Como você aprende o cérebro humano?

Nosso cérebro aprende com as experiências: enfrentar nosso ambiente altera nosso comportamento através da modificação de nosso sistema nervoso (Carlson, 2010). Embora ainda estejamos longe de saber exatamente e em todos os níveis cada um dos mecanismos neuroquímicos e físicos envolvidos nesse processo, as diferentes evidências experimentais acumularam um conhecimento bastante amplo sobre os mecanismos envolvidos no processo de aprendizagem.

O cérebro muda ao longo da nossa vida. Os neurônios que a compõem podem ser modificados em conseqüência de diferentes causas: desenvolvimento, sofrimento de algum tipo de lesão cerebral, exposição à estimulação ambiental e, fundamentalmente, como conseqüência da aprendizagem (BNA, 2003).

Características básicas da aprendizagem cerebral

A aprendizagem é um processo essencial que, juntamente com a memória, é o principal meio que os seres vivos têm para se adaptar às mudanças recorrentes em nosso ambiente.

Usamos o termo aprendizagem para nos referir ao fato de que a experiência produz mudanças em nosso sistema nervoso (SN), que podem ser duradouras e envolver mudanças comportamentais (Morgado, 2005).

As próprias experiências mudam a maneira pela qual nosso organismo percebe, age, pensa ou planeja, através da modificação do SN, alterando os circuitos que participam desses processos (Carlson, 2010).

Dessa forma, ao mesmo tempo em que nosso organismo interage com o ambiente, as conexões sinápticas de nosso cérebro passarão por mudanças, novas conexões serão estabelecidas, aquelas que são úteis em nosso repertório comportamental serão fortalecidas ou outras que não forem úteis ou eficientes desaparecerão (BNA, 2003).

Portanto, se a aprendizagem tem a ver com as mudanças que ocorrem no nosso sistema nervoso como resultado de nossas experiências, quando essas mudanças se consolidam, podemos falar de memórias. (Carlson, 2010). A memória é um fenômeno inferido dessas mudanças que ocorrem no SN e dá uma sensação de continuidade às nossas vidas (Morgado, 2005).

Devido às múltiplas formas de aprendizagem e sistemas de memória, acredita-se atualmente que o processo de aprendizagem e a formação de novas memórias dependem da plasticidade sináptica, um fenômeno através do qual os neurônios alteram sua capacidade de comunicação entre si (BNA, 2003). ).

Tipos de aprendizagem cerebral

Antes de descrever os mecanismos cerebrais envolvidos no processo de aprendizagem, será necessário caracterizar as diferentes formas de aprendizagem, dentro das quais podemos diferenciar pelo menos dois tipos básicos de aprendizagem: aprendizagem não-associativa e aprendizagem associativa.

- Aprendizagem não associativa

Aprendizagem não-associativa refere-se à mudança na resposta funcional que ocorre em resposta à apresentação de um único estímulo. A aprendizagem não-associativa, por sua vez, pode ser de dois tipos: habituação ou sensibilização (Bear et al., 2008).

Habituação

A apresentação repetida de um estímulo produz uma diminuição na intensidade da resposta a ele (Bear et al., 2008).

Exemplo: se eu morasse em uma casa com apenas um telefone. Quando toca, corre para atender a chamada, no entanto, cada vez que o faz, a chamada é para outra pessoa. Como isso acontece repetidamente, você vai parar de reagir ao telefone e pode até mesmo parar de ouvi-lo (Bear et al., 2008).

Sensibilização

A apresentação de um estímulo novo ou intenso produz uma resposta com uma magnitude aumentada para todos os estímulos seguintes.

Exemplo: s onga que está andando pela calçada de uma rua bem iluminada à noite e, de repente, há um apagão. Qualquer estímulo novo ou estranho que apareça, como ouvir passos ou ver os faróis de um carro se aproximando, irá alterá-lo. O estímulo sensorial (blackout) deu origem a uma sensibilização, que intensifica sua resposta a todos os seguintes estímulos (Bear et al., 2008).

Aprendizagem Associativa

Este tipo de aprendizagem baseia-se no estabelecimento de associações entre diferentes estímulos ou eventos. Dentro da aprendizagem associativa podemos distinguir dois subtipos: condicionamento clássico e condicionamento instrumental (Bear et al., 2008).

Condicionamento clássico

Neste tipo de aprendizado ocorrerá a associação entre um estímulo que provoca uma resposta (resposta incondicionada ou resposta incondicional, RCN / IR), estímulo incondicionado ou incondicionado (ENC / IE) e outro estímulo que normalmente não provoca a resposta. estímulo condicionado (CE), e isso exigirá treinamento.

A apresentação pareada do CE e do EI envolverá a apresentação da resposta aprendida (resposta condicionada, RC) ao estímulo treinado. O condicionamento só ocorrerá se os estímulos forem apresentados simultaneamente ou se a CE preceder o ENC em um intervalo de tempo muito curto (Bear et al., 2008).

Exemplo: um estímulo ENC / CE, no caso de cães, pode ser um pedaço de carne. Após a visualização da carne, os cães emitirão uma resposta de salivação (RNC / RI). No entanto, se um cão é apresentado como um estímulo, o som de um sino não apresentará qualquer resposta em particular. Se apresentamos simultaneamente os dois estímulos ou primeiro o som do sino (EC) e depois a carne, após um treino repetido. O som poderá provocar a resposta de salivação, sem apresentar a carne. Houve uma associação entre comida e carne. O som (EC) é capaz de provocar uma resposta condicionada (RC), salivação.

Condicionamento instrumental

Nesse tipo de aprendizado, você aprende a associar uma resposta (ato motor) a um estímulo significativo (uma recompensa). Para que o condicionamento instrumental ocorra, é necessário que o estímulo ou recompensa ocorra após a resposta do indivíduo.

Além disso, a motivação também será um fator importante. Por outro lado, um condicionamento instrumental também ocorrerá se, em vez de uma recompensa, o indivíduo obtiver o desaparecimento de um estímulo de valência aversivo (Bear et al., 2008).

Exemplo: se você introduzir um rato com fome em uma caixa com uma alavanca que lhe fornecerá comida, quando você explorar a caixa, o rato irá pressionar a alavanca (agir motor) e observar que a comida aparece (recompensa). Depois de realizar essa ação mais vezes, o rato associará a pressão da alavanca com a obtenção de comida. Portanto, empurre a alavanca até que esteja saciada (Bear et al., 2008).

Neuroquímica da aprendizagem cerebral

Empoderamento e depressão

Como mencionamos anteriormente, acredita-se que o aprendizado e a memória dependem de processos de plasticidade sináptica.

Assim, diferentes estudos mostraram que os processos de aprendizagem (entre os quais os descritos acima) e a memória levam a mudanças na conectividade sináptica que alteram a força e a capacidade de comunicação entre os neurônios.

Essas mudanças na conectividade seriam o resultado de mecanismos moleculares e celulares que regulam essa atividade como consequência da excitação e da inibição neuronal que regula a plasticidade estrutural.

Assim, uma das principais características das sinapses excitatórias e inibitórias é o alto nível de variabilidade em sua morfologia e estabilidade que ocorre como resultado de sua atividade e da passagem do tempo (Caroni et al., 2012).

Os cientistas especializados nesta área estão especificamente interessados ​​nas mudanças a longo prazo na força sináptica, como consequência dos processos de empowerment a longo prazo (PLP) - e depressão a longo prazo (DLP).

• Potenciação de longo prazo : um aumento na força sináptica ocorre como resultado da estimulação ou ativação repetida da conexão sináptica. Portanto, uma resposta consistente aparecerá na presença do estímulo, como no caso da sensibilização.
• Depressão a longo prazo (DLP) : há um aumento na força sináptica como consequência da ausência de ativação repetida da conexão sináptica. Portanto, a magnitude da resposta ao estímulo será menor ou até zero. Poderíamos dizer que ocorre um processo de habituação.

Habituação e conscientização

Os primeiros estudos experimentais interessados ​​em identificar as mudanças neuronais subjacentes à aprendizagem e à memória, utilizaram formas simples de aprendizagem, como a habituação, a sensibilização ou o condicionamento clássico.

Nesse panorama, o cientista americano Eric Kandel focou seus estudos no reflexo de retração das guelras da Aplysia Califórnica, partindo da premissa de que as estruturas neuronais são análogas entre estas e os sistemas superiores.

Esses estudos forneceram evidências precoces de que a memória e a aprendizagem são mediadas pela plasticidade das conexões sinápticas entre os neurônios que participam do comportamento, revelando que o aprendizado leva a profundas mudanças estruturais que acompanham o armazenamento da memória (Mayford et al. al., 2012).

Kandel, como Ramón y Cajal, conclui que as conexões sinápticas não são imutáveis ​​e que mudanças estruturais e / ou anatômicas são a base do armazenamento da memória (Mayford et al., 2012).

No contexto dos mecanismos neuroquímicos de aprendizagem, diferentes eventos ocorrerão tanto para a habituação quanto para a sensibilização.

Habituação

Como mencionamos anteriormente, a habituação consiste na diminuição da intensidade da resposta, conseqüência da apresentação repetida de um estímulo. Quando um estímulo é percebido pelo neurônio sensível, é gerado um potencial excitatório que permite uma resposta efetiva.

À medida que o estímulo se repete, o potencial excitatório diminui progressivamente, até que finalmente não consegue ultrapassar o limiar mínimo de descarga necessário para gerar um potencial de ação pós-sináptico, o que possibilita a contração do músculo.

A razão pela qual esse potencial excitatório diminui deve-se ao fato de que, quando o estímulo é repetido continuamente, produz-se um aumento na produção de íons potássio (K +), o que faz com que os canais de cálcio se fechem (Ca2 + ), que impede a entrada de iões de cálcio. Portanto, esse processo é produzido por uma diminuição na liberação de glutamato (Mayford et al, 2012).

Sensibilização

A sensibilização é uma forma mais complexa de aprendizado do que a habituação, na qual um estímulo intenso produz uma resposta exagerada a todos os estímulos a seguir, mesmo aqueles que anteriormente causavam pouca ou nenhuma resposta.

Apesar de ser uma forma básica de aprendizagem, tem diferentes etapas, tanto a curto como a longo prazo. Embora a sensibilização de curto prazo envolva mudanças sinápticas rápidas e dinâmicas, a sensibilização de longo prazo levaria a mudanças duradouras e estáveis, resultantes de mudanças estruturais profundas.

Nesse sentido, na presença do estímulo sensibilizador (intenso ou novo) ocorrerá uma liberação de glutamato, quando a quantidade liberada pelo terminal pré-sináptico for excessiva, ativar os receptores AMPA pós-sinápticos.

Este fato permitirá a entrada de Na2 + no neurônio pós-sináptico permitindo sua despolarização e liberação de receptores NMDA, que até o momento foram bloqueados por íons Mg2 +, ambos os eventos permitirão um influxo massivo de Ca2 + no neurônio pós-sináptico.

Se o estímulo sensibilizador for apresentado continuamente, causará um aumento persistente na entrada de Ca2 +, o que ativará diferentes quinases, levando ao início da expressão precoce de fatores genéticos e à síntese proteica. Tudo isso levará a modificações estruturais de longo prazo.

Portanto, a diferença fundamental entre os dois processos está na síntese de proteínas. No primeiro deles, na consciência de curto prazo, sua ação não é necessária para que ocorra.

Por seu turno, na consciência de longo prazo é essencial que ocorra uma síntese protéica para produzir mudanças duradouras e estáveis ​​que visem à formação e manutenção de novas aprendizagens.

Consolidação da aprendizagem no cérebro

Aprendizado e memória são o resultado de mudanças estruturais que ocorrem como resultado da plasticidade sináptica. Para que essas mudanças estruturais ocorram, é necessário manter o processo de potenciação de longo prazo ou consolidação da força sináptica.

Como na indução da sensibilização a longo prazo, é necessário tanto a síntese de proteínas quanto a expressão de fatores genéticos que levarão a mudanças estruturais. Para que esses eventos ocorram, uma série de fatores moleculares deve ocorrer:

• O aumento persistente da entrada de Ca2 + no terminal ativará diferentes quinases, dando origem ao início da expressão precoce de fatores genéticos e à síntese de proteínas que levarão à indução de novos receptores de AMPA que serão inseridos no membrana e manterá o PLP.

Estes eventos moleculares irão resultar na alteração do tamanho e da forma dendrítica, podendo dar aumentos ou diminuições no número de espinhas dendríticas de certas zonas.

Além dessas mudanças localizadas, pesquisas atuais mostraram que mudanças também ocorrem globalmente, já que o cérebro age como um sistema unificado.

Portanto, essas mudanças estruturais são a base da aprendizagem, além disso, quando essas mudanças tendem a perdurar com o tempo, estaremos falando de memória.