Як ви вивчаєте людський мозок?



Наш мозок навчається з досвіду: обличчя нашого середовища змінює нашу поведінку через модифікацію нашої нервової системи (Carlson, 2010). Хоча ми все ще далекі від того, щоб точно знати і на всіх рівнях кожний з нейрохімічних і фізичних механізмів, залучених до цього процесу, різні експериментальні докази накопичили досить широкі знання про механізми, залучені до процесу навчання..

Мозок змінюється протягом всього нашого життя. Нейрони, які її складають, можуть бути модифіковані як наслідок різних причин: розвиток, страждання певного типу черепно-мозкової травми, вплив на навколишнє середовище і, як наслідок, навчання (BNA, 2003)..

Індекс

  • 1 Основні характеристики навчання мозку
  • 2 Види навчання мозку
    • 2.1 - Неасоціативне навчання
    • 2.2 - Асоціативне навчання
  • 3 Нейрохімія навчання мозку
    • 3.1 Розширення можливостей та депресія
  • 4 Звикання та усвідомлення
    • 4.1 Звикання
    • 4.2 Сенсибілізація
  • 5 Консолідація навчання в мозку
  • 6 Посилання

Основні характеристики навчання мозку

Навчання є важливим процесом, який разом з пам'яттю є основним засобом, яким живі істоти повинні пристосовуватися до повторюваних змін у нашому середовищі..

Ми використовуємо цей термін, щоб послатися на той факт, що досвід викликає зміни в нашій нервовій системі (СН), які можуть бути тривалими і включати модифікацію на поведінковому рівні (Morgado, 2005)..

Самі досвіди змінюють спосіб, у який наш організм сприймає, діє, думає або планує, через модифікацію СН, змінюючи схеми, які беруть участь у цих процесах (Carlson, 2010)..

Таким чином, в той час, коли наш організм взаємодіє з навколишнім середовищем, синаптичні зв'язки нашого мозку зазнають змін, будуть встановлені нові зв'язки, ті, що корисні в нашому поведінковому репертуарі, будуть посилені, а інші, які не корисні або ефективні, зникнуть (BNA, 2003).

Тому, якщо навчання має відношення до змін, які відбуваються в нашій нервовій системі в результаті нашого досвіду, коли ці зміни консолідовані, ми можемо говорити про спогади. (Carlson, 2010). Пам'ять - це явище, отримане з тих змін, які відбуваються в СН, і дає відчуття безперервності нашому життю (Morgado, 2005).

Внаслідок різноманітних форм навчання і систем пам'яті в даний час вважається, що процес навчання і формування нових спогадів залежать від синаптичної пластичності, явища, через яке нейрони змінюють здатність спілкуватися один з одним (BNA, 2003). ).

Види навчання мозку

Перед описом механізмів мозку, залучених до процесу навчання, необхідно буде охарактеризувати різні форми навчання, в межах яких можна диференціювати принаймні два основних типи навчання: неассоціативное навчання та асоціативне навчання..

-Неасоціативне навчання

Неассоціативное навчання відноситься до зміни функціональної відповіді, що відбувається у відповідь на подання одного стимулу. Неасоціативне навчання, у свою чергу, може бути двох типів: звикання або сенсибілізація (Bear et al., 2008).

Звикання

Повторне подання подразника призводить до зменшення інтенсивності відповіді на нього (Bear et al., 2008)..

Приклад: sЯ жив у будинку лише з одним телефоном. Коли він дзвонить, він запускається, щоб відповісти на виклик, однак, кожен раз, коли це відбувається, дзвінок для іншої особи. Оскільки це відбувається неодноразово, ви перестанете реагувати на телефон і навіть припините його чути (Ведмідь та ін., 2008).

Сенсибілізація

Представлення нового або інтенсивного стимулу дає відповідь з підвищеною величиною на всі наступні подразники.

Приклад: songa, який йде по тротуару вулиці, добре освітленої вночі, і раптом відбувається затемнення. Будь-який новий або дивний стимул, який з'являється, як, наприклад, слухання кроків або бачення близьких фар, змінить його. Чутливий стимул (затемнення) викликав сенсибілізацію, що посилює її реакцію на всі наступні подразники (Ведмідь та ін., 2008).

-Асоціативне навчання

Цей тип навчання базується на встановленні асоціацій між різними стимулами або подіями. В рамках асоціативного навчання можна виділити два підтипи: класичне кондиціонування та інструментальне кондиціонування (Bear et al., 2008).

Класичне кондиціонування

У цьому типі вивчення зв'язку між стимулом, який провокує відповідь (безумовний відповідь або безумовний відповідь, RNC / RI), безумовний або безумовний стимул (ENC / EI), і інший стимул, який зазвичай не провокує відповідь, буде відбуватися. обумовлений стимул (ЕК), і що вимагатиме навчання.

Парна презентація EC та EI, включатиме представлення навченої відповіді (умовна відповідь, RC) на тренований стимул. Кондиціонування відбуватиметься лише тоді, коли стимули будуть представлені одночасно або якщо ЄК передує ЕНК за дуже короткий проміжок часу (Bear et al., 2008).

Приклад: a ENC / EC стимулом, у випадку собак, може бути шматок м'яса. Після візуалізації м'яса собаки будуть виділяти відповідь на слиновиділення (RNC / RI). Однак, якщо собака представлена ​​як стимул, звук дзвінка не надасть ніякої реакції зокрема. Якщо ми представляємо як подразники одночасно або спочатку звук дзвоника (EC) і потім м'ясо, то після повторного тренування. Звук зможе спровокувати реакцію слиновиділення, не подаючи м'яса. Існує зв'язок між їжею і м'ясом. Звук (EC) здатний провокувати умовну реакцію (RC), слиновиділення.

Інструментальна кондиціонування

У цьому типі навчання ви навчитеся пов'язувати відповідь (руховий акт) зі значним стимулом (нагородою). Для того, щоб відбувалося інструментальне кондиціонування, необхідно, щоб стимул або винагорода відбувався після відповіді індивідуума.

Крім того, мотивація також буде важливим фактором. З іншого боку, інструментальна кондиціювання також відбуватиметься, якщо замість винагороди людина отримає зникнення аверсивного валентного стимулу (Bear et al., 2008)..

Приклад: sЯ вводжу голодну щура в коробку з важелем, який надасть їжу, коли досліджуючи коробку, щур буде натискати на важіль (дія двигуна) і спостерігати, що їжа з'являється (винагорода). Після виконання цієї дії ще раз щур пов'язує тиск важеля з отриманням їжі. Тому натискайте на важіль доти, доки він не насититься (Ведмідь та ін., 2008).

Нейрохімія навчання мозку

Розширення прав і можливостей і депресія

Як ми вже згадували, вважається, що навчання і пам'ять залежать від процесів синаптичної пластичності.

Таким чином, різні дослідження показали, що процеси навчання (серед яких описані вище) і пам'ять призводять до змін в синаптичних зв'язках, які змінюють силу і комунікативну здатність між нейронами.

Ці зміни в зв'язності були б результатом молекулярних і клітинних механізмів, які регулюють цю активність як наслідок порушення і нейронального гальмування, що регулює структурну пластичність.

Таким чином, однією з основних характеристик збуджувальних і гальмівних синапсів є високий рівень мінливості їх морфології та стабільності, що виникає внаслідок їхньої активності та часу (Caroni et al., 2012)..

Вчені, що спеціалізуються в цій галузі, особливо зацікавлені в довгострокових змінах синаптичної сили, як наслідок процесів довгострокового розширення прав і можливостей (PLP) - і тривалої депресії (DLP)..

  • Довгострокові повноваження: збільшення синаптичної сили відбувається в результаті стимуляції або повторної активації синаптичного з'єднання. Тому послідовна реакція з'явиться при наявності стимулу, як у випадку сенсибілізації.
  • Тривала депресія (DLP): збільшення синаптичної сили відбувається як наслідок відсутності повторної активації синаптичного з'єднання. Тому величина відповіді на стимул буде меншою або навіть нульовою. Можна сказати, що відбувається процес звикання.

Звикання та усвідомлення

Перші експериментальні дослідження, зацікавлені у виявленні нейрональних змін, які лежать в основі навчання і пам'яті, використовували прості форми навчання, такі як звикання, сенсибілізація або класичне кондиціонування..

У цій панорамі американський учений Ерік Кандел зосередив свої дослідження на рефлексі гіллястої ретракції Aplysia Califórnica, виходячи з того, що нейрональні структури аналогічні між цими і вищестоящими системами.

Ці дослідження дали ранні докази того, що пам'ять і навчання опосередковуються пластичністю синаптичних зв'язків між нейронами, які беруть участь у поведінці, виявляючи, що навчання призводить до глибоких структурних змін, що супроводжують зберігання пам'яті (Mayford et al. ін., 2012).

Кандель, як і Ramón y Cajal, робить висновок, що синаптичні з'єднання не є незмінними і що структурні та / або анатомічні зміни є основою зберігання пам'яті (Mayford et al., 2012).

У контексті нейрохімічних механізмів навчання відбуватимуться різні події як для звикання, так і для сенсибілізації.

Звикання

Як ми вже згадували раніше, звикання полягає в зниженні інтенсивності відповіді, наслідку повторного подання стимулу. Коли подразник сприймається чутливим нейроном, генерується збуджувальний потенціал, що дозволяє ефективно реагувати.

Повторюючи подразник, збуджувальний потенціал поступово зменшується, поки, нарешті, він не перевищить мінімальний поріг розряду, необхідний для генерування постсинаптичного потенціалу дії, що дає змогу стиснути м'яз.

Причина зменшення цього збуджувального потенціалу пояснюється тим, що при безперервному повторенні подразника відбувається збільшення виходу іонів калію (К+), що в свою чергу призводить до закриття кальцієвих каналів (Ca2+), що запобігає надходження іонів кальцію. Тому цей процес виробляється зниженням вивільнення глутамату (Mayford et al, 2012)..

Сенсибілізація

Сенсибілізація є більш складною формою навчання, ніж звикання, при якому інтенсивний стимул викликає перебільшений відповідь на всі наступні подразники, навіть ті, які раніше не викликали або взагалі не відповіли..

Незважаючи на те, що вона є основною формою навчання, вона має різні етапи, в короткостроковій і довгостроковій перспективі. Хоча короткочасна сенсибілізація передбачає швидкі і динамічні синаптичні зміни, довгострокова сенсибілізація призведе до тривалих і стабільних змін, що виникають в результаті глибоких структурних змін.

У цьому сенсі в присутності сенсибілізуючого стимулу (інтенсивного або нового) відбудеться вивільнення глутамату, коли кількість, що вивільняється пресинаптичним терміналом, є надмірним, активують постсинаптичні рецептори АМРА..

Цей факт дозволить ввести Na2 + в постсинаптичний нейрон, що дозволяє його деполяризацію, а також вивільнення NMDA-рецепторів, які досі блокувалися іонами Mg2 +, обидва події дозволять масовий приплив Ca2 + в постсинаптичний нейрон.

Якщо сенсибілізуючий стимул подається безперервно, це призведе до стійкого збільшення введення Са2 +, що активує різні кінази, що призводить до початку ранніх проявів генетичних факторів і синтезу білка. Все це призведе до довгострокових структурних змін.

Тому принципова відмінність обох процесів полягає в синтезі білків. У першому з них, у короткостроковій свідомості, його дії не потрібні для того, щоб воно відбувалося.

Зі свого боку, в довгостроковій свідомості важливо виробляти синтез білків для отримання тривалих і стабільних змін, які мають як об'єктивне формування і підтримку нових навчань.

Консолідація навчання в мозку

Навчання і пам'ять є результатом структурних змін, що відбуваються в результаті синаптичної пластичності. Для того, щоб ці структурні зміни відбулися, необхідно підтримувати процес довгострокового потенціювання або консолідації синаптичної сили..

Як і в індукції тривалої сенсибілізації, необхідно як синтез білків, так і вираження генетичних факторів, що призведе до структурних змін. Для цих подій має відбуватися ряд молекулярних факторів:

  • Постійне збільшення введення Са2 + в терміналі активує різні кінази, що призводить до початку ранньої експресії генетичних факторів і синтезу білків, що призведе до індукції нових рецепторів АМРА, які будуть вставлені в мембрани і буде підтримувати PLP.

Ці молекулярні події призведуть до зміни розмірів і дендритної форми, здатних збільшувати чи зменшувати кількість дендритних шипів певних зон.

На додаток до цих локалізованих змін, сучасні дослідження показали, що зміни відбуваються і в усьому світі, оскільки мозок діє як єдина система.

Тому ці структурні зміни є основою навчання, крім того, коли ці зміни схильні терпіти з плином часу, ми будемо говорити з пам'яті.

Список літератури

  1. (2008). У В. Н. асоціації, & BNA, Неврології Наука про мозок. Вступ для молодих студентів. Ліверпуль.
  2. Bear, M., Connors, B., & Paradiso, M. (2008). Неврологія: вивчення мозку. Філадельфія: Lippincott Wiliams & Wilkings.
  3. Caroni, P., Donato, F., & Muller, D. (2012). Структурна пластичність при вивченні: регулювання і функціонування. Природа, 13, 478-490.
  4. Основи фізіології поведінки. (2010). У Н. Карлсона. Мадрид: Пірсон.
  5. Mayford, M., Siegelbaum, S.A., & Kandel, E.R. (s.f.). Синапси та пам'ять пам'яті.
  6. Morgado, L. (2005). Психобіологія навчання і пам'яті: основи і останні досягнення. Rev Neurol, 40(5), 258-297.