Nasz mózg się uczy z doświadczeń: stawienie czoła naszemu otoczeniu zmienia nasze zachowanie poprzez modyfikację naszego układu nerwowego (Carlson, 2010). Pomimo faktu, że nadal jesteśmy dalecy od dokładnego poznania na wszystkich poziomach każdego z neurochemicznych i fizycznych mechanizmów uczestniczących w tym procesie, różne dowody eksperymentalne zgromadziły dość obszerną wiedzę na temat mechanizmów zaangażowanych w proces uczenia się..
Mózg zmienia się przez całe nasze życie. Neurony, które go tworzą, mogą być modyfikowane w wyniku różnych przyczyn: rozwoju, cierpienia z powodu pewnego rodzaju uszkodzenia mózgu, narażenia na stymulację środowiskową i zasadniczo w wyniku uczenia się (BNA, 2003).
Indeks artykułów
Uczenie się jest podstawowym procesem, który wraz z pamięcią jest głównym środkiem przystosowania się żywych istot do powtarzających się modyfikacji naszego środowiska.
Używamy terminu uczenie się w odniesieniu do faktu, że doznanie powoduje zmiany w naszym układzie nerwowym (NS), które mogą być trwałe i implikować modyfikację na poziomie behawioralnym (Morgado, 2005).
Same doświadczenia zmieniają sposób, w jaki nasz organizm postrzega, działa, myśli lub planuje poprzez modyfikację NS, zmieniając obwody uczestniczące w tych procesach (Carlson, 2010).
W ten sposób w tym samym czasie, gdy nasz organizm wchodzi w interakcję ze środowiskiem, ulegną zmianie połączenia synaptyczne naszego mózgu, mogą powstać nowe połączenia, te, które są przydatne w naszym repertuarze zachowań wzmocnione lub inne, które nie są użyteczne lub wydajne, znikną. (BNA, 2003).
Dlatego jeśli uczenie się ma związek ze zmianami, które zachodzą w naszym układzie nerwowym w wyniku naszych doświadczeń, to kiedy te zmiany są utrwalone, możemy mówić o wspomnieniach. (Carlson, 2010). Pamięć jest zjawiskiem wywnioskowanym z tych zmian, które zachodzą w NS i daje poczucie ciągłości w naszym życiu (Morgado, 2005).
Ze względu na wielorakie formy uczenia się i systemów pamięci, obecnie uważa się, że proces uczenia się i tworzenie nowych wspomnień zależy od plastyczności synaps, zjawiska, w którym neurony zmieniają swoją zdolność komunikowania się ze sobą (BNA, 2003).
Zanim opiszemy mechanizmy mózgu zaangażowane w proces uczenia się, konieczne będzie scharakteryzowanie różnych form uczenia się, w ramach których możemy wyróżnić co najmniej dwa podstawowe typy uczenia się: uczenie się nie-asocjacyjne i uczenie się asocjacyjne..
Uczenie się nieasocjacyjne odnosi się do zmiany odpowiedzi funkcjonalnej, która pojawia się w odpowiedzi na prezentację pojedynczego bodźca. Z kolei uczenie się niezwiązane z asocjacją może być dwojakiego rodzaju: przyzwyczajenie lub uczulenie (Bear i in., 2008).
Powtarzająca się prezentacja bodźca powoduje zmniejszenie intensywności odpowiedzi na niego (Bear i in., 2008).
Przykład: sMieszkałem w domu z tylko jednym telefonem. Kiedy dzwoni, biegnie, aby odebrać telefon, jednak za każdym razem, gdy dzwoni, dzwoni do kogoś innego. Ponieważ zdarza się to wielokrotnie, przestaniesz reagować na telefon, a może nawet przestaniesz go słyszeć. (Bear i in., 2008).
Prezentacja nowego lub intensywnego bodźca powoduje reakcję o zwiększonej sile na wszystkie kolejne bodźce.
Przykład: sZałóżmy, że idziesz nocą po chodniku dobrze oświetlonej ulicy i nagle następuje przerwa w dostawie prądu. Każdy nowy lub dziwny bodziec, który się pojawi, taki jak słyszenie kroków lub zobaczenie reflektorów zbliżającego się samochodu, może go zdenerwować. Wrażliwy bodziec (blackout) doprowadził do uczulenia, które nasila jego reakcję na wszystkie kolejne bodźce (Bear i in., 2008).
Ten rodzaj uczenia się opiera się na tworzeniu skojarzeń między różnymi bodźcami lub wydarzeniami. W ramach uczenia się asocjacyjnego można wyróżnić dwa podtypy: warunkowanie klasyczne i warunkowanie instrumentalne (Bear i in., 2008).
W tego typu uczeniu się będzie istniało powiązanie między bodźcem wywołującym odpowiedź (odpowiedź bezwarunkowa lub odpowiedź bezwarunkowa, RNC / RI), bodźcem bezwarunkowym lub bezwarunkowym (ENC / EI), a innym bodźcem, który normalnie nie prowokuje odpowiedzi, bodziec warunkowy (CS), a to będzie wymagało treningu.
Sparowana prezentacja CS i US będzie obejmować prezentację wyuczonej odpowiedzi (odpowiedź warunkowa, CR) na wytrenowany bodziec. Kondycjonowanie nastąpi tylko wtedy, gdy bodźce są prezentowane jednocześnie lub jeśli CS poprzedza ENC w bardzo krótkim odstępie czasu (Bear i in., 2008).
Przykład: a Bodźcem ENC / WE w przypadku psów może być kawałek mięsa. Podczas oglądania mięsa psy będą emitować reakcję ślinienia (RNC / RI). Jeśli jednak przedstawimy psu dźwięk dzwonka jako bodziec, nie będzie to żadna szczególna reakcja. Jeśli jednocześnie przedstawimy oba bodźce lub najpierw dźwięk dzwonka (CE), a potem mięso, po powtórnym treningu. Dźwięk będzie w stanie wywołać reakcję ślinienia bez obecności mięsa. Istnieje związek między jedzeniem a mięsem. Dźwięk (EC) może wywołać reakcję warunkową (CR), ślinienie.
W tego typu uczeniu się uczysz kojarzyć reakcję (akt motoryczny) ze znaczącym bodźcem (nagrodą). Aby zaistniało warunkowanie instrumentalne, konieczne jest, aby bodziec lub nagroda pojawiły się po reakcji jednostki.
Ponadto istotnym czynnikiem będzie również motywacja. Z drugiej strony warunkowanie typu instrumentalnego nastąpi również wtedy, gdy zamiast nagrody jednostka uzyska zanik awersyjnego bodźca walencyjnego (Bear i in., 2008).
Przykład: sJeśli wprowadzimy głodnego szczura do pudełka z dźwignią, która zapewni mu pożywienie, podczas eksploracji pudełka szczur naciska dźwignię (akt motoryczny) i obserwuje pojawienie się jedzenia (nagroda). Po kilkukrotnym wykonaniu tej czynności szczur skojarzy nacisk dźwigni z zdobyciem pożywienia. Dlatego będziesz naciskać dźwignię, aż będziesz zadowolony. (Bear i in., 2008).
Jak wspomnieliśmy wcześniej, uważa się, że uczenie się i pamięć zależą od procesów plastyczności synaps..
Tak więc różne badania wykazały, że procesy uczenia się (wśród których znajdują się te opisane powyżej) i pamięć powodują zmiany w łączności synaptycznej, które zmieniają siłę i zdolność komunikacyjną między neuronami..
Te zmiany w łączności byłyby wynikiem mechanizmów molekularnych i komórkowych, które regulują tę aktywność w wyniku pobudzenia i hamowania neuronów, które regulują plastyczność strukturalną..
Zatem jedną z głównych cech synaps pobudzających i hamujących jest wysoki poziom zmienności ich morfologii i stabilności, która występuje jako konsekwencja ich aktywności i upływu czasu (Caroni i in., 2012)..
Naukowcy specjalizujący się w tej dziedzinie są szczególnie zainteresowani długoterminowymi zmianami siły synaps w wyniku procesów długotrwałego wzmocnienia (PLP) - i długotrwałej depresji (DLP)..
Pierwsze badania eksperymentalne, które dotyczyły identyfikacji zmian neuronalnych, które leżą u podstaw uczenia się i pamięci, wykorzystywały proste formy uczenia się, takie jak habituacja, uczulenie lub warunkowanie klasyczne.
W tym scenariuszu amerykański naukowiec Eric Kandel skupił się w swoich badaniach na odruchu retrakcji skrzeli Aplysia Califórnica, wychodząc z założenia, że struktury neuronowe są analogiczne między tymi a wyższymi systemami..
Badania te dostarczyły pierwszych dowodów na to, że w pamięci i uczeniu się pośredniczy plastyczność połączeń synaptycznych między neuronami zaangażowanymi w zachowanie, ujawniając, że uczenie się prowadzi do głębokich zmian strukturalnych, które towarzyszą magazynowaniu pamięci (Mayford i in., 2012)..
Kandel, podobnie jak Ramón y Cajal, stwierdza, że połączenia synaptyczne nie są niezmienne, a zmiany strukturalne i / lub anatomiczne stanowią podstawę przechowywania pamięci (Mayford i in., 2012).
W kontekście neurochemicznych mechanizmów uczenia się, różne zdarzenia będą miały miejsce zarówno w przypadku przyzwyczajenia, jak i uczulenia.
Jak wspomnieliśmy wcześniej, habituacja polega na zmniejszeniu intensywności odpowiedzi, będącej konsekwencją powtarzającej się prezentacji bodźca. Kiedy neuron czuciowy odbiera bodziec, generowany jest potencjał pobudzający, który umożliwia skuteczną odpowiedź.
Gdy bodziec jest powtarzany, potencjał pobudzający stopniowo maleje, aż w końcu nie przekracza minimalnego progu rozładowania niezbędnego do wygenerowania potencjału czynnościowego postsynaptycznego, który umożliwia skurcz mięśni..
Powodem, dla którego ten potencjał pobudzający maleje, jest to, że gdy bodziec jest stale powtarzany, wzrasta produkcja jonów potasu (K+), co z kolei powoduje zamknięcie kanałów wapniowych (Cadwa+), co zapobiega przedostawaniu się jonów wapnia. Dlatego proces ten jest spowodowany spadkiem wydzielania glutaminianu (Mayford et al, 2012).
Uczulenie jest bardziej złożoną formą uczenia się niż habituacja, w której intensywny bodziec powoduje przesadną reakcję na wszystkie kolejne bodźce, nawet te, które wcześniej wywoływały niewielką lub żadną reakcję..
Mimo że jest podstawową formą uczenia się, przedstawia różne etapy, krótko- i długoterminowe. Podczas gdy krótkotrwałe uczulenie oznaczałoby szybkie i dynamiczne zmiany synaptyczne, długotrwałe uczulenie doprowadziłoby do trwałych i stabilnych zmian, będących konsekwencją głębokich zmian strukturalnych..
W tym sensie w obecności bodźca uczulającego (intensywnego lub nowego) nastąpi uwolnienie glutaminianu, gdy ilość uwolniona przez terminal presynaptyczny będzie nadmierna, aktywuje on postsynaptyczne receptory AMPA.
Fakt ten pozwoli na wejście Na2 + do neuronu postsynaptycznego, umożliwiając jego depolaryzację, a także uwolnienie receptorów NMDA, które do tej pory były blokowane przez jony Mg2 +, oba zdarzenia pozwolą na masowe wejście Ca2 + do neuronu postsynaptycznego ..
Jeśli bodziec uczulający będzie prezentowany w sposób ciągły, spowoduje to trwały wzrost dopływu Ca2 +, który będzie aktywował różne kinazy, prowadząc do inicjacji wczesnej ekspresji czynników genetycznych i syntezy białek. Wszystko to doprowadzi do długotrwałych zmian konstrukcyjnych.
Dlatego podstawowa różnica między tymi dwoma procesami polega na syntezie białek. W pierwszym z nich, przy krótkotrwałym uczuleniu, jego działanie nie jest konieczne do jego wystąpienia.
Ze swojej strony dla długoterminowej świadomości istotne jest, aby synteza białek zachodziła tak, aby zachodziły trwałe i stabilne zmiany, których celem jest tworzenie i utrzymywanie nowego uczenia się..
Uczenie się i pamięć są wynikiem zmian strukturalnych, które zachodzą w wyniku plastyczności synaps. Aby te zmiany strukturalne zaszły, konieczne jest utrzymanie procesu długotrwałego wzmacniania, czyli konsolidacji siły synaptycznej..
Podobnie jak w przypadku indukcji długotrwałego uczulenia, konieczna jest zarówno synteza białek, jak i ekspresja czynników genetycznych, które doprowadzą do zmian strukturalnych. Aby te zdarzenia zaszły, musi zajść szereg czynników molekularnych:
Te zdarzenia molekularne spowodują zmianę rozmiaru i kształtu dendrytycznego, z możliwością zwiększenia lub zmniejszenia liczby kolców dendrytycznych w niektórych obszarach..
Oprócz tych zlokalizowanych zmian, obecne badania wykazały, że zmiany zachodzą również na poziomie globalnym, ponieważ mózg działa jak ujednolicony system.
Dlatego te zmiany strukturalne są podstawą uczenia się, ponadto, gdy zmiany te mają tendencję do utrzymywania się w czasie, będziemy mówić o pamięci.
Jeszcze bez komentarzy