau planifică, prin modificarea NS, modificând circuitele care participă la aceste procese (Carlson, 2010).

În acest fel, în același timp în care corpul nostru interacționează cu mediul înconjurător, conexiunile sinaptice ale creierului nostru vor suferi modificări, pot fi stabilite noi conexiuni, cele care sunt utile în repertoriul nostru comportamental întărite sau altele care nu sunt utile sau eficiente dispar (BNA, 2003).

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

Datorită multiplelor forme de învățare și sisteme de memorie, în prezent se crede că procesul de învățare și formarea de noi amintiri depind de plasticitatea sinaptică, un fenomen prin care neuronii își modifică capacitatea de a comunica între ei (BNA, 2003 ).

Tipuri de învățare a creierului

Înainte de a descrie mecanismele creierului implicate în procesul de învățare, va fi necesară caracterizarea diferitelor forme de învățare, în cadrul cărora putem diferenția cel puțin două tipuri de învățare de bază: învățarea non-asociativă și învățarea asociativă.

-Invățare neasociativă

Învățarea non-asociativă se referă la schimbarea răspunsului funcțional care apare ca răspuns la prezentarea unui singur stimul. Învățarea non-asociativă la rândul său poate fi de două tipuri: obișnuirea sau sensibilizarea (Bear și colab., 2008).

deprindere

Prezentarea repetată a unui stimul produce o scădere a intensității răspunsului la acesta (Bear și colab., 2008).

Exemplu: dacă ai locuit într-o casă cu un singur telefon. Când sună, el aleargă să răspundă la apel, însă de fiecare dată când face, apelul este pentru altcineva. Deoarece acest eveniment se întâmplă în mod repetat, ei vor înceta să mai reacționeze la telefon și pot chiar să nu mai audă (Bear și colab., 2008).

sensibilizare

Prezentarea unui stimul nou sau intens produce un răspuns cu o magnitudine crescută la toți stimulii ulterior.

Exemplu: Să presupunem că mergeți pe un trotuar pe o stradă bine iluminată noaptea și apare brusc un oprire. Orice stimul nou sau ciudat care apare, cum ar fi auzirea pașilor sau văzut farurile unei mașini care se apropie, îl va deranja. Stimulul sensibil (blackout) a dus la sensibilizare, ceea ce intensifică răspunsul lor la toți stimulii ulterioare (Bear și colab., 2008).

-Învățare asociativă

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

Condiții clasice

În acest tip de învățare va exista o asociere între un stimul care provoacă un răspuns (răspuns necondiționat sau răspuns necondiționat, RNC / RI), stimul necondiționat sau necondiționat (ENC / EI) și un alt stimul care în mod normal nu provoacă răspunsul, stimul condiționat (CS) și asta va necesita antrenament.

Prezentarea în pereche a CS și SUA va implica prezentarea răspunsului învățat (răspuns condiționat, CR) la stimulul instruit. Condiționarea va avea loc numai dacă stimulii sunt prezentați simultan sau dacă CS precede ENC-ul într-un interval de timp foarte scurt (Bear și colab., 2008).

Exemplu: un stimul 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 prin sunetul unui clopot, acesta nu va prezenta niciun răspuns anume. Dacă prezentăm ambii stimuli simultan sau mai întâi sunetul clopotului (CE) și apoi al cărnii, după antrenament repetat. Sunetul va putea provoca răspunsul la salivare, fără ca carnea să fie prezentă. A existat o asociere între mâncare și carne. Sunetul (CE) este capabil să provoace un răspuns condiționat (salariu).

Condiționarea instrumentală

În acest tip de învățare, înveți să asociezi un răspuns (act motor) cu un stimul semnificativ (o recompensă). Pentru ca condiționarea instrumentală să apară, este necesar ca stimulul sau recompensa să apară după răspunsul individului.

Mai mult, motivația va fi, de asemenea, un factor important. Pe de altă parte, un tip instrumental de condiționare va apărea și dacă în locul unei recompense, individul obține o dispariție a unui stimul valențial aversiv (Bear și colab., 2008).

Exemplu: dacă introducem un șobolan flămând într-o cutie cu o pârghie care va oferi hrană, la explorarea cutiei, șobolanul va apăsa maneta (actul motor) și va observa că apare mâncarea (recompensă). După ce faceți acest lucru de mai multe ori, șobolanul va asocia presarea manetei cu obținerea de mâncare. Prin urmare, veți apăsa maneta până când sunteți mulțumit (Bear și colab., 2008).

Neurochimia învățării creierului

Împuternicirea și depresia

Așa cum am menționat anterior, se consideră că învățarea și memoria depind de procesele de plasticitate sinaptică.

Astfel, diferite studii au arătat că procesele de învățare (dintre care sunt cele descrise mai sus) și memoria, dau naștere 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 urmare a excitării neuronale și a inhibiției care reglează plasticitatea structurală.

Astfel, una dintre principalele caracteristici ale sinapselor excitatorii și inhibitoare este nivelul ridicat de variabilitate a morfologiei și stabilității lor care apare ca o consecință a activității lor și a trecerii timpului (Caroni și colab., 2012).

Oamenii de știință specializați în acest domeniu sunt interesați în mod special de schimbările pe termen lung ale puterii sinaptice, ca urmare a proceselor de potențare pe termen lung (PLP) - și a proceselor de depresie pe termen lung (DLP).

• Potențare pe termen lung : există o creștere a puterii sinaptice 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) : există o creștere a puterii sinaptice ca urmare 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.

Obișnuință și conștientizare

Primele studii experimentale interesate să identifice modificările neuronale care stau la baza învățării și memoriei, au folosit forme simple de învățare, cum ar fi obișnuirea, sensibilizarea sau condiționarea clasică.

În acest context, savantul american Eric Kandel și-a concentrat studiile asupra reflexului de retragere a branhiei din Aplysia Califórnica, pornind de la premisa că structurile neuronale sunt analoge între acestea și sistemele superioare.

Aceste studii au furnizat prima dovadă că memoria și învățarea sunt mediate de plasticitatea conexiunilor sinaptice între neuronii implicați în comportament, relevând că învățarea duce la schimbări structurale profunde care însoțesc stocarea memoriei (Mayford et al., 2012).

Kandel, la fel ca Ramón y Cajal, concluzionează că conexiunile sinaptice nu sunt imuabile și că modificările structurale și / sau anatomice constituie baza stocării memoriei (Mayford și colab., 2012).

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

deprindere

După cum am menționat anterior, obișnuirea constă într-o scădere a intensității răspunsului, o consecință a prezentării repetate a unui stimul. Când un stimul este perceput de neuronul senzorial, este generat un potențial excitator care permite un răspuns eficient.

Pe măsură ce stimulul se repetă, potențialul excitator scade progresiv, până când nu reușește în sfârșit să depășească pragul minim de descărcare necesar pentru a genera un potențial de acțiune postsinaptică, ceea ce face posibilă contracția musculară.

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

sensibilizare

Sensibilizarea este o formă de învățare mai complexă decât obișnuirea, în care un stimul intens produce un răspuns exagerat la toți stimulii ulterioare, chiar și la cele care anterior au generat un răspuns puțin sau deloc.

În ciuda faptului că este o formă de învățare de bază, aceasta are diferite etape, pe termen scurt și lung. În timp ce sensibilizarea pe termen scurt ar presupune schimbări sinaptice rapide și dinamice, sensibilizarea pe termen lung ar duce la schimbări durabile și stabile, consecința unor schimbări structurale profunde.

În acest sens, în prezența stimulului sensibilizant (intens sau nou) se va produce o eliberare de glutamat, când cantitatea eliberată de terminalul presinaptic este excesivă, va activa receptorii AMPA postsinaptici.

Acest fapt va permite intrarea Na2 + în neuronul postsinaptic, permițând depolarizarea acestuia, precum și eliberarea receptorilor NMDA, care până acum erau blocate de ionii Mg2 +, ambele evenimente vor permite o intrare masivă de Ca2 + în neuronul postsinaptic.

Dacă stimulentul de sensibilizare este prezentat continuu, acesta va determina o creștere persistentă a aportului de Ca2 +, care va activa diferite kinaze, ceea ce duce la inițierea expresiei timpurii a factorilor genetici și sintezei proteinelor. Toate acestea vor conduce la modificări structurale pe termen lung.

Prin urmare, diferența fundamentală între cele două procese se regăsește în sinteza proteinelor. În primul dintre ei, în sensibilizarea pe termen scurt, acțiunea sa nu este necesară pentru ca aceasta să se producă.

La rândul său, în sensibilizarea pe termen lung, este esențial să se realizeze sinteza proteinelor, astfel încât să aibă loc schimbări durabile și stabile, care vizează formarea și menținerea unei noi învățări.

Consolidarea învățării în creier

Învățarea și memoria sunt rezultatul modificărilor structurale care apar ca urmare a plasticității sinaptice. Pentru ca aceste schimbări structurale să apară, este necesar să se mențină procesul de potențare pe termen lung sau consolidarea puterii sinaptice.

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

• Creșterea persistentă a intrării de Ca2 + în terminal va activa diferite kinaze, ceea ce duce la inițierea unei expresii timpurii a factorilor genetici și la sinteza proteinelor care va duce la inducerea de noi receptori AMPA care vor fi introduse în membrană și va menține PLP.

Aceste evenimente moleculare vor avea ca rezultat modificarea dimensiunii și formei dendritice, cu posibilitatea creșterii sau micșorării numărului de spini dendritici în anumite zone.

Pe lângă aceste schimbări localizate, cercetările actuale au arătat că schimbările apar și la nivel global, deoarece creierul acționează ca un sistem unificat.

Prin urmare, aceste schimbări structurale stau la baza învățării, în plus, când aceste schimbări tind să dureze în timp, vom vorbi despre memorie.

Referințe

1. (2008). În asociația BN, și BNA, Neuroștiințe. 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., & Muller, D. (2012). Plasticitatea structurală la învățare: reglementare și combustii. Natura, 13, 478-490.
4. Fundamentele fiziologiei comportamentale. (2010). În N. Carlson. Madrid: Pearson.
5. Mayford, M., Siegelbaum, SA, & Kandel, ER (nd). Sinapsele și stocarea memoriei.
6. Morgado, L. (2005). Psihobiologia învățării și a memoriei: fundamente și progrese recente. Rev Neurol, 40 (5), 258-297.