İNSAN BEYNI NASIL ÖĞRENIR? - NÖROPSIKOLOJI - 2025

Beynimiz deneyimlerden öğrenir : Çevremizle yüzleşmek, sinir sistemimizin modifikasyonu yoluyla davranışımızı değiştirir (Carlson, 2010). Bu sürece katılan nörokimyasal ve fiziksel mekanizmaların her birini tam olarak ve tüm düzeylerde bilmekten hâlâ uzak olmamıza rağmen, farklı deneysel kanıtlar, öğrenme sürecine dahil olan mekanizmalar hakkında oldukça kapsamlı bilgi biriktirdi.

Beyin hayatımız boyunca değişir. Onu oluşturan nöronlar farklı nedenlerin bir sonucu olarak değiştirilebilir: gelişim, bir tür beyin hasarından muzdarip olma, çevresel uyarıma maruz kalma ve temelde öğrenmenin bir sonucu olarak (BNA, 2003).

Beyin öğrenmenin temel özellikleri

Öğrenme, hafıza ile birlikte, canlıların çevremizdeki tekrar eden değişikliklere uyum sağlamak için sahip oldukları ana araç olan önemli bir süreçtir.

Öğrenme terimini, deneyimin sinir sistemimizde (NS) uzun süreli olabilen ve davranışsal düzeyde bir değişikliği içerebilen değişiklikler ürettiği gerçeğine atıfta bulunmak için kullanıyoruz (Morgado, 2005).

Deneyimler, NS'nin modifikasyonu yoluyla, bu süreçlere katılan devreleri değiştirerek, vücudumuzun algılama, hareket etme, düşünme veya planlama şeklini değiştirir (Carlson, 2010).

Bu şekilde vücudumuzun çevre ile etkileşime girmesiyle aynı zamanda beynimizin sinaptik bağlantıları değişime uğrayacak, yeni bağlantılar kurulabilecek, davranış repertuarımızda faydalı olanlar güçlendirilebilecek veya yararlı veya verimli olmayan diğerleri kaybolabilecektir (BNA, 2003).

Bu nedenle, öğrenmenin, deneyimlerimizin bir sonucu olarak sinir sistemimizde meydana gelen değişikliklerle ilgisi varsa, bu değişiklikler pekiştirildiğinde anılardan söz edebiliriz. (Carlson, 2010). Bellek, NS'de meydana gelen değişikliklerden çıkarılan ve hayatımıza devamlılık hissi veren bir olgudur (Morgado, 2005).

Çoklu öğrenme ve hafıza sistemleri nedeniyle, şu anda öğrenme sürecinin ve yeni anıların oluşumunun, nöronların birbirleriyle iletişim kurma yeteneklerini değiştirdiği bir fenomen olan sinaptik esnekliğe bağlı olduğu düşünülmektedir (BNA, 2003 ).

Beyin öğrenme türleri

Öğrenme sürecine dahil olan beyin mekanizmalarını tanımlamadan önce, içinde en az iki temel öğrenme türünü ayırt edebileceğimiz farklı öğrenme biçimlerini karakterize etmek gerekli olacaktır: ilişkisel olmayan öğrenme ve ilişkisel öğrenme.

İlişkisel olmayan öğrenme

İlişkisel olmayan öğrenme, tek bir uyaranın sunumuna yanıt olarak ortaya çıkan fonksiyonel tepkideki değişikliği ifade eder. İlişkisel olmayan öğrenme de iki tür olabilir: alışma veya duyarlılık (Bear ve diğerleri, 2008).

Alışma

Bir uyaranın tekrar tekrar sunulması, ona verilen tepkinin yoğunluğunda bir düşüşe neden olur (Bear ve diğerleri, 2008).

Örnek: tek telefonlu bir evde yaşıyorsanız. Çaldığında, aramayı cevaplamak için koşar, ancak her yaptığında, arama başkası içindir. Bu olay tekrar tekrar meydana geldiği için, telefona tepki vermeyi durdururlar ve hatta duymayı bile bırakabilirler (Bear ve diğerleri, 2008).

Duyarlılık

Yeni veya yoğun bir uyaranın sunumu, sonraki tüm uyaranlara artan büyüklükte bir yanıt üretir.

Örnek: Geceleri iyi aydınlatılmış bir sokakta kaldırımda yürüdüğünüzü ve aniden bir elektrik kesintisinin meydana geldiğini varsayalım. Ayak seslerini duymak veya yaklaşan bir arabanın farlarını görmek gibi ortaya çıkan yeni veya garip uyaranlar onu üzecektir. Duyarlı uyaran (karartma), sonraki tüm uyaranlara tepkilerini yoğunlaştıran duyarlılaşmaya yol açtı (Bear ve diğerleri, 2008).

-Asosyal öğrenme

Bu tür öğrenme, farklı uyaran veya olaylar arasında ilişki kurulmasına dayanır. İlişkisel öğrenmede iki alt türü ayırt edebiliriz: klasik koşullandırma ve araçsal koşullama (Bear ve diğerleri, 2008).

Klasik koşullanma

Bu tür öğrenmede, bir yanıta neden olan bir uyaran (koşulsuz yanıt veya koşulsuz yanıt, RNC / RI), koşulsuz veya koşulsuz uyaran (ENC / EI) ile normalde yanıtı tetiklemeyen başka bir uyaran arasında bir ilişki olacaktır. Koşullu uyarıcı (CS) ve bu eğitim gerektirecektir.

CS ve ABD'nin eşleştirilmiş sunumu, öğrenilen yanıtın (koşullu yanıt, CR) eğitilmiş uyarana sunulmasını içerecektir. Koşullandırma yalnızca, uyaranlar eşzamanlı olarak sunulursa veya CS ENC'den çok kısa bir zaman aralığında önce gelirse gerçekleşir (Bear ve diğerleri, 2008).

Örnek: Köpeklerde bir ENC / EC uyaranı bir et parçası olabilir. Eti gördükten sonra, köpekler bir tükürük tepkisi (RNC / RI) yayınlayacaktır. Bununla birlikte, bir köpek zil sesiyle uyarıcı olarak sunulursa, herhangi bir özel tepki göstermeyecektir. Her iki uyaranı aynı anda veya tekrarlanan eğitimden sonra önce zil sesini (CE) ve ardından eti gösterirsek. Ses, et olmadan tükürük salgılanmasını tetikleyebilecektir. Yemek ve et arasında bir ilişki var. Ses (EC), koşullu bir yanıt (CR), tükürük salgılamaya neden olabilir.

Enstrümantal kondisyon

Bu tür öğrenmede, bir tepkiyi (motor eylemi) önemli bir uyaranla (bir ödül) ilişkilendirmeyi öğrenirsiniz. Araçsal koşullamanın gerçekleşmesi için, uyaranın veya ödülün bireyin tepkisinden sonra ortaya çıkması gerekir.

Ayrıca motivasyon da önemli bir faktör olacaktır. Öte yandan, bir ödül yerine, caydırıcı bir değerlik uyarısının ortadan kalkması durumunda araçsal bir koşullandırma türü de ortaya çıkacaktır (Bear ve diğerleri, 2008).

Örnek: Aç bir sıçanı yiyecek sağlayacak kolu olan bir kutuya sokarsak, kutuyu keşfederken fare kolu (motor hareketi) bastıracak ve yiyeceğin göründüğünü (ödül) gözlemleyecektir. Bunu daha fazla kez yaptıktan sonra, fare kolu bastırmakla yiyecek almak arasında bir ilişki kuracaktır. Bu nedenle, tatmin olana kadar kolu bastıracaksınız (Bear ve diğerleri, 2008).

Beyin öğrenmesinin nörokimyası

Güçlendirme ve depresyon

Daha önce bahsettiğimiz gibi, öğrenme ve hafızanın sinaptik esneklik süreçlerine bağlı olduğu düşünülmektedir.

Bu nedenle, farklı çalışmalar, öğrenme süreçlerinin (aralarında yukarıda tarif edilenler) ve hafızanın, nöronlar arasındaki gücü ve iletişim kapasitesini değiştiren sinaptik bağlantıda değişikliklere yol açtığını göstermiştir.

Bağlanabilirlikteki bu değişiklikler, yapısal esnekliği düzenleyen nöronal uyarma ve inhibisyonun bir sonucu olarak bu aktiviteyi düzenleyen moleküler ve hücresel mekanizmaların sonucu olacaktır.

Bu nedenle, uyarıcı ve inhibe edici sinapsların temel özelliklerinden biri, morfolojilerindeki ve aktivitelerinin ve zamanın geçişinin bir sonucu olarak ortaya çıkan stabilitelerindeki yüksek düzeyde değişkenliktir (Caroni ve diğerleri, 2012).

Bu alanda uzmanlaşmış bilim adamları, özellikle uzun vadeli güçlendirme (PLP) ve uzun vadeli depresyon (DLP) süreçlerinin bir sonucu olarak sinaptik güçteki uzun vadeli değişikliklerle ilgilenmektedir.

• Uzun vadeli kuvvetlendirme: Sinaptik bağlantının uyarılması veya tekrarlanan aktivasyonunun bir sonucu olarak sinaptik güçte bir artış vardır. Bu nedenle, duyarlılaşma durumunda olduğu gibi uyaran varlığında tutarlı bir yanıt ortaya çıkacaktır.
• Uzun süreli depresyon (DLP) : Sinaptik bağlantının tekrarlanan aktivasyonunun yokluğunun bir sonucu olarak sinaptik güçte bir artış vardır. Bu nedenle, uyarana verilen tepkinin büyüklüğü daha az veya hatta sıfır olacaktır. Bir alışkanlık sürecinin meydana geldiğini söyleyebiliriz.

Alışkanlık ve farkındalık

Öğrenme ve hafızanın altında yatan sinirsel değişiklikleri tanımlamakla ilgilenen ilk deneysel çalışmalar, alışkanlık, duyarlılık veya klasik koşullandırma gibi basit öğrenme biçimlerini kullandı.

Bu arka plana karşı, Amerikalı bilim adamı Eric Kandel, sinir yapılarının bu ve daha yüksek sistemler arasında benzer olduğu önermesinden yola çıkarak çalışmalarını Aplysia Califórnica'nın solungaç geri çekme refleksi üzerine odakladı.

Bu çalışmalar, hafıza ve öğrenmenin davranışta yer alan nöronlar arasındaki sinaptik bağlantıların esnekliğinin aracılık ettiğine dair ilk kanıt sağlamış ve öğrenmenin hafıza depolamaya eşlik eden derin yapısal değişikliklere yol açtığını ortaya koymuştur (Mayford et al. al., 2012).

Ramón y Cajal gibi Kandel de sinaptik bağlantıların değişmez olmadığı ve yapısal ve / veya anatomik değişikliklerin bellek depolamanın temelini oluşturduğu sonucuna varır (Mayford ve diğerleri, 2012).

Nörokimyasal öğrenme mekanizmaları bağlamında, hem alışma hem de duyarlılaşma için farklı olaylar meydana gelecektir.

Alışma

Daha önce de belirttiğimiz gibi, alışkanlık, bir uyarıcının tekrar tekrar sunulmasının bir sonucu olarak, tepkinin yoğunluğundaki bir azalmadan oluşur. Duyusal nöron tarafından bir uyarıcı algılandığında, etkili bir tepkiye izin veren bir uyarıcı potansiyel üretilir.

Uyaran tekrar edildikçe, uyarma potansiyeli kademeli olarak azalır ve sonunda kas kasılmasını mümkün kılan postsinaptik bir eylem potansiyeli oluşturmak için gerekli olan minimum boşalma eşiğini aşamaz.

Bu uyarıcı potansiyelin azalmasının nedeni, uyarıcı sürekli olarak tekrarlandıkça, artan potasyum iyonları (K ⁺ ) çıktısının olması ve bunun da kalsiyum kanallarının kapanmasına neden olmasıdır ( Ca ²⁺ ), kalsiyum iyonlarının girişini engeller. Bu nedenle, bu sürece glutamat salınımındaki bir azalma neden olur (Mayford ve diğerleri, 2012).

Duyarlılık

Duyarlılaştırma, alışkanlıktan daha karmaşık bir öğrenme biçimidir; burada yoğun bir uyaran, daha önce çok az tepki veren veya hiç tepki göstermeyenler bile, sonraki tüm uyaranlara abartılı bir tepki verir.

Temel bir öğrenme şekli olmasına rağmen, kısa ve uzun vadede farklı aşamaları vardır. Kısa vadeli duyarlılaşma, hızlı ve dinamik sinaptik değişiklikleri ifade ederken, uzun vadeli duyarlılaşma, derin yapısal değişikliklerin sonucu olan uzun süreli ve istikrarlı değişikliklere yol açacaktır.

Bu anlamda, hassaslaştırıcı uyaranın (yoğun veya yeni) varlığında, bir glutamat salınımı meydana gelecektir, presinaptik terminal tarafından salınan miktar aşırı olduğunda, postsinaptik AMPA reseptörlerini aktive edecektir.

Bu gerçek, Na2 + 'nın postsinaptik nörona girmesine izin vererek depolarizasyonuna ve şimdiye kadar Mg2 + iyonları tarafından bloke edilen NMDA reseptörlerinin salınmasına izin verecek, her iki olay da postsinaptik nörona büyük miktarda Ca2 + girişine izin verecektir.

Hassaslaştırıcı uyaran sürekli olarak sunulursa, Ca2 + girdisinde kalıcı bir artışa neden olur, bu da farklı kinazları aktive ederek genetik faktörlerin ve protein sentezinin erken ifadesinin başlamasına yol açar. Bütün bunlar uzun vadeli yapısal değişikliklere yol açacaktır.

Bu nedenle, iki işlem arasındaki temel fark protein sentezinde bulunur. Bunlardan ilki, kısa süreli duyarlılaşmada, gerçekleşmesi için eylemi gerekli değildir.

Uzun vadeli duyarlılaşmada ise, yeni öğrenmenin oluşumunu ve sürdürülmesini amaçlayan kalıcı ve istikrarlı değişikliklerin gerçekleşmesi için protein sentezinin gerçekleşmesi esastır.

Beyinde öğrenmenin pekiştirilmesi

Öğrenme ve hafıza, sinaptik esnekliğin bir sonucu olarak meydana gelen yapısal değişikliklerin sonucudur. Bu yapısal değişikliklerin gerçekleşmesi için, uzun vadeli bir geliştirme sürecinin veya sinaptik gücün sağlamlaştırılmasının gerçekleşmesi gerekir.

Uzun süreli duyarlılığın indüksiyonunda olduğu gibi, yapısal değişikliklere yol açacak genetik faktörlerin hem protein sentezi hem de ekspresyonu gereklidir. Bu olayların meydana gelmesi için bir dizi moleküler faktörün gerçekleşmesi gerekir:

• Terminalde Ca2 + girişindeki kalıcı artış, farklı kinazları aktive ederek, genetik faktörlerin erken ekspresyonunun başlamasına ve içine eklenecek yeni AMPA reseptörlerinin indüksiyonuna yol açacak proteinlerin sentezine yol açacaktır. membran ve PLP'yi koruyacaktır.

Bu moleküler olaylar, belirli bölgelerdeki dendritik dikenlerin sayısını artırma veya azaltma olasılığı ile birlikte dendritik boyut ve şeklin değişmesine neden olacaktır.

Bu yerel değişikliklere ek olarak, mevcut araştırmalar, beyin birleşik bir sistem olarak hareket ettiğinden, küresel düzeyde de değişikliklerin meydana geldiğini göstermiştir.

Bu nedenle, bu yapısal değişiklikler öğrenmenin temelidir, ayrıca bu değişiklikler zamanla devam etme eğiliminde olduğunda, hafızadan bahsedeceğiz.

Referanslar

1. (2008). BN derneğinde ve BNA, Neurosciences. Beynin bilimi. Genç öğrenciler için bir giriş. Liverpool.
2. Bear, M., Connors, B. ve Paradiso, M. (2008). Nörobilim: beyni keşfetmek. Philadelphia: Lippincott Wiliams ve Wilkings.
3. Caroni, P., Donato, F. ve Muller, D. (2012). Öğrenme üzerine yapısal esneklik: düzenleme ve işlevler. Nature, 13, 478-490.
4. Davranış fizyolojisinin temelleri. (2010). N. Carlson'da. Madrid: Pearson.
5. Mayford, M., Siegelbaum, SA ve Kandel, ER (nd). Sinapslar ve Hafıza Depolama.
6. Morgado, L. (2005). Öğrenme ve hafızanın psikobiyolojisi: temeller ve son gelişmeler. Rev Neurol, 40 (5), 258-297.