COME APPRENDE IL CERVELLO UMANO? - NEUROPSICOLOGIA - 2024

Il nostro cervello impara dalle esperienze: affrontare il nostro ambiente altera il nostro comportamento attraverso la modifica del nostro sistema nervoso (Carlson, 2010). Nonostante il fatto che siamo ancora lontani dal conoscere esattamente ea tutti i livelli ciascuno dei meccanismi neurochimici e fisici che partecipano a questo processo, le diverse evidenze sperimentali hanno accumulato una conoscenza piuttosto ampia sui meccanismi coinvolti nel processo di apprendimento.

Il cervello cambia durante le nostre vite. I neuroni che lo compongono possono essere modificati in conseguenza di diverse cause: sviluppo, sofferenza di qualche tipo di lesione cerebrale, esposizione a stimoli ambientali e fondamentalmente, come conseguenza dell'apprendimento (BNA, 2003).

Caratteristiche di base dell'apprendimento cerebrale

L'apprendimento è un processo essenziale che, insieme alla memoria, è il mezzo principale che gli esseri viventi hanno per adattarsi alle modificazioni ricorrenti del nostro ambiente.

Usiamo il termine apprendimento per riferirci al fatto che l'esperienza produce cambiamenti nel nostro sistema nervoso (NS), che possono essere di lunga durata e comportare una modifica a livello comportamentale (Morgado, 2005).

Le stesse esperienze cambiano il modo in cui il nostro corpo percepisce, agisce, pensa o progetta, attraverso la modifica del NS, alterando i circuiti che partecipano a questi processi (Carlson, 2010).

In questo modo, nello stesso momento in cui il nostro organismo interagisce con l'ambiente, le connessioni sinaptiche del nostro cervello subiranno dei cambiamenti, potranno essere stabilite nuove connessioni, rafforzate quelle utili nel nostro repertorio comportamentale o altre che non sono utili o efficienti scompaiono (BNA, 2003).

Quindi, se l'apprendimento ha a che fare con i cambiamenti che avvengono nel nostro sistema nervoso a seguito delle nostre esperienze, quando questi cambiamenti si sono consolidati possiamo parlare di ricordi. (Carlson, 2010). La memoria è un fenomeno dedotto da quei cambiamenti che avvengono nel NS e dà un senso di continuità alle nostre vite (Morgado, 2005).

A causa delle molteplici forme di apprendimento e dei sistemi di memoria, si ritiene attualmente che il processo di apprendimento e la formazione di nuovi ricordi dipendano dalla plasticità sinaptica, un fenomeno attraverso il quale i neuroni alterano la loro capacità di comunicare tra loro (BNA, 2003 ).

Tipi di apprendimento cerebrale

Prima di descrivere i meccanismi cerebrali coinvolti nel processo di apprendimento, sarà necessario caratterizzare le diverse forme di apprendimento, all'interno delle quali possiamo differenziare almeno due tipi fondamentali di apprendimento: l'apprendimento non associativo e l'apprendimento associativo.

-Apprendimento non associativo

L'apprendimento non associativo si riferisce al cambiamento nella risposta funzionale che si verifica in risposta alla presentazione di un singolo stimolo. L'apprendimento non associativo a sua volta può essere di due tipi: assuefazione o sensibilizzazione (Bear et al., 2008).

assuefazione

La presentazione ripetuta di uno stimolo produce una diminuzione dell'intensità della risposta ad esso (Bear et al., 2008).

Esempio: se vivi in ​​una casa con un solo telefono. Quando squilla, corre per rispondere alla chiamata, tuttavia ogni volta che lo fa, la chiamata è per qualcun altro. Poiché questo evento si verifica ripetutamente, smetteranno di reagire al telefono e potrebbero persino smettere di sentirlo (Bear et al., 2008).

Sensibilizzazione

La presentazione di uno stimolo nuovo o intenso produce una risposta di maggiore ampiezza a tutti gli stimoli successivi.

Esempio: supponi di camminare su un marciapiede in una strada ben illuminata di notte e si verifica improvvisamente un blackout. Qualsiasi stimolo nuovo o strano che appare, come sentire dei passi o vedere i fari di un'auto in avvicinamento, lo sconvolgerà. Lo stimolo sensibile (blackout) ha portato alla sensibilizzazione, che intensifica la sua risposta a tutti gli stimoli successivi (Bear et al., 2008).

-Apprendimento associativo

Questo tipo di apprendimento si basa sulla creazione di associazioni tra stimoli o eventi diversi. All'interno dell'apprendimento associativo possiamo distinguere due sottotipi: condizionamento classico e condizionamento strumentale (Bear et al., 2008).

Condizionamento classico

In questo tipo di apprendimento ci sarà un'associazione tra uno stimolo che provoca una risposta (risposta incondizionata o risposta incondizionata, RNC / RI), stimolo incondizionato o incondizionato (ENC / EI) e un altro stimolo che normalmente non provoca la risposta, stimolo condizionato (CS), e questo richiederà addestramento.

La presentazione accoppiata del CS e degli Stati Uniti comporterà la presentazione della risposta appresa (risposta condizionata, CR) allo stimolo addestrato. Il condizionamento si verificherà solo se gli stimoli vengono presentati simultaneamente o se il CS precede l'ENC in un intervallo di tempo molto breve (Bear et al., 2008).

Esempio: uno stimolo ENC / EC, nel caso dei cani, può essere un pezzo di carne. Dopo aver visto la carne, i cani emetteranno una risposta di salivazione (RNC / RI). Tuttavia, se un cane viene presentato come stimolo dal suono di un campanello, non presenterà alcuna risposta particolare. Se presentiamo entrambi gli stimoli contemporaneamente o prima il suono della campana (EC) e poi la carne, dopo ripetuti allenamenti. Il suono sarà in grado di provocare la risposta di salivazione, senza che la carne sia presente. C'è stata un'associazione tra cibo e carne. Il suono (EC) è in grado di provocare una risposta condizionata (CR), la salivazione.

Condizionamento strumentale

In questo tipo di apprendimento impari ad associare una risposta (atto motorio) a uno stimolo significativo (una ricompensa). Perché si verifichi il condizionamento strumentale, è necessario che lo stimolo o la ricompensa avvenga dopo la risposta dell'individuo.

Inoltre, anche la motivazione sarà un fattore importante. D'altra parte, si verificherà anche un tipo strumentale di condizionamento se invece di una ricompensa, l'individuo ottiene la scomparsa di uno stimolo di valenza avversiva (Bear et al., 2008).

Esempio: se introduciamo un topo affamato in una scatola con una leva che fornirà cibo, durante l'esplorazione della scatola il topo premerà la leva (atto motorio) e osserverà che il cibo appare (ricompensa). Dopo aver eseguito questa operazione più volte, il topo assocerà la pressione della leva al cibo. Pertanto, premerai la leva finché non sarai soddisfatto (Bear et al., 2008).

Neurochimica dell'apprendimento cerebrale

Empowerment e depressione

Come accennato in precedenza, si pensa che l'apprendimento e la memoria dipendono dai processi di plasticità sinaptica.

Pertanto, diversi studi hanno dimostrato che i processi di apprendimento (tra cui quelli descritti sopra) e di memoria, danno luogo a cambiamenti nella connettività sinaptica che alterano la forza e la capacità di comunicazione tra i neuroni.

Questi cambiamenti nella connettività sarebbero il risultato di meccanismi molecolari e cellulari che regolano questa attività come conseguenza dell'eccitazione e dell'inibizione neuronale che regola la plasticità strutturale.

Pertanto, una delle caratteristiche principali delle sinapsi eccitatorie e inibitorie è l'elevato livello di variabilità nella loro morfologia e stabilità che si verifica in conseguenza della loro attività e del passare del tempo (Caroni et al., 2012).

Gli scienziati specializzati in questo settore sono specificamente interessati ai cambiamenti a lungo termine nella forza sinaptica, come conseguenza dei processi di potenziamento a lungo termine (PLP) e depressione a lungo termine (DLP).

• Potenziamento a lungo termine : si verifica un aumento della forza sinaptica come conseguenza della stimolazione o attivazione ripetuta della connessione sinaptica. Pertanto, una risposta consistente apparirà in presenza dello stimolo, come nel caso della sensibilizzazione.
• Depressione a lungo termine (DLP) : si verifica un aumento della forza sinaptica come conseguenza dell'assenza di ripetute attivazioni della connessione sinaptica. Pertanto, l'entità della risposta allo stimolo sarà inferiore o addirittura pari a zero. Potremmo dire che si verifica un processo di assuefazione.

Abituazione e consapevolezza

I primi studi sperimentali interessati a identificare i cambiamenti neurali che sono alla base dell'apprendimento e della memoria, hanno utilizzato semplici forme di apprendimento come l'assuefazione, la sensibilizzazione o il condizionamento classico.

In questo contesto, lo scienziato americano Eric Kandel ha concentrato i suoi studi sul riflesso di retrazione delle branchie dell'Aplysia Califórnica, partendo dalla premessa che le strutture neurali sono analoghe tra questi e sistemi superiori.

Questi studi hanno fornito la prima prova che la memoria e l'apprendimento sono mediati dalla plasticità delle connessioni sinaptiche tra i neuroni coinvolti nel comportamento, rivelando che l'apprendimento porta a profondi cambiamenti strutturali che accompagnano l'immagazzinamento della memoria (Mayford et al., 2012).

Kandel, come Ramón y Cajal, conclude che le connessioni sinaptiche non sono immutabili e che i cambiamenti strutturali e / o anatomici costituiscono la base della memorizzazione della memoria (Mayford et al., 2012).

Nel contesto dei meccanismi neurochimici di apprendimento, si verificheranno diversi eventi sia per l'assuefazione che per la sensibilizzazione.

assuefazione

Come accennato in precedenza, l'assuefazione consiste in una diminuzione dell'intensità della risposta, conseguenza della presentazione ripetuta di uno stimolo. Quando uno stimolo viene percepito dal neurone sensoriale, viene generato un potenziale eccitatorio che consente una risposta efficace.

Man mano che lo stimolo viene ripetuto, il potenziale eccitatorio diminuisce progressivamente, fino a non superare la soglia minima di scarica necessaria per generare un potenziale d'azione postsinaptico, che rende possibile la contrazione muscolare.

Il motivo per cui questo potenziale eccitatorio diminuisce è dovuto al fatto che, poiché lo stimolo viene ripetuto continuamente, si ha una produzione crescente di ioni potassio (K ⁺ ), che a sua volta provoca la chiusura dei canali del calcio ( Ca ²⁺ ), che impedisce l'ingresso di ioni calcio. Pertanto, questo processo è causato da una diminuzione del rilascio di glutammato (Mayford et al, 2012).

Sensibilizzazione

La sensibilizzazione è una forma di apprendimento più complessa dell'abitudine, in cui uno stimolo intenso produce una risposta esagerata a tutti gli stimoli successivi, anche a quelli che in precedenza avevano suscitato poca o nessuna risposta.

Nonostante sia una forma base di apprendimento, ha fasi diverse, a breve e lungo termine. Mentre la sensibilizzazione a breve termine implicherebbe cambiamenti sinaptici rapidi e dinamici, la sensibilizzazione a lungo termine porterebbe a cambiamenti stabili e duraturi, conseguenza di profondi cambiamenti strutturali.

In questo senso, in presenza dello stimolo sensibilizzante (intenso o nuovo), si verificherà un rilascio di glutammato, quando la quantità rilasciata dal terminale presinaptico sarà eccessiva, si attiveranno i recettori AMPA postsinaptici.

Questo fatto consentirà l'ingresso di Na2 + nel neurone postsinaptico, consentendone la depolarizzazione così come il rilascio dei recettori NMDA, che fino ad ora erano bloccati dagli ioni Mg2 +, entrambi gli eventi consentiranno un massiccio ingresso di Ca2 + nel neurone postsinaptico.

Se lo stimolo sensibilizzante viene presentato continuamente, causerà un aumento persistente dell'input di Ca2 +, che attiverà chinasi differenti, portando all'inizio della prima espressione di fattori genetici e sintesi proteica. Tutto ciò porterà a modifiche strutturali a lungo termine.

Pertanto, la differenza fondamentale tra i due processi si trova nella sintesi proteica. Nel primo di essi, nella sensibilizzazione a breve termine, la sua azione non è necessaria perché avvenga.

D'altra parte, nella sensibilizzazione a lungo termine è essenziale che avvenga una sintesi proteica in modo che avvengano cambiamenti duraturi e stabili che mirano alla formazione e al mantenimento di nuovo apprendimento.

Consolidamento dell'apprendimento nel cervello

L'apprendimento e la memoria sono il risultato di cambiamenti strutturali che si verificano come conseguenza della plasticità sinaptica. Affinché si verifichino questi cambiamenti strutturali, è necessario che avvenga un processo di miglioramento a lungo termine, o consolidamento della forza sinaptica.

Come nell'induzione della sensibilizzazione a lungo termine, sono necessarie sia la sintesi proteica che l'espressione di fattori genetici che porteranno a cambiamenti strutturali. Perché questi eventi si verifichino, devono verificarsi una serie di fattori molecolari:

• Il persistente aumento dell'ingresso di Ca2 + nel terminale attiverà diverse chinasi, portando all'inizio dell'espressione precoce di fattori genetici e alla sintesi di proteine ​​che porterà all'induzione di nuovi recettori AMPA che verranno inseriti nel membrana e manterrà il PLP.

Questi eventi molecolari determineranno l'alterazione delle dimensioni e della forma dendritiche, con la possibilità di aumentare o diminuire il numero di spine dendritiche in alcune aree.

Oltre a questi cambiamenti localizzati, la ricerca attuale ha dimostrato che i cambiamenti avvengono anche a livello globale, poiché il cervello agisce come un sistema unificato.

Pertanto, questi cambiamenti strutturali sono alla base dell'apprendimento, inoltre, quando questi cambiamenti tendono a durare nel tempo, parleremo di memoria.

Riferimenti

1. (2008). Nell'associazione BN, & BNA, Neurosciences. La scienza del cervello. Un'introduzione per i giovani studenti. Liverpool.
2. Bear, M., Connors, B. e Paradiso, M. (2008). Neuroscienze: esplorare il cervello. Philadelphia: Lippincott Wiliams & Wilkings.
3. Caroni, P., Donato, F., & Muller, D. (2012). Plasticità strutturale nell'apprendimento: regolazione e funzioni. Natura, 13, 478-490.
4. Fondamenti di fisiologia comportamentale. (2010). In N. Carlson. Madrid: Pearson.
5. Mayford, M., Siegelbaum, SA e Kandel, ER (nd). Sinapsi e memoria.
6. Morgado, L. (2005). Psicobiologia dell'apprendimento e della memoria: fondamenti e progressi recenti. Rev Neurol, 40 (5), 258-297.