איך המוח האנושי לומד? - נוירופסיכולוגיה - 2025

המוח שלנו לומד מחוויות: מול הסביבה שלנו משנה את התנהגותנו באמצעות שינוי מערכת העצבים שלנו (קרלסון, 2010). למרות העובדה שאנחנו עדיין רחוקים מלהכיר בדיוק ובכל הרמות כל אחד מהמנגנונים הנוירוכימיים והפיזיים שמשתתפים בתהליך זה, הראיות הניסויייות השונות צברו ידע נרחב למדי על המנגנונים הכרוכים בתהליך הלמידה.

המוח משתנה לאורך חיינו. ניתן לשנות את העצבים המרכיבים אותו כתוצאה מסיבות שונות: התפתחות, הסובלים מפגיעה כלשהי במוח, חשיפה לגירוי סביבתי ובאופן יסודי, כתוצאה של למידה (BNA, 2003).

מאפיינים בסיסיים של למידת מוח

למידה היא תהליך חיוני שיחד עם הזיכרון הוא האמצעי העיקרי שיש ליצורים חיים להסתגלות לשינויים החוזרים בסביבתנו.

אנו משתמשים במונח למידה כדי להתייחס לעובדה שהחוויה מייצרת שינויים במערכת העצבים שלנו (NS), שיכולים להיות ארוכי טווח ולערוך שינוי ברמה ההתנהגותית (Morgado, 2005).

החוויות עצמן משנות את האופן בו גופנו תופס, פועל, חושב או מתכנן, באמצעות שינוי ה- NS, משנה את המעגלים שמשתתפים בתהליכים אלה (Carlson, 2010).

באופן זה, באותו זמן בו גופנו מתקשר עם הסביבה, החיבורים הסינפטיים של המוח שלנו יעברו שינויים, יתכן ויווצרו קשרים חדשים, אלה שמועילים ברפרטואר ההתנהגותי שלנו או מחוזקים או שאינם מועילים או יעילים נעלמים (BNA, 2003).

לכן, אם הלמידה קשורה לשינויים המתרחשים במערכת העצבים שלנו כתוצאה מהתנסויות שלנו, כאשר השינויים הללו מתגבשים נוכל לדבר על זיכרונות. (קרלסון, 2010). זיכרון הוא תופעה הנובעת מאותם שינויים המתרחשים ב- NS ומעניקה תחושה של המשכיות לחיינו (Morgado, 2005).

בשל ריבוי צורות הלימוד ומערכות הזיכרון, כיום נהוג לחשוב שתהליך הלמידה והיווצרותם של זיכרונות חדשים תלויים בפלסטיות סינפטית, תופעה שבאמצעותה נוירונים משנים את יכולתם לתקשר זה עם זה (BNA, 2003 ).

סוגי למידת מוח

לפני שתיאר את מנגנוני המוח המעורבים בתהליך הלמידה, יהיה צורך לאפיין את צורות הלמידה השונות, שבתוכן נוכל להבדיל לפחות שני סוגים בסיסיים של למידה: למידה לא אסוציאטיבית ולמידה אסוציאטיבית.

-למידה לא אסוציאטיבית

למידה לא אסוציאטיבית מתייחסת לשינוי בתגובה התפקודית המתרחשת בתגובה להצגת גירוי יחיד. למידה לא אסוציאטיבית בתורם יכולה להיות משני סוגים: התרגלות או רגישות (Bear et al., 2008).

הִתרַגְלוּת

ההצגה החוזרת של גירוי מייצרת ירידה בעוצמת התגובה אליו (Bear et al., 2008).

דוגמא: אם גרת בבית עם טלפון אחד בלבד. כאשר זה מצלצל, הוא רץ לענות לשיחה, אולם בכל פעם שהוא מתקשר, השיחה מיועדת למישהו אחר. מכיוון שאירוע זה מתרחש שוב ושוב, הם יפסיקו להגיב לטלפון ואף עשויים להפסיק לשמוע אותו (Bear et al., 2008).

רגישות

הצגת גירוי חדש או אינטנסיבי מייצרת תגובה בעוצמה מוגברת לכל הגירויים הבאים.

דוגמה: נניח שאתה הולך על מדרכה ברחוב מואר היטב בלילה, ופתאום מתרחשת אפלה. כל גירוי חדש או מוזר שיופיע, כמו שמיעה של צעדים או ראיית פנסי מכונית מתקרבת, ירגיז אותו. הגירוי הרגיש (ההאפלה) הוביל לרגישות, המעצימה את תגובתם לכל הגירויים הבאים (Bear et al., 2008).

-למידה אסוציאטיבית

למידה מסוג זה מבוססת על יצירת קשרים בין גירויים או אירועים שונים. בתוך למידה אסוציאטיבית אנו יכולים להבחין בין שני תת-סוגים: התניה קלאסית והתניה אינסטרומנטאלית (Bear et al., 2008).

התניה קלאסית

בסוג זה של למידה יהיה קשר בין גירוי הגורם לתגובה (תגובה לא מותנית או תגובה לא מותנית, RNC / RI), גירוי לא מותנה או לא מותנה (ENC / EI), וגירוי אחר שבדרך כלל לא מעורר את התגובה, גירוי מותנה (CS) וזה ידרוש הכשרה.

המצגת המזווגת של CS וארה"ב תערוך הצגת התגובה המלומדת (תגובה מותנית, CR) לגירוי המאומן. התניה תתרחש רק אם הגירויים מוצגים בו זמנית או אם ה- CS קודם ל- ENC בפרק זמן קצר מאוד (Bear et al., 2008).

דוגמא: גירוי ENC / EC, במקרה של כלבים, יכול להיות נתח בשר. לאחר צפייה בבשר הכלבים ישלחו תגובה רוק (RNC / RI). עם זאת, אם כלב מוצג כגירוי על ידי צליל פעמון, הוא לא יציג שום תגובה מסוימת. אם אנו מציגים את שני הגירויים בו זמנית או תחילה את צליל הפעמון (CE) ואז את הבשר, לאחר אימונים חוזרים ונשנים. הצליל יצליח לעורר את תגובת הרוק, מבלי שהבשר יהיה נוכח. נוצר קשר בין אוכל ובשר. סאונד (EC) מסוגל לעורר תגובה מותנית (CR), רוק.

מיזוג אינסטרומנטלי

בסוג זה של למידה לומדים לקשר בין תגובה (מעשה מוטורי) לגירוי משמעותי (פרס). כדי שהתניה אינסטרומנטלית תתרחש, יש צורך בכך שהגירוי או התגמול יתרחש לאחר תגובת האדם.

יתר על כן, מוטיבציה תהיה גם גורם חשוב. מצד שני, סוג מיזוג אינסטרומנטלי יתרחש גם אם במקום תגמול, הפרט משיג היעלמות מגירוי ערכי סלידה (Bear et al., 2008).

דוגמא: אם נכניס עכברוש רעב לקופסה עם מנוף שיספק מזון, כשנחקור את התיבה העכברוש ילחץ על הידית (מעשה מוטורי) ונצפה שהאוכל מופיע (תגמול). לאחר שתעשה זאת יותר פעמים, העכברוש ישייך ללחוץ על הידית ולקבל מזון. לכן, תלחצו על הידית עד שתסתפקו (Bear et al., 2008).

נוירוכימיה של למידת מוח

העצמה ודיכאון

כפי שהזכרנו קודם, למידה וזיכרון נחשבים תלויים בתהליכי פלסטיות סינפטיים.

לפיכך, מחקרים שונים הראו כי תהליכי הלמידה (ביניהם אלה שתוארו לעיל) והזיכרון, גורמים לשינויים בקישוריות הסינפטית המשנים את חוזק ויכולת התקשורת בין נוירונים.

שינויים אלה בקישוריות יהיו תוצאה של מנגנונים מולקולריים ותאיים המווסתים פעילות זו כתוצאה מעירור ועיכוב עצבי המווסתים את הפלסטיות המבנית.

לפיכך, אחד המאפיינים העיקריים של סינפסות מעוררות ומעכבות הוא רמת השונות הגבוהה במורפולוגיה ויציבותם המתרחשת כתוצאה מפעילותם ומעבר הזמן (Caroni et al., 2012).

מדענים המתמחים בתחום זה מעוניינים במיוחד בשינויים ארוכי טווח בחוזק הסינפטי, כתוצאה מתגברות לטווח הארוך (PLP) - ותהליכי דיכאון לטווח הארוך (DLP).

• חיזוק לטווח הארוך : יש עלייה בחוזק הסינפטי כתוצאה מגירוי או הפעלה חוזרת של החיבור הסינפטי. לכן, תגובה עקבית תופיע בנוכחות הגירוי, כמו במקרה של רגישות.
• דיכאון לטווח ארוך (DLP) : יש עלייה בחוזק הסינפטי כתוצאה מהיעדר הפעלה חוזרת של החיבור הסינפטי. לכן, גודל התגובה לגירוי יהיה פחות או אפילו אפס. אנו יכולים לומר כי מתרחש תהליך של התרגלות.

הרגלים ומודעות

המחקרים הניסויים הראשונים שהתעניינו בזיהוי השינויים העצביים העומדים בבסיס למידה וזיכרון, השתמשו בצורות למידה פשוטות כמו הרגלים, רגישות או התניה קלאסית.

על רקע זה, המדען האמריקני אריק קנדל מיקד את מחקריו ברפלקס של נסיגת הזימים של אפליסיה קליפורניקה, מתוך ההנחה שמבנים עצביים הם אנלוגיים בין מערכות אלה ומעלה.

מחקרים אלה סיפקו ראיות ראשונות לכך שזיכרון ולמידה מתווכים על ידי הפלסטיות של קשרים סינפטיים בין נוירונים המעורבים בהתנהגות, וחשפו שלמידה מובילה לשינויים מבניים עמוקים המלווים את אחסון הזיכרון (Mayford et al., 2012).

קנדל, בדומה לרמון y Cajal, מסיק כי קשרים סינפטיים אינם ניתנים לשינוי וכי שינויים מבניים ו / או אנטומיים מהווים בסיס לאחסון זיכרון (Mayford et al., 2012).

בהקשר של מנגנוני למידה נוירוכימיים, יתקיימו אירועים שונים הן עבור ההתרגלות והן מהרגישות.

הִתרַגְלוּת

כפי שהזכרנו קודם, ההתרגלות מורכבת מירידה בעוצמת התגובה, כתוצאה מהצגה חוזרת של גירוי. כאשר הגירוי נתפס על ידי הנוירון התחושתי, נוצר פוטנציאל מעורר המאפשר תגובה אפקטיבית.

כאשר חוזרים על הגירוי, פוטנציאל העירור פוחת בהדרגה, עד שהוא סוף סוף לא מצליח לעבור את סף הפריקה המינימלי הנחוץ ליצירת פוטנציאל פעולה פוסט-סינפטי, מה שמאפשר התכווצות שרירים.

הסיבה לכך שהפוטנציאל המעורר הזה פוחת נובע מהעובדה שככל שהגירוי חוזר על עצמו ברציפות, יש תפוקה הולכת וגוברת של יוני אשלגן (K ⁺ ), מה שבתורו גורם לסגירת תעלות סידן ( Ca ²⁺ ), המונע כניסה של יוני סידן. לכן תהליך זה נגרם מירידה בשחרור הגלוטמט (Mayford et al, 2012).

רגישות

רגישות היא צורה מורכבת יותר של למידה מאשר הרגלים, בה גירוי אינטנסיבי מייצר תגובה מוגזמת לכל הגירויים הבאים, אפילו כאלה שלפני כן עוררו תגובה מועטה או לא.

למרות היותה צורת למידה בסיסית, יש לה שלבים שונים, לטווח הקצר והארוך. בעוד שרגישות לטווח הקצר מרמזת על שינויים סינפטיים מהירים ודינמיים, רגישות לטווח הארוך תוביל לשינויים ארוכי טווח ויציבים, התוצאה של שינויים מבניים עמוקים.

במובן זה, בנוכחות הגירוי הרגיש (אינטנסיבי או חדש), תתרחש שחרור של גלוטמט, כאשר הכמות שמשתחררת על ידי הטרמינל הפרה-סינפטי מוגזמת, היא תפעיל את קולטני ה- AMPA הפוסט-סינפטיים.

עובדה זו תאפשר כניסה של Na2 + לנוירון הפוסט-סינפטי, ותאפשר את קיטובו כמו גם שחרור קולטני NMDA שעד כה נחסמו על ידי יוני Mg2 +, שני האירועים יאפשרו כניסה מאסיבית של Ca2 + לנוירון הפוסט-סינפטי.

אם הגירוי הרגיש מוגש ברציפות, הוא יגרום לעלייה מתמשכת בכניסת Ca2 + שתפעיל קינאזות שונות, מה שיוביל להתחלת הביטוי המוקדם של גורמים גנטיים וסינתזת חלבון. כל זה יביא לשינויים מבניים ארוכי טווח.

לכן ההבדל המהותי בין שני התהליכים נמצא בסינתזת חלבון. בראשון שבהם, ברגישות לטווח הקצר, פעולתה אינה הכרחית כדי שהיא תתרחש.

מצד שני, ברגישות לטווח הארוך חיוני כי סינתזת חלבון תתרחש כך שיחולו שינויים מתמשכים ויציבים שמטרתם להיווצר ולתחזוקה של למידה חדשה.

מיזוג הלמידה במוח

למידה וזיכרון הם תוצאה של שינויים מבניים המתרחשים כתוצאה מהפלסטיות הסינפטית. כדי שיחולו שינויים מבניים אלה, יש צורך לשמור על תהליך ההעצמה לטווח הארוך, או איחוד חוזק הסינפטי.

כמו בהשראת רגישות לטווח הארוך, יש צורך גם בסינתזת חלבון וגם בביטוי של גורמים גנטיים שיובילו לשינויים מבניים. כדי שהאירועים הללו יתרחשו, חייבים להתקיים שורה של גורמים מולקולריים:

• העלייה המתמשכת בכניסת Ca2 + בטרמינל תפעיל קינאזות שונות, מה שיוביל להתחלת הביטוי המוקדם של גורמים גנטיים ולסינתזה של חלבונים שיובילו להשראת קולטני AMPA חדשים שיוכנסו ל הממברנה ותשמור על PLP.

אירועים מולקולריים אלה יביאו לשינוי גודל וצורת הדנדריטים, עם אפשרות להגדיל או להקטין את מספר עמוד השדרה הדנדריטים באזורים מסוימים.

בנוסף לשינויים המקומיים הללו, מחקרים עדכניים הראו כי שינויים מתרחשים גם ברמה הגלובלית, שכן המוח פועל כמערכת אחידה.

לכן, שינויים מבניים אלה הם בסיס הלמידה, בנוסף, כאשר השינויים הללו נוטים להימשך לאורך זמן, נדבר על זיכרון.

הפניות

1. (2008). בעמותת BN, & BNA, מדעי המוח. מדע המוח. מבוא לסטודנטים צעירים. ליברפול.
2. Bear, M., Connors, B., & Paradiso, M. (2008). מדעי העצב: חקר המוח. פילדלפיה: ליפינקוט ויליאמס ווילקינגס.
3. Caroni, P., Donato, F., and Muller, D. (2012). פלסטיות מבנית שלומדת: ויסות ותפקודים. טבע, 13, 478-490.
4. יסודות הפיזיולוגיה ההתנהגותית. (2010). בנ 'קרלסון. מדריד: פירסון.
5. Mayford, M., Siegelbaum, SA, & Kandel, ER (nd). סינפסות ואחסון זיכרון.
6. Morgado, L. (2005). פסיכוביולוגיה של למידה וזיכרון: יסודות והתקדמות אחרונה. הכומר נוירול, 40 (5), 258-297.