Wie lernt das menschliche Gehirn?



Unser Gehirn lernt aus Erfahrungen: Der Umgang mit unserer Umwelt verändert unser Verhalten durch die Veränderung unseres Nervensystems (Carlson, 2010).

Auch wenn wir noch weit davon entfernt, genau zu wissen und auf allen Ebenen jeder der neurochemischen und physikalischen Mechanismen in diesem Prozess die verschiedenen experimentellen Beweise angehäuft eine recht umfangreiche Kenntnisse über die Mechanismen, die in den Lernprozess sind.

Das Gehirn verändert sich unser ganzes Leben lang. Die Neuronen, aus denen sie besteht, können als Folge verschiedener Ursachen modifiziert werden: Entwicklung; der Zustand einer Art von Hirnverletzung; Exposition gegenüber Umweltstimulation und grundsätzlich als Konsequenz des Lernens (BNA, 2003).

Grundlegende Merkmale des Gehirns lernen

Lernen ist ein essenzieller Prozess, der zusammen mit dem Gedächtnis das wichtigste Mittel ist, dass Lebewesen sich an die wiederkehrenden Veränderungen in unserer Umwelt anpassen müssen.

Verwenden Sie den Begriff zu lernen, darauf zu hinweisen, dass die Erfahrung führt zu Veränderungen in unserem Nervensystem (SN), die nachhaltig sein kann und eine Änderung auf der Verhaltensebene (Morgado, 2005) beteiligt.

Die Erfahrungen, selbst die Art und Weise unser Körper wahrnimmt, wirkt, denkt oder Pläne, durch die Modifikation der SN, zur Änderung der beteiligten Schaltungen in diesen Prozessen (Carlson, 2010).

Während also unser Körper mit der Umwelt in Wechselwirkung tritt, die synaptischen Verbindungen im Gehirn Veränderungen erfahren können neue Verbindungen aufbauen, verstärkt diejenigen, die in unserem Verhaltensrepertoire nützlich sind, oder andere verschwinden, das nicht nützlich oder effizient (BNA ist, 2003).

Wenn das Lernen also mit den Veränderungen in unserem Nervensystem als Folge unserer Erfahrungen zu tun hat, können wir, wenn sich diese Veränderungen konsolidieren, über Erinnerungen sprechen. (Carlson, 2010). Die Erinnerung ist ein Phänomen, das sich aus diesen Veränderungen im SN ergibt und unserem Leben ein Gefühl der Kontinuität gibt (Morgado, 2005).

Aufgrund der vielfältigen Formen von Lernen und Gedächtnis Systemen, die derzeit gedacht, um den Lernprozess und die Bildung neuer Erinnerungen hängt von synaptischer Plastizität, ein Phänomen, durch die Neuronen verändern ihre Fähigkeit, zwischen ihnen (BNA 2003 zu kommunizieren ).

Arten des Gehirnlernens

Bevor die Mechanismen des Gehirns in dem Lernprozesse beteiligt zu beschreiben, wird es notwendig sein, die verschiedenen Formen des Lernens zu charakterisieren, in dem wir mindestens zwei grundlegende Arten des Lernens unterscheiden: Nicht-assoziativen Lernens und assoziativen Lernens.

Nicht-assoziatives Lernen

Nicht-assoziatives Lernen bezieht sich auf die Veränderung der funktionellen Antwort, die als Reaktion auf die Präsentation eines einzelnen Stimulus auftritt. Nicht-assoziatives Lernen kann wiederum von zwei Arten sein: Gewöhnung oder Sensibilisierung (Bear et al., 2008).

  • Gewöhnung: Die wiederholte Präsentation eines Reizes führt zu einer Abnahme der Intensität der Reaktion darauf (Bear et al., 2008).

Bsp .:Wenn ich in einem Haus mit nur einem Telefon wohnte. Wenn es klingelt, wird es ausgeführt, um den Anruf entgegenzunehmen, aber jedes Mal, wenn es geschieht, ist der Anruf für eine andere Person. Da dies wiederholt auftritt, hören Sie auf, auf das Telefon zu reagieren, und hören möglicherweise sogar auf, es zu hören(Bear et al., 2008).

  • Sensibilisierung: Die Präsentation eines neuen oder intensiven Reizes erzeugt eine Reaktion mit einer erhöhten Stärke auf alle folgenden Stimuli.

Bsp .:Angenommen, Sie laufen nachts auf einem Bürgersteig auf einer gut beleuchteten Straße, und plötzlich kommt es zu einem Stromausfall. Jeder neue oder seltsame Stimulus, der auftritt, wie das Hören von Schritten oder das Sehen der Scheinwerfer eines sich nähernden Autos, wird es verändern. Der sensorische Reiz (Blackout) führte zu einer Sensibilisierung, die die Reaktion auf alle folgenden Reize verstärkt(Bear et al., 2008).

Assoziatives Lernen

Diese Art des Lernens basiert auf der Herstellung von Assoziationen zwischen verschiedenen Reizen oder Ereignissen. Innerhalb des assoziativen Lernens können wir zwei Subtypen unterscheiden: klassische Konditionierung und instrumentelle Konditionierung (Bear et al., 2008).

  • Klassische Konditionierung: Bei dieser Art der Assoziation zwischen einem Reiz Lernen, dass eine Antwort (Antwort oder unkonditionierten unkonditionierten Reaktion, RNC / RI), unkonditionierten Stimulus oder (ENC / EI) und anderem Reiz unkonditionierten hervorruft, die keine Reaktion treten normalerweise verursacht, konditionierter Stimulus (EC) und erfordert Training. Abgestimmte Präsentation EG und EI, beinhalten die Darstellung der gelernten Antwort (konditionierte Reaktion, RC) auf den trainierten Reiz. Die Konditionierung wird nur stattfinden, wenn die Stimuli gleichzeitig präsentiert werden oder wenn die EK in einem sehr kurzen Zeitintervall der ENC vorausgeht (Bear et al., 2008).

Bsp .:Ein ENC / EC-Stimulus kann bei Hunden ein Stück Fleisch sein. Nach Sichtbarmachung des Fleisches werden die Hunde eine Speichelflussantwort (RNC / RI) emittieren.Wenn jedoch ein Hund als Stimulus präsentiert wird, wird der Klang einer Glocke insbesondere keine Reaktion zeigen. Wenn wir beide Reize gleichzeitig oder zuerst den Klang der Glocke (EC) und dann das Fleisch nach wiederholtem Training präsentieren. Der Ton kann die Speichelflussreaktion provozieren, ohne dass Fleisch vorhanden ist. Es gab eine Verbindung zwischen Essen und Fleisch. Der Ton (EC) ist in der Lage, eine konditionierte Reaktion (RC), Speichelfluss, zu provozieren.

  • Instrumentelle KonditionierungBei dieser Art des Lernens lernen Sie, eine Reaktion (motorische Handlung) mit einem signifikanten Reiz (einer Belohnung) zu assoziieren. Damit die instrumentelle Konditionierung stattfinden kann, ist es notwendig, dass der Reiz oder die Belohnung nach der Reaktion des Individuums auftritt. Darüber hinaus wird auch die Motivation ein wichtiger Faktor sein. Auf der anderen Seite wird eine instrumentelle Konditionierung auch dann eintreten, wenn das Individuum anstelle einer Belohnung ein Verschwinden eines aversiven Valenzreizes erhält (Bear et al., 2008).

Bsp .: Wenn wir eine hungrige Ratte in eine Kiste mit einem Hebel einführen, der sie mit Nahrung versorgt, wird die Ratte, wenn wir die Kiste erkunden, den Hebel drücken (Motor handeln) und beobachten, dass Nahrung erscheint (Belohnung). Nach mehrmaliger Durchführung dieser Aktion assoziiert die Ratte den Druck des Hebels mit dem Erhalten von Nahrung. Deshalb drücken Sie den Hebel, bis er gesättigt ist(Bear et al., 2008).

Neurochemie des Gehirnlernens

Potenzierung und Depression

Wie bereits erwähnt, wird angenommen, dass Lernen und Gedächtnis von Prozessen der synaptischen Plastizität abhängen.

So haben verschiedene Studien gezeigt, dass die Lernprozesse (darunter die oben beschriebenen) und das Gedächtnis zu Veränderungen in der synaptischen Konnektivität führen, die die Stärke und Kommunikationskapazität zwischen Neuronen verändern.

Diese Veränderungen der Konnektivität wären das Ergebnis molekularer und zellulärer Mechanismen, die diese Aktivität als Folge der Erregung und neuronalen Hemmung, die die strukturelle Plastizität reguliert, regulieren. So ist eine der wichtigsten Merkmale der erregenden und hemmenden Synapsen ist die hohe Variabilität in der Morphologie und der Stabilität, der als Ergebnis seiner Aktivität und der Zeit auftritt (Caroni et al., 2012).

Wissenschaftler, die auf diesem Gebiet spezialisiert sind, sind speziell an langfristigen Veränderungen der synaptischen Stärke als Folge von Langzeitpotenzierungsprozessen (PLP) und Langzeitdepression (DLP) interessiert.

  • Langfristige Ermächtigung: Eine Zunahme der synaptischen Stärke tritt als Ergebnis der Stimulation oder wiederholten Aktivierung der synaptischen Verbindung auf. Daher wird eine konsistente Reaktion in Anwesenheit des Stimulus auftreten, wie im Falle der Sensibilisierung.
  • Langzeitdepression (DLP): Eine Zunahme der synaptischen Stärke tritt als Folge der Abwesenheit einer wiederholten Aktivierung der synaptischen Verbindung auf. Daher wird die Größe der Antwort auf den Reiz weniger oder sogar Null sein. Wir könnten sagen, dass ein Prozess der Gewöhnung stattfindet.

Habituation und Bewusstsein

Die ersten experimentellen Studien, die daran interessiert waren, die neuronalen Veränderungen zu identifizieren, die dem Lernen und dem Gedächtnis zugrunde liegen, verwendeten einfache Lernformen wie Gewöhnung, Sensibilisierung oder klassische Konditionierung.

In diesem Szenario befasste sich der amerikanische Wissenschaftler Eric Kandel seine Studien über Kiemenrückzugsreflex von Aplysia californica basiert auf der Prämisse, dass neuronale Strukturen zwischen ihnen und höheren Systemen analog sind.

Diese Studien vorgesehen, um den ersten Beweis, dass Gedächtnis und Lernen durch die Plastizität der synaptischen Verbindungen zwischen den Neuronen in Verhalten beteiligt vermittelt werden, führen zu tiefgreifenden strukturellen Veränderungen, den Lernaufschlussreich, dass Speicher (Mayford et begleiten al., 2012).

Kandel, wie Ramon y Cajal, kommt zu dem Schluss, dass die synaptische Verbindungen sind nicht unveränderlich und dass strukturelle und / oder anatomische Veränderungen sind die Basis der Lagerung (Mayford et al., 2012) Speicher.

Im Zusammenhang mit den neurochemischen Mechanismen des Lernens finden verschiedene Ereignisse sowohl zur Gewöhnung als auch zur Sensibilisierung statt.

Gewöhnung

Wie bereits erwähnt, besteht die Gewöhnung in der Abnahme der Intensität der Reaktion als Folge der wiederholten Präsentation eines Stimulus. Wenn ein Reiz von dem empfindlichen Neuron wahrgenommen wird, wird ein erregendes Potential erzeugt, das eine effektive Antwort ermöglicht.

Da der Stimulus wiederholt wird, nimmt das exzitatorischen Potential, bis schrittweise schließlich notwendig, den Schwellenwert überschreiten Mindest Entlastung ausfällt ein postsynaptischen Aktionspotential zu erzeugen, die Muskelkontraktion ermöglicht.

Der Grund, warum dieses erregende Potential abnimmt, liegt in der Tatsache begründet, dass, wenn sich der Stimulus kontinuierlich wiederholt, eine zunehmende Produktion von Kaliumionen erzeugt wird (K+), was wiederum den Verschluss von Kalziumkanälen (Ca2+), die den Eintritt von Calciumionen verhindert. Daher wird dieser Prozess durch eine Verringerung der Freisetzung von Glutamat produziert (Mayford et al, 2012).

Sensibilisierung

Sensibilisierung ist eine komplexere Lern ​​Gewöhnung, in denen ein intensiver Reiz eine übertriebene Reaktion auf alle folgenden Stimuli produziert, darunter diejenigen, die bisher wenig oder gar keine Reaktion verursacht werden, auch kann es in der Rückzugsreflex zu sehen der Aplysia Kieme, die durch einen Überschuss an Freisetzung von Glutamat in Gegenwart eines neuen Stimulus erzeugt wird (Mayford et al, 2012).

Obwohl es sich um eine grundlegende Form des Lernens handelt, hat es sowohl kurz- als auch langfristige Phasen. Während eine Kurzzeitsensibilisierung schnelle und dynamische synaptische Veränderungen mit sich bringen würde, würde eine langfristige Sensibilisierung zu langanhaltenden und stabilen Veränderungen aufgrund tiefgreifender Strukturveränderungen führen.

In dieser Hinsicht in Gegenwart des Sensibilisierungs Reizes (intensiv oder neu) wird es eine Freisetzung von Glutamat sein, wenn die Menge von dem präsynaptischen Terminal freigegeben zu groß ist, aktivieren Sie die postsynaptischen AMPA-Rezeptoren.

Dies wird dem Eintritt von Na 2 + in dem postsynaptischen Neuronen ermöglicht seine Depolarisation und die Freisetzung von NMDA-Rezeptoren erlaubt, die bisher durch Ionen Mg2 + blockiert wurde, erlauben beiden Ereignisse einem massiven Zustrom von Ca2 + in dem postsynaptischen Neuronen.

Wenn der Sensibilisator Stimulus kontinuierlich präsentiert wird, wird eine dauerhafte Erhöhung der Ca2 + Eintrag führen, die unterschiedliche Kinasen aktivieren, um die Umsetzung der frühen Expression von genetischen Faktoren und Proteinsynthese führen. All dies wird zu langfristigen strukturellen Veränderungen führen.

Daher besteht der grundlegende Unterschied zwischen beiden Prozessen in der Synthese von Proteinen. In dem ersten, kurzfristigen Maßnahmen bei der Beschaffung ist es nicht erforderlich, es aufzutreten, während Sensibilisierung langfristig zur Synthese von Proteinen tritt für eine dauerhafte und stabile Veränderungen notwendig ist, die auftreten, als Ziel die Bildung und Aufrechterhaltung neuer Erkenntnisse.

Konsolidierung des Lernens im Gehirn

Lernen und Gedächtnis sind das Ergebnis von strukturellen Veränderungen, die als Ergebnis der synaptischen Plastizität auftreten.

Damit diese strukturellen Veränderungen stattfinden können, ist es notwendig, den Prozess der Langzeitpotenzierung oder der Konsolidierung der synaptischen Kraft aufrechtzuerhalten.

Wie bei der Induktion der Langzeitsensibilisierung ist es notwendig, sowohl die Synthese von Proteinen als auch die Expression genetischer Faktoren zu strukturellen Veränderungen zu führen. Damit diese Ereignisse eintreten können, muss eine Reihe von molekularen Faktoren stattfinden:

  • Die anhaltende Zunahme Ca2 + -Eintritt in das Terminal werden verschiedene Kinasen aktivieren, was zur Durchführung der frühen Expression von genetischen Faktoren und Proteinsynthese, die in der Induktion von neuen AMPA-Rezeptoren führt in die eingefügt werden Membran und wird das PLP beibehalten.

Diese molekularen Ereignisse führen zu einer Veränderung der Größe und der dendritischen Form und können die Anzahl der dendritischen Dornen bestimmter Zonen erhöhen oder verringern.

Zusätzlich zu diesen lokalisierten Veränderungen haben aktuelle Forschungen gezeigt, dass Veränderungen auch global auftreten, da das Gehirn als einheitliches System agiert. Daher sind diese strukturellen Veränderungen die Grundlage des Lernens, und wenn diese Veränderungen im Laufe der Zeit überdauern, werden wir aus dem Gedächtnis sprechen.

Referenzen

  1. (2008). In B. N. Verein, & BNA, Neurowissenschaften Die Wissenschaft des Gehirns. Eine Einführung für junge Studenten. Liverpool
  2. Bär, M., Connors, B. & Paradiso, M. (2008). Neurowissenschaft: Erforschung des Gehirns. Philadelphia: Lippincott Wiliams & Wilkings.
  3. Caroni, P., Donato, F., und Muller, D. (2012). Strukturelle Plastizität beim Lernen: Regulierung und Funktion. Natur, 13, 478-490.
  4. Grundlagen der Physiologie des Verhaltens. (2010). In N. Carlson. Madrid: Pearson.
  5. Mayford, M., Siegelbaum, S. A. & Kandel, E. R. (s.f.). Synapsen und Speicher.
  6. Morgado, L. (2005). Psychobiologie des Lernens und Gedächtnisses: Grundlagen und jüngste Fortschritte. Rev Neurol, 40(5), 258-297.