Otak kita belajar dari pengalaman: menghadapi lingkungan kita mengubah perilaku kita melalui modifikasi sistem saraf kita (Carlson, 2010). Meskipun kita masih jauh dari mengetahui secara pasti dan pada semua tingkat masing-masing mekanisme neurokimia dan fisik yang berpartisipasi dalam proses ini , bukti eksperimental yang berbeda telah mengumpulkan pengetahuan yang cukup luas tentang mekanisme yang terlibat dalam proses pembelajaran.
Otak berubah sepanjang hidup kita. Neuron yang menyusunnya dapat dimodifikasi sebagai konsekuensi dari penyebab yang berbeda: perkembangan, menderita beberapa jenis cedera otak , paparan rangsangan lingkungan dan, pada dasarnya, sebagai konsekuensi dari pembelajaran (BNA, 2003).
Indeks artikel
Karakteristik dasar pembelajaran otak
Belajar adalah proses penting yang, bersama dengan ingatan , adalah sarana utama yang dimiliki makhluk hidup untuk beradaptasi dengan modifikasi berulang dari lingkungan kita.
Kita menggunakan istilah belajar untuk merujuk pada fakta bahwa pengalaman menghasilkan perubahan dalam sistem saraf kita (NS), yang dapat bertahan lama dan menyiratkan modifikasi pada tingkat perilaku (Morgado, 2005).
Pengalaman itu sendiri mengubah cara organisme kita merasakan, bertindak, berpikir atau merencanakan, melalui modifikasi NS, mengubah sirkuit yang berpartisipasi dalam proses ini (Carlson, 2010).
Dengan cara ini, pada saat yang sama organisme kita berinteraksi dengan lingkungan, koneksi sinaptik otak kita akan mengalami perubahan, koneksi baru dapat dibuat, koneksi yang berguna dalam repertoar perilaku kita diperkuat atau koneksi lain yang tidak berguna atau efisien menghilang. (BNA, 2003).
Oleh karena itu, jika pembelajaran berkaitan dengan perubahan yang terjadi dalam sistem saraf kita sebagai akibat dari pengalaman kita, ketika perubahan ini dikonsolidasikan, kita dapat berbicara tentang ingatan. (Carlson, 2010). memori ini disimpulkan fenomena dari perubahan-perubahan yang terjadi pada SN dan memberikan sebuah rasa kontinuitas untuk hidup kita (Morgado, 2005).
Karena berbagai bentuk pembelajaran dan sistem memori , saat ini diperkirakan bahwa proses pembelajaran dan pembentukan memori baru bergantung pada plastisitas sinaptik , sebuah fenomena di mana neuron mengubah kemampuan mereka untuk berkomunikasi satu sama lain (BNA, 2003).
Jenis-jenis pembelajaran otak
Sebelum menjelaskan mekanisme otak yang terlibat dalam proses pembelajaran , perlu untuk mengkarakterisasi berbagai bentuk pembelajaran, di mana kita dapat membedakan setidaknya dua tipe dasar pembelajaran: pembelajaran non-asosiatif dan pembelajaran asosiatif.
-Pembelajaran non-asosiatif
Pembelajaran non-asosiatif mengacu pada perubahan respons fungsional yang terjadi sebagai respons terhadap penyajian stimulus tunggal. non – pembelajaran asosiatif pada gilirannya dapat dari dua jenis: habituasi atau sensitisasi (Beruang et ke . , 2008).
Pembiasaan
Penyajian stimulus yang berulang menghasilkan penurunan intensitas respons terhadapnya (Bear et al., 2008).
Contoh: jika Anda tinggal di rumah dengan hanya satu telepon. Ketika berdering, dia berlari untuk menjawab panggilan, namun setiap kali dia melakukannya, panggilan itu untuk orang lain. Karena ini terjadi berulang kali, mereka akan berhenti bereaksi terhadap telepon dan bahkan mungkin berhenti mendengarnya (Bear et al., 2008).
Sensitisasi
Penyajian stimulus baru atau intens menghasilkan respons yang lebih besar terhadap semua rangsangan berikutnya.
Contoh: Misalkan Anda sedang berjalan di trotoar di jalan yang cukup terang di malam hari, dan tiba-tiba listrik padam. Setiap rangsangan baru atau aneh yang muncul, seperti mendengar langkah kaki atau melihat lampu depan mobil yang mendekat, akan mengganggunya. Stimulus sensitif (pemadaman) menyebabkan sensitisasi, yang mengintensifkan responsnya terhadap semua rangsangan berikutnya (Bear et al., 2008).
-Pembelajaran asosiatif
Jenis pembelajaran ini didasarkan pada pembentukan asosiasi antara rangsangan atau peristiwa yang berbeda. Dalam pembelajaran asosiatif kita dapat membedakan dua subtipe: pengkondisian klasik dan pengkondisian instrumental (Bear et al., 2008).
Pengkondisian klasik
Dalam pembelajaran jenis ini akan terjadi asosiasi antara suatu stimulus yang menimbulkan suatu respon ( unconditioned response atau unconditioned response, RNC/RI), unconditioned atau unconditioned stimulus (ENC/EI), dan stimulus lain yang biasanya tidak memprovokasi respon tersebut. stimulus terkondisi (CS), dan itu akan membutuhkan pelatihan.
Presentasi berpasangan CS dan AS akan melibatkan presentasi respons yang dipelajari (respon terkondisi, CR) terhadap stimulus yang dilatih. Pengkondisian hanya akan terjadi jika rangsangan disajikan secara bersamaan atau jika CS mendahului ENC dalam interval waktu yang sangat singkat (Bear et al., 2008).
Contoh: stimulus ENC / EC, dalam kasus anjing, dapat berupa sepotong daging. Saat melihat daging, anjing akan mengeluarkan respon air liur (RNC/RI). Namun, jika kita menghadirkan seekor anjing sebagai stimulus suara bel, ia tidak akan memberikan respons tertentu. Jika kita menghadirkan kedua rangsangan secara bersamaan atau pertama-tama suara bel (CE) dan kemudian daging, setelah pelatihan berulang. Suara akan dapat memicu respons air liur, tanpa kehadiran daging. Ada hubungan antara makanan dan daging. Suara (EC) mampu memprovokasi respon terkondisi (CR), air liur.
Pengkondisian instrumental
Dalam jenis pembelajaran ini, Anda belajar mengasosiasikan suatu respons (tindakan motorik) dengan stimulus yang signifikan (hadiah). Agar pengkondisian instrumental terjadi, stimulus atau penghargaan perlu terjadi setelah respons individu.
Selanjutnya, motivasi juga akan menjadi faktor penting. Di sisi lain, jenis pengkondisian instrumental juga akan terjadi jika alih – alih hadiah, individu memperoleh hilangnya stimulus valensi permusuhan (Bear et al., 2008).
Contoh: jika kita memasukkan tikus lapar ke dalam kotak dengan tuas yang akan menyediakan makanan, ketika menjelajahi kotak tikus akan menekan tuas ( motor act ) dan mengamati bahwa makanan muncul (hadiah). Setelah Anda melakukannya berkali-kali, tikus akan mengasosiasikan tekanan tuas dengan mendapatkan makanan. Oleh karena itu, Anda akan menekan tuas sampai Anda puas (Bear et al., 2008).
Neurokimia pembelajaran otak
Pemberdayaan dan depresi
Seperti yang kita rujuk sebelumnya, pembelajaran dan memori dianggap bergantung pada proses plastisitas sinaptik .
Dengan demikian, penelitian yang berbeda telah menunjukkan bahwa proses pembelajaran (di antaranya adalah yang dijelaskan di atas) dan memori, menimbulkan perubahan konektivitas sinaptik yang mengubah kekuatan dan kapasitas komunikasi antar neuron.
Perubahan konektivitas ini akan menjadi hasil dari mekanisme molekuler dan seluler yang mengatur aktivitas ini sebagai konsekuensi dari eksitasi dan penghambatan neuron yang mengatur plastisitas struktural.
Dengan demikian salah satu karakteristik utama yang sinapsis rangsang dan penghambatan adalah tingginya tingkat variabilitas dalam morfologi dan stabilitas yang terjadi sebagai suatu hasil dari aktivitas dan dari perjalanan waktu (Caroni et ke., 2012).
Para ilmuwan yang berspesialisasi dalam bidang ini secara khusus tertarik pada perubahan jangka panjang dalam kekuatan sinaptik sebagai konsekuensi dari proses potensiasi jangka panjang (PLP) – dan depresi jangka panjang (DLP).
- Potensiasi jangka panjang : ada peningkatan kekuatan sinaptik sebagai akibat dari stimulasi atau aktivasi berulang dari koneksi sinaptik. Oleh karena itu, respons yang konsisten akan muncul dengan adanya stimulus, seperti dalam kasus sensitisasi.
- Depresi jangka panjang (DLP) : terjadi peningkatan kekuatan sinaptik sebagai akibat dari tidak adanya aktivasi berulang dari koneksi sinaptik. Oleh karena itu, besarnya respon terhadap stimulus akan lebih kecil atau bahkan nol. Dapat dikatakan bahwa terjadi proses pembiasaan.
Pembiasaan dan kesadaran
Studi eksperimental pertama yang tertarik untuk mengidentifikasi perubahan saraf yang mendasari pembelajaran dan memori, menggunakan bentuk pembelajaran sederhana seperti pembiasaan, sensitisasi, atau pengkondisian klasik .
Dengan latar belakang ini, ilmuwan Amerika Eric Kandel memfokuskan studinya pada refleks retraksi insang Aplysia Californica, mulai dari premis bahwa struktur saraf analog antara ini dan sistem yang lebih tinggi.
Studi-studi ini memberikan bukti pertama bahwa memori dan pembelajaran dimediasi oleh plastisitas koneksi sinaptik antara neuron yang terlibat dalam perilaku, mengungkapkan bahwa pembelajaran mengarah pada perubahan struktural mendalam yang menyertai penyimpanan memori (Mayford et al., 2012).
Kandel, seperti Ramón y Cajal, menyimpulkan bahwa koneksi sinaptik tidak berubah dan bahwa perubahan struktural dan / atau anatomi merupakan dasar dari penyimpanan memori (Mayford et al., 2012).
Dalam konteks mekanisme pembelajaran neurokimia, peristiwa yang berbeda akan terjadi baik untuk pembiasaan maupun sensitisasi.
Pembiasaan
Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, pembiasaan terdiri dari penurunan intensitas respons, konsekuensi dari penyajian stimulus yang berulang . Ketika stimulus dirasakan oleh neuron sensorik, potensi rangsang dihasilkan yang memungkinkan respons yang efektif.
Saat stimulus diulang, potensi rangsang menurun secara progresif, sampai akhirnya gagal melebihi ambang pelepasan minimum yang diperlukan untuk menghasilkan potensial aksi pascasinaps, yang memungkinkan kontraksi otot.
Alasan mengapa potensial rangsang ini menurun adalah karena fakta bahwa, saat stimulus terus menerus diulang, ada peningkatan keluaran ion kalium (K + ), yang pada gilirannya menyebabkan penutupan saluran kalsium ( Ca 2+ ), yang mencegah masuknya ion kalsium. Oleh karena itu, proses ini dihasilkan oleh penurunan pelepasan glutamat (Mayford et al, 2012).
Sensitisasi
Sensitisasi adalah bentuk pembelajaran yang lebih kompleks daripada pembiasaan, di mana stimulus yang intens menghasilkan respons yang berlebihan terhadap semua rangsangan berikutnya, bahkan yang sebelumnya sedikit atau tidak menimbulkan respons sama sekali.
Meskipun merupakan bentuk dasar pembelajaran, namun memiliki tahapan yang berbeda, jangka pendek dan jangka panjang. Sementara sensitisasi jangka pendek akan menyiratkan perubahan sinaptik yang cepat dan dinamis, sensitisasi jangka panjang akan menyebabkan perubahan yang tahan lama dan stabil, konsekuensi dari perubahan struktural yang mendalam.
Dalam pengertian ini, dengan adanya stimulus sensitisasi (intens atau baru), pelepasan glutamat akan terjadi , ketika jumlah yang dilepaskan oleh terminal prasinaps berlebihan, akan mengaktifkan reseptor AMPA pascasinaps.
Fakta ini akan memungkinkan masuknya Na2+ ke dalam neuron postsinaptik, memungkinkan terjadinya depolarisasi serta pelepasan reseptor NMDA, yang selama ini diblokir oleh ion Mg2+, kedua peristiwa tersebut akan memungkinkan masuknya Ca2+ secara masif ke dalam neuron postsinaptik. .
Jika stimulus sensitisasi diberikan secara terus-menerus, hal itu akan menyebabkan peningkatan masukan Ca2+ yang terus-menerus, yang akan mengaktifkan kinase yang berbeda , yang mengarah pada inisiasi ekspresi awal faktor genetik dan sintesis protein. Semua ini akan mengarah pada modifikasi struktural jangka panjang.
Oleh karena itu, perbedaan mendasar antara kedua proses ditemukan dalam sintesis protein. Yang pertama, dalam sensitisasi jangka pendek , tindakannya tidak perlu terjadi.
Untuk bagiannya, dalam kesadaran jangka panjang, adalah penting bahwa sintesis protein terjadi sehingga terjadi perubahan yang langgeng dan stabil yang ditujukan untuk pembentukan dan pemeliharaan pembelajaran baru.
Konsolidasi pembelajaran di otak
Belajar dan memori adalah hasil dari perubahan struktural yang terjadi sebagai konsekuensi dari plastisitas sinaptik. Agar perubahan struktural ini terjadi, diperlukan proses peningkatan jangka panjang, atau konsolidasi kekuatan sinaptik, berlangsung.
Seperti dalam induksi sensitisasi jangka panjang, sintesis protein dan ekspresi faktor genetik yang akan menyebabkan perubahan struktural diperlukan. Agar peristiwa ini terjadi, serangkaian faktor molekuler harus terjadi:
- Peningkatan terus-menerus masuknya Ca2+ di terminal akan mengaktifkan kinase yang berbeda, sehingga menimbulkan inisiasi ekspresi awal faktor genetik dan sintesis protein yang akan mengarah pada induksi reseptor AMPA baru yang akan dimasukkan ke dalam membran dan akan mempertahankan PLP.
Peristiwa molekuler ini akan mengakibatkan perubahan ukuran dan bentuk dendritik, dengan kemungkinan bertambah atau berkurangnya jumlah duri dendritik di daerah tertentu.
Selain perubahan lokal ini, penelitian saat ini telah menunjukkan bahwa perubahan juga terjadi pada tingkat global, karena otak bertindak sebagai sistem terpadu.
Oleh karena itu, perubahan struktural ini adalah dasar dari pembelajaran, selain itu, ketika perubahan ini cenderung berlangsung dari waktu ke waktu, kita akan berbicara tentang memori.
Referensi
- (2008). Dalam asosiasi BN, & BNA, Ilmu Saraf. Ilmu otak. Perkenalan untuk para pelajar muda. Liverpool.
- Beruang, M., Connors, B., & Paradiso, M. (2008). Neuroscience: menjelajahi otak. Philadelphia: Lippincott Wiliams & Wilkings.
- Caroni, P., Donato, F., & Muller, D. (2012). Plastisitas struktural pada pembelajaran: regulasi dan fungsi. Alam, 13 , 478-490.
- Dasar-dasar fisiologi perilaku. (2010). Dalam N. Carlson. Madrid: Pearson.
- Mayford, M., Siegelbaum, SA, & Kandel, ER (nd). Sinapsis dan Penyimpanan Memori.
- Morgado, L. (2005). Psikobiologi pembelajaran dan memori: dasar-dasar dan kemajuan terbaru. Rev Neurol, 40 (5), 258-297.