Как вы изучаете человеческий мозг?



Наш мозг учится Исходя из опыта: столкновение с окружающей средой изменяет наше поведение посредством изменения нашей нервной системы (Carlson, 2010). Хотя мы все еще далеки от знания точно и на всех уровнях каждого из нейрохимических и физических механизмов, вовлеченных в этот процесс, различные экспериментальные свидетельства накопили достаточно широкие знания о механизмах, участвующих в процессе обучения..

Мозг меняется на протяжении всей нашей жизни. Нейроны, составляющие его, могут быть модифицированы вследствие различных причин: развития, страдания от какого-либо вида повреждения головного мозга, воздействия стимуляции окружающей среды и, в основном, вследствие обучения (BNA, 2003)..

индекс

  • 1 Основные характеристики обучения мозга
  • 2 Типы обучения мозга
    • 2.1 - Неассоциативное обучение
    • 2.2 - Ассоциативное обучение
  • 3 Нейрохимия обучения мозга
    • 3.1 Расширение прав и возможностей и депрессия
  • 4 Привычка и осознанность
    • 4.1 Привычка
    • 4.2 Сенсибилизация
  • 5 Консолидация обучения в мозге
  • 6 Ссылки

Основные характеристики обучения мозга

Обучение - это важный процесс, который вместе с памятью является основным средством, которым живые существа должны адаптироваться к повторяющимся изменениям в нашей среде..

Мы используем термин «обучение» для обозначения того факта, что опыт вызывает изменения в нашей нервной системе (СН), которые могут быть длительными и включать изменения на поведенческом уровне (Morgado, 2005)..

Сами переживания меняют способ, которым наш организм воспринимает, действует, думает или планирует, посредством модификации SN, изменяя цепи, которые участвуют в этих процессах (Carlson, 2010).

Таким образом, в то же время, когда наш организм взаимодействует с окружающей средой, синаптические связи нашего мозга претерпят изменения, будут установлены новые связи, те, которые полезны в нашем поведенческом репертуаре, будут усилены, или другие, которые не полезны или не эффективны, исчезнут 2003).

Поэтому, если обучение связано с изменениями, которые происходят в нашей нервной системе в результате нашего опыта, когда эти изменения консолидируются, мы можем говорить о воспоминаниях. (Карлсон, 2010). Память - это явление, вытекающее из тех изменений, которые происходят в SN, и дает ощущение преемственности в нашей жизни (Morgado, 2005)..

В связи с многочисленными формами систем обучения и памяти в настоящее время считается, что процесс обучения и формирование новых воспоминаний зависят от синаптической пластичности, явления, посредством которого нейроны изменяют свою способность общаться друг с другом (BNA, 2003). ).

Типы обучения мозга

Прежде чем описывать механизмы мозга, участвующие в процессе обучения, необходимо будет охарактеризовать различные формы обучения, в рамках которых мы можем дифференцировать как минимум два основных типа обучения: неассоциативное обучение и ассоциативное обучение..

-Неассоциативное обучение

Неассоциативное обучение относится к изменению функционального ответа, которое происходит в ответ на представление одного стимула. В свою очередь, неассоциативное обучение может быть двух типов: привыкание или сенсибилизация (Bear et al., 2008).

привыкание

Повторное представление стимула приводит к снижению интенсивности ответа на него (Bear et al., 2008).

Пример: сЯ жил в доме только с одним телефоном. Когда он звонит, он бежит, чтобы ответить на звонок, однако, каждый раз, когда это происходит, звонок для другого человека. Поскольку это происходит неоднократно, вы перестанете реагировать на телефон и даже можете перестать слышать его (Bear et al., 2008).

сенсибилизация

Представление нового или интенсивного стимула вызывает ответ с увеличенной величиной на все последующие стимулы.

Пример: сУпонга, которая идет по тротуару по хорошо освещенной ночью улице, и внезапно происходит отключение. Любой новый или странный стимул, который появляется, например, слышит шаги или видит приближающиеся фары автомобиля, изменит его. Сенсорный стимул (затемнение) вызвал сенсибилизацию, которая усиливает его реакцию на все последующие стимулы (Bear et al., 2008).

-Ассоциативное обучение

Этот тип обучения основан на установлении ассоциаций между различными стимулами или событиями. В рамках ассоциативного обучения мы можем выделить два подтипа: классическая обусловленность и инструментальная обусловленность (Bear et al., 2008).

Классическая обусловленность

В этом типе обучения возникает связь между стимулом, который вызывает ответ (безусловный ответ или безусловный ответ, RNC / RI), безусловным или безусловным стимулом (ENC / EI), и другим стимулом, который обычно не вызывает ответ. условный стимул (ЕС), и это потребует обучения.

Парная презентация EC и EI будет включать в себя презентацию заученного ответа (условный ответ, RC) на обученный стимул. Кондиционирование будет происходить только в том случае, если стимулы представлены одновременно или если EC предшествует ENC за очень короткий промежуток времени (Bear et al., 2008).

Пример: а В случае собак стимулом ENC / EC может быть кусок мяса. При визуализации мяса собаки будут выделять слюноотделение (RNC / RI). Однако, если собака представлена ​​в качестве стимула, звук звонка не будет давать какой-либо конкретной реакции. Если мы представим оба стимула одновременно или сначала звук колокола (ЕС), а затем мясо, после повторной тренировки. Звук сможет вызвать реакцию слюноотделения, не представляя мяса. Там была связь между едой и мясом. Звук (EC) способен вызывать условный ответ (RC), слюноотделение.

Инструментальное кондиционирование

В этом типе обучения вы учитесь связывать реакцию (моторный акт) со значительным стимулом (вознаграждение). Для того, чтобы произошло инструментальное обусловливание, необходимо, чтобы стимул или вознаграждение возникали после ответа индивидуума..

Кроме того, мотивация также будет важным фактором. С другой стороны, инструментальная обусловленность также будет иметь место, если вместо вознаграждения индивидуум получит исчезновение отвращающего стимула валентности (Bear et al., 2008).

Пример: ся ввожу голодную крысу в коробку с рычагом, который будет давать пищу, при исследовании коробки крыса нажимает на рычаг (действует мотор) и наблюдает, что еда появляется (награда). После выполнения этого действия несколько раз крыса будет связывать давление рычага с получением пищи. Таким образом, вы будете нажимать на рычаг, пока он не сыт (Bear et al., 2008).

Нейрохимия обучения мозга

Расширение прав и возможностей и депрессия

Как мы упоминали ранее, считается, что обучение и память зависят от процессов синаптической пластичности.

Таким образом, различные исследования показали, что процессы обучения (среди которых те, что описаны выше) и памяти приводят к изменениям в синаптической связности, которые изменяют силу и коммуникационные возможности между нейронами..

Эти изменения в соединении будут результатом молекулярных и клеточных механизмов, которые регулируют эту активность как следствие возбуждения и торможения нейронов, которое регулирует структурную пластичность.

Таким образом, одной из основных характеристик возбуждающих и ингибирующих синапсов является высокий уровень изменчивости их морфологии и устойчивости, возникающий в результате их активности и времени (Caroni et al., 2012).

Ученые, специализирующиеся в этой области, особенно заинтересованы в долгосрочных изменениях синаптической силы, как следствие процессов долгосрочного расширения возможностей (PLP) и долгосрочной депрессии (DLP).

  • Долгосрочное расширение возможностей: увеличение силы синапса происходит в результате стимуляции или повторной активации синаптической связи. Таким образом, последовательный ответ будет появляться в присутствии стимула, как в случае сенсибилизации.
  • Долговременная депрессия (DLP): увеличение силы синапса происходит как следствие отсутствия повторной активации синаптической связи. Следовательно, величина реакции на раздражитель будет меньше или даже равна нулю. Можно сказать, что происходит процесс привыкания.

Привычка и осознанность

Первые экспериментальные исследования, заинтересованные в выявлении нейрональных изменений, которые лежат в основе обучения и памяти, использовали простые формы обучения, такие как привыкание, сенсибилизация или классическая обусловленность..

В этой панораме американский ученый Эрик Кандель сосредоточил свои исследования на рефлексе ветвистой ретракции Aplysia Califórnica, исходя из предпосылки, что нейронные структуры аналогичны между этими системами и системами высшего уровня..

Эти исследования предоставили ранние доказательства того, что память и обучение опосредованы пластичностью синаптических связей между нейронами, которые участвуют в поведении, и показали, что обучение ведет к глубоким структурным изменениям, которые сопровождают хранение памяти (Mayford et al. al., 2012).

Кандель, как и Рамон-и-Кахал, приходит к выводу, что синаптические связи не являются неизменными и что структурные и / или анатомические изменения являются основой хранения памяти (Mayford et al., 2012).

В контексте нейрохимических механизмов обучения будут происходить разные события как для привыкания, так и для сенсибилизации..

привыкание

Как мы уже упоминали ранее, привыкание заключается в уменьшении интенсивности реакции, вследствие повторного предъявления стимула. Когда стимул воспринимается чувствительным нейроном, генерируется возбуждающий потенциал, который позволяет эффективный ответ.

Когда стимул повторяется, возбуждающий потенциал постепенно уменьшается, пока, наконец, он не сможет преодолеть минимальный порог разряда, необходимый для генерации постсинаптического потенциала действия, который позволяет сокращать мышцы.

Причина, по которой этот возбуждающий потенциал уменьшается, заключается в том, что при непрерывном повторении стимула образуется увеличивающийся выход ионов калия (K+), что, в свою очередь, приводит к закрытию кальциевых каналов (Ca2+), что предотвращает поступление ионов кальция. Следовательно, этот процесс вызван снижением выброса глутамата (Mayford et al, 2012).

сенсибилизация

Сенсибилизация является более сложной формой обучения, чем привыкание, при котором интенсивный стимул вызывает преувеличенную реакцию на все последующие стимулы, даже те, которые ранее вызывали мало или вообще не реагировали.

Несмотря на то, что это базовая форма обучения, она имеет различные стадии, в краткосрочной и долгосрочной перспективе. В то время как краткосрочная сенсибилизация будет включать быстрые и динамические синаптические изменения, долгосрочная сенсибилизация приведет к долгосрочным и стабильным изменениям, вызванным глубокими структурными изменениями..

В этом смысле в присутствии сенсибилизирующего стимула (интенсивного или нового) будет происходить высвобождение глутамата, когда количество, выделяемое пресинаптическим терминалом, является чрезмерным, активируют постсинаптические рецепторы AMPA.

Этот факт позволит проникнуть Na2 + в постсинаптический нейрон, что приведет к его деполяризации, а также к высвобождению NMDA-рецепторов, которые до сих пор блокировались ионами Mg2 +, оба события позволят массивный приток Ca2 + в постсинаптический нейрон.

Если сенсибилизирующий стимул присутствует постоянно, он будет вызывать постоянное увеличение проникновения Ca2 +, что активирует различные киназы, что приводит к началу ранней экспрессии генетических факторов и синтеза белка. Все это приведет к долгосрочным структурным изменениям.

Следовательно, принципиальное различие между обоими процессами заключается в синтезе белков. В первом из них, в краткосрочном понимании, его действие не обязательно, чтобы оно произошло.

Со своей стороны, в долгосрочной осведомленности важно производить синтез белков, чтобы производить устойчивые и стабильные изменения, которые ставят своей целью формирование и поддержание новых знаний..

Консолидация обучения в мозге

Обучение и память являются результатом структурных изменений, которые происходят в результате синаптической пластичности. Чтобы эти структурные изменения имели место, необходимо поддерживать процесс долгосрочного потенцирования или консолидации синаптической силы..

Как и при индукции долгосрочной сенсибилизации, необходим как синтез белков, так и экспрессия генетических факторов, которые приведут к структурным изменениям. Для того, чтобы эти события произошли, ряд молекулярных факторов должен иметь место:

  • Постоянное увеличение поступления Са2 + в терминале будет активировать различные киназы, вызывая начало ранней экспрессии генетических факторов и синтеза белков, что приведет к индукции новых рецепторов AMPA, которые будут вставлены в мембрана и будет поддерживать PLP.

Эти молекулярные события приведут к изменению размера и дендритной формы, что может привести к увеличению или уменьшению числа дендритных шипиков определенных зон.

В дополнение к этим локализованным изменениям, текущие исследования показали, что изменения также происходят во всем мире, так как мозг действует как единая система.

Поэтому эти структурные изменения являются основой обучения, кроме того, когда эти изменения имеют тенденцию продолжаться со временем, мы будем говорить из памяти.

ссылки

  1. (2008). В Б. Н. ассоциация, & BNA, Нейронаук. Наука о мозге. Введение для молодых студентов. Ливерпуль.
  2. Медведь, М., Коннорс, Б. и Парадизо, М. (2008). Нейронаука: исследование мозга. Филадельфия: Липпинкотт Уильямс и Уилкингс.
  3. Карони П., Донато Ф. и Мюллер Д. (2012). Структурная пластичность при обучении: регуляция и функции. Природа, 13, 478-490.
  4. Основы физиологии поведения. (2010). У Н. Карлсона. Мадрид: Пирсон.
  5. Mayford M., Siegelbaum S.A. & Kandel E.R. (s.f.). Синапсы и память.
  6. Моргадо Л. (2005). Психобиология обучения и памяти: основы и последние достижения. Преподобный Нейрол, 40(5), 258-297.