BAGAIMANA OTAK MANUSIA BELAJAR? - NEUROPSIKOLOGI - 2025

Otak kita belajar dari pengalaman: menghadapi persekitaran kita mengubah tingkah laku kita melalui pengubahsuaian sistem saraf kita (Carlson, 2010). Walaupun pada hakikatnya kita masih jauh dari mengetahui secara tepat dan di semua peringkat setiap mekanisme neurokimia dan fizikal yang mengambil bahagian dalam proses ini, bukti eksperimen yang berbeza telah mengumpulkan pengetahuan yang cukup luas mengenai mekanisme yang terlibat dalam proses pembelajaran.

Otak berubah sepanjang hidup kita. Neuron yang menyusunnya dapat diubah sebagai akibat dari berbagai sebab: perkembangan, menderita beberapa jenis kecederaan otak, pendedahan kepada rangsangan persekitaran dan pada dasarnya, sebagai akibat dari pembelajaran (BNA, 2003).

Ciri-ciri asas pembelajaran otak

Pembelajaran adalah proses penting yang, bersama-sama dengan ingatan, adalah cara utama yang dimiliki oleh makhluk hidup untuk menyesuaikan diri dengan pengubahsuaian persekitaran kita yang berulang.

Kami menggunakan istilah belajar untuk merujuk kepada fakta bahawa pengalaman menghasilkan perubahan dalam sistem saraf kita (NS), yang dapat bertahan lama dan menyiratkan pengubahsuaian pada tahap tingkah laku (Morgado, 2005).

Pengalaman itu sendiri mengubah cara tubuh kita melihat, bertindak, berfikir atau merancang, melalui pengubahsuaian NS, mengubah litar yang mengambil bahagian dalam proses ini (Carlson, 2010).

Dengan cara ini, pada masa yang sama badan kita berinteraksi dengan persekitaran, sambungan sinaptik otak kita akan mengalami perubahan, hubungan baru dapat dijalin, hubungan yang berguna dalam repertoar tingkah laku kita diperkuat atau yang lain yang tidak berguna atau cekap hilang (BNA, 2003).

Oleh itu, jika pembelajaran berkaitan dengan perubahan yang berlaku dalam sistem saraf kita sebagai akibat dari pengalaman kita, apabila perubahan ini disatukan kita dapat berbicara tentang kenangan. (Carlson, 2010). Ingatan adalah fenomena yang disimpulkan dari perubahan yang berlaku di NS dan memberikan rasa kesinambungan kepada kehidupan kita (Morgado, 2005).

Oleh kerana pelbagai bentuk sistem pembelajaran dan memori, kini difikirkan bahawa proses pembelajaran dan pembentukan ingatan baru bergantung pada keplastikan sinaptik, satu fenomena di mana neuron mengubah kemampuan mereka untuk berkomunikasi antara satu sama lain (BNA, 2003 ).

Jenis pembelajaran otak

Sebelum menerangkan mekanisme otak yang terlibat dalam proses pembelajaran, adalah perlu untuk mencirikan pelbagai bentuk pembelajaran, di mana kita dapat membezakan sekurang-kurangnya dua jenis pembelajaran asas: pembelajaran bukan asosiatif dan pembelajaran asosiatif.

-Pembelajaran bukan bersekutu

Pembelajaran bukan asosiatif merujuk kepada perubahan tindak balas fungsional yang berlaku sebagai tindak balas kepada penyampaian rangsangan tunggal. Pembelajaran bukan asosiatif seterusnya boleh terdiri daripada dua jenis: pembiasaan atau pemekaan (Bear et al., 2008).

Pembiasaan

Penyampaian rangsangan yang berulang menghasilkan penurunan intensiti tindak balas terhadapnya (Bear et al., 2008).

Contoh: jika anda tinggal di sebuah rumah dengan hanya satu telefon. Ketika berdering, dia berlari untuk menjawab panggilan itu, namun setiap kali dia melakukannya, panggilan itu untuk orang lain. Oleh kerana kejadian ini berulang kali, mereka akan berhenti bertindak balas ke telefon dan bahkan berhenti mendengarnya (Bear et al., 2008).

Pemekaan

Pembentangan rangsangan baru atau intensif menghasilkan tindak balas peningkatan magnitud terhadap semua rangsangan berikutnya.

Contoh: Andaikan anda berjalan di kaki lima di jalan yang terang pada waktu malam, dan tiba-tiba berlaku pemadaman. Apa-apa rangsangan baru atau aneh yang muncul, seperti mendengar langkah kaki atau melihat lampu depan kereta yang menghampiri, akan mengganggunya. Rangsangan sensitif (pemadaman) mengakibatkan pemekaan, yang meningkatkan tindak balasnya terhadap semua rangsangan berikutnya (Bear et al., 2008).

-Pembelajaran asosiatif

Jenis pembelajaran ini berdasarkan kepada pembentukan perkaitan antara rangsangan atau peristiwa yang berbeza. Dalam pembelajaran asosiatif kita dapat membezakan dua subtipe: penyesuaian klasik dan penyusunan instrumental (Bear et al., 2008).

Pelaziman klasik

Dalam pembelajaran jenis ini akan ada kaitan antara rangsangan yang menyebabkan tindak balas (tindak balas tanpa syarat atau tindak balas tanpa syarat, RNC / RI), rangsangan tanpa syarat atau tidak terkondisi (ENC / EI), dan rangsangan lain yang biasanya tidak menimbulkan tindak balas, rangsangan terkondisi (CS), dan itu memerlukan latihan.

Pembentangan berpasangan CS dan AS akan melibatkan penyampaian tindak balas yang dipelajari (respons terkondisi, CR) terhadap rangsangan terlatih. Pengkondisian hanya akan berlaku sekiranya rangsangan ditunjukkan secara serentak atau jika CS mendahului ENC dalam selang waktu yang sangat singkat (Bear et al., 2008).

Contoh: rangsangan ENC / EC, untuk anjing, boleh menjadi sekeping daging. Setelah melihat daging, anjing akan mengeluarkan tindak balas air liur (RNC / RI). Walau bagaimanapun, jika seekor anjing ditunjukkan sebagai rangsangan oleh bunyi loceng, ia tidak akan memberikan tindak balas tertentu. Sekiranya kita menunjukkan kedua-dua rangsangan secara serentak atau pertama bunyi loceng (CE) dan kemudian daging, setelah latihan berulang kali. Suara itu akan dapat memprovokasi tindak balas air liur, tanpa ada daging. Terdapat hubungan antara makanan dan daging. Sound (EC) mampu memprovokasi tindak balas terkawal (CR), air liur.

Pengaturcaraan instrumental

Dalam jenis pembelajaran ini, anda belajar mengaitkan tindak balas (tindakan motor) dengan rangsangan yang signifikan (ganjaran). Agar penyusunan instrumental berlaku, rangsangan atau ganjaran perlu berlaku selepas tindak balas individu.

Selanjutnya, motivasi juga akan menjadi faktor penting. Sebaliknya, jenis pelaziman instrumental juga akan berlaku sekiranya, bukannya sebagai ganjaran, individu tersebut akan memperolehi rangsangan valensi yang tidak disukai (Bear et al., 2008).

Contoh: jika kita memasukkan tikus yang lapar ke dalam kotak dengan tuas yang akan menyediakan makanan, ketika menjelajah kotak itu tikus akan menekan tuas (motor bertindak) dan memerhatikan bahawa makanan muncul (ganjaran). Setelah anda melakukan ini lebih banyak kali, tikus akan mengaitkan menekan tuas dengan mendapatkan makanan. Oleh itu, anda akan menekan tuas sehingga anda berpuas hati (Bear et al., 2008).

Neurokimia pembelajaran otak

Pemerkasaan dan kemurungan

Seperti yang kita sebutkan sebelumnya, pembelajaran dan memori dianggap bergantung pada proses keplastikan sinaptik.

Oleh itu, kajian yang berbeza menunjukkan bahawa proses pembelajaran (di antaranya adalah yang dijelaskan di atas) dan memori, menimbulkan perubahan dalam sambungan sinaptik yang mengubah kekuatan dan keupayaan komunikasi antara neuron.

Perubahan dalam penyambungan ini adalah hasil mekanisme molekul dan selular yang mengatur kegiatan ini sebagai akibat dari eksitasi dan penghambatan neuron yang mengatur keplastikan struktur.

Oleh itu, salah satu ciri utama sinapsis rangsangan dan penghambatan adalah tahap kebolehubahan yang tinggi dalam morfologi dan kestabilannya yang berlaku sebagai akibat daripada aktiviti mereka dan peredaran masa (Caroni et al., 2012).

Para saintis yang pakar dalam bidang ini secara khusus berminat dengan perubahan jangka panjang dalam kekuatan sinaptik, sebagai akibat daripada proses potensiasi jangka panjang (PLP) - dan proses kemurungan jangka panjang (DLP).

• Potensiasi jangka panjang : terdapat peningkatan kekuatan sinaptik sebagai akibat daripada rangsangan atau pengaktifan sambungan sinaptik berulang. Oleh itu, tindak balas yang konsisten akan muncul di hadapan rangsangan, seperti dalam hal pemekaan.
• Kemurungan jangka panjang (DLP) : peningkatan kekuatan sinaptik berlaku akibat ketiadaan pengaktifan sambungan sinaptik berulang. Oleh itu, besarnya tindak balas terhadap rangsangan akan kurang atau bahkan sifar. Kita boleh mengatakan bahawa proses pembiasaan berlaku.

Pembiasaan dan kesedaran

Kajian eksperimen pertama yang berminat untuk mengenal pasti perubahan saraf yang mendasari pembelajaran dan ingatan, menggunakan bentuk pembelajaran yang sederhana seperti pembiasaan, pemekaan atau penyesuaian klasik.

Dengan latar belakang ini, saintis Amerika Eric Kandel memfokuskan kajiannya pada refleks penarikan insang pada Aplysia Califórnica, bermula dari premis bahawa struktur saraf adalah serupa antara sistem ini dan sistem yang lebih tinggi.

Kajian-kajian ini memberikan bukti pertama bahawa ingatan dan pembelajaran dimediasi oleh keplastikan hubungan sinaptik antara neuron yang terlibat dalam tingkah laku, menunjukkan bahawa pembelajaran membawa kepada perubahan struktur yang mendalam yang menyertai penyimpanan memori (Mayford et. al., 2012).

Kandel, seperti Ramón y Cajal, menyimpulkan bahawa sambungan sinaptik tidak boleh berubah dan bahawa perubahan struktur dan / atau anatomi menjadi asas penyimpanan memori (Mayford et al., 2012).

Dalam konteks mekanisme pembelajaran neurokimia, peristiwa yang berbeza akan berlaku untuk pembiasaan dan pemekaan.

Pembiasaan

Seperti yang telah kami sebutkan sebelumnya, pembiasaan terdiri dari penurunan intensitas tindak balas, akibat dari penekanan berulang dari rangsangan. Apabila rangsangan dirasakan oleh neuron deria, potensi rangsangan dihasilkan yang memungkinkan tindak balas yang berkesan.

Semasa rangsangan diulang, potensi rangsangan semakin berkurang, sehingga akhirnya gagal melebihi ambang pelepasan minimum yang diperlukan untuk menghasilkan potensi tindakan pasca-sinaptik, yang memungkinkan pengecutan otot.

Sebab mengapa potensi rangsangan ini berkurang adalah kerana fakta bahawa, kerana rangsangan diulang secara berterusan, terdapat peningkatan output ion kalium (K ⁺ ), yang seterusnya menyebabkan penutupan saluran kalsium ( Ca ²⁺ ), yang menghalang kemasukan ion kalsium. Oleh itu, proses ini disebabkan oleh penurunan pelepasan glutamat (Mayford et al, 2012).

Pemekaan

Sensitisasi adalah bentuk pembelajaran yang lebih kompleks daripada kebiasaan, di mana rangsangan yang kuat menghasilkan tindak balas yang berlebihan untuk semua rangsangan berikutnya, bahkan yang sebelumnya menimbulkan sedikit atau tidak ada tindak balas.

Walaupun merupakan bentuk pembelajaran asas, ia mempunyai tahap yang berbeza, jangka pendek dan jangka panjang. Walaupun kepekaan jangka pendek menunjukkan perubahan sinaptik yang cepat dan dinamik, kepekaan jangka panjang akan membawa kepada perubahan jangka panjang dan stabil, akibat dari perubahan struktur yang mendalam.

Dalam pengertian ini, dengan adanya rangsangan pemekaan (intens atau baru) pelepasan glutamat akan berlaku, apabila jumlah yang dikeluarkan oleh terminal presynaptik berlebihan, ia akan mengaktifkan reseptor pasca sinaptik AMPA.

Fakta ini akan membenarkan kemasukan Na2 + ke dalam neuron postynaptic, membenarkan depolarisasi dan juga pelepasan reseptor NMDA, yang sehingga kini disekat oleh ion Mg2 +, kedua-dua peristiwa tersebut akan membolehkan kemasukan Ca2 + secara besar-besaran ke dalam neuron postsynaptic.

Sekiranya rangsangan pemekaan ditunjukkan secara berterusan, ia akan menyebabkan peningkatan berterusan dalam input Ca2 +, yang akan mengaktifkan kinase yang berlainan, yang menyebabkan permulaan ekspresi awal faktor genetik dan sintesis protein. Semua ini akan membawa kepada pengubahsuaian struktur jangka panjang.

Oleh itu, perbezaan asas antara kedua proses terdapat dalam sintesis protein. Pada yang pertama, dalam pemekaan jangka pendek, tindakannya tidak perlu dilakukan.

Sebaliknya, dalam pemekaan jangka panjang adalah penting bahawa sintesis protein berlaku agar perubahan yang berterusan dan stabil berlaku yang bertujuan untuk pembentukan dan pemeliharaan pembelajaran baru.

Gabungan pembelajaran di otak

Pembelajaran dan ingatan adalah hasil perubahan struktur yang berlaku akibat keplastikan sinaptik. Agar perubahan struktur ini berlaku, perlu dilakukan proses penambahbaikan jangka panjang, atau penyatuan kekuatan sinaptik.

Seperti dalam pemekaan pemekaan jangka panjang, diperlukan sintesis protein dan ekspresi faktor genetik yang akan membawa kepada perubahan struktur. Agar kejadian ini berlaku, satu siri faktor molekul mesti berlaku:

• Peningkatan berterusan masuknya Ca2 + di terminal akan mengaktifkan kinase yang berbeza, yang membawa kepada permulaan ekspresi awal faktor genetik dan sintesis protein yang akan menyebabkan induksi reseptor AMPA baru yang akan dimasukkan ke dalam membran dan akan mengekalkan PLP.

Kejadian molekul ini akan mengakibatkan perubahan ukuran dan bentuk dendritik, dengan kemungkinan peningkatan atau penurunan bilangan dendritik duri di kawasan tertentu.

Sebagai tambahan kepada perubahan lokalisasi ini, penyelidikan terkini menunjukkan bahawa perubahan juga terjadi pada tingkat global, karena otak bertindak sebagai sistem yang bersatu.

Oleh itu, perubahan struktur ini adalah asas pembelajaran, di samping itu, apabila perubahan ini cenderung berlanjutan dari masa ke masa, kita akan bercakap mengenai ingatan.

Rujukan

1. (2008). Dalam persatuan BN, & BNA, Neurosciences. Ilmu otak. Pengenalan untuk pelajar muda. Liverpool.
2. Bear, M., Connors, B., & Paradiso, M. (2008). Neurosains: meneroka otak. Philadelphia: Lippincott Wiliams & Wilkings.
3. Caroni, P., Donato, F., & Muller, D. (2012). Keplastikan struktur semasa belajar: peraturan dan fuction. Alam, 13, 478-490.
4. Asas fisiologi tingkah laku. (2010). Di N. Carlson. Madrid: Pearson.
5. Mayford, M., Siegelbaum, SA, & Kandel, ER (nd). Sinapsis dan Penyimpanan Memori.
6. Morgado, L. (2005). Psikobiologi pembelajaran dan ingatan: asas dan kemajuan terkini. Rev Neurol, 40 (5), 258-297.