Обучение и памет

Обучението е процес на придобиване на знания и умения за осъществяване на различни дейности въз основа на собствения опит. То може лесно да бъде демонстрирано с повтарящо се изпълнение на дадена задача, при което качеството се подобрява с всяко следващо изпълнение. Обучението съпътства човек през целия му живот. Благодарение на него той опознава все по-пълно и по-дълбоко околната среда и усъвършенства начина и ефективността на взаимодействието си с нея. Обучението е тясно свързано с паметта. Не може да има обучение без фиксиране, складиране и възпроизвеждане на научената информация. Има две основни форми на обучение според механизма на тяхното възникване:

• неасоциативно – научава информацията за един или няколко вида стимули, без да се заучава връзката между тях;
• асоциативно – научава връзката между два или повече стимула или връзката между поведението на индивида и последиците от него.

Неасоциативно обучение

Най-елементарният вид неасоциативно обучение е сетивното обучение. При сетивното обучение се възприемат и научават нови стимули, без да се заучава връзката между тях. Този тип обучение е добре изразено при малките деца, за които всеки нов предмет е носител на такива нови стимули. Сетивното обучение се улеснява, когато необичайните нови стимули предизвикват така наречения ориентировъчен рефлекс. Той се изразява в насочване на погледа, заслушване и активиране на вниманието към дадения стимул. Друга форма на неасоциативното обучение се наблюдава при многократното действие на един и същ стимул, когато индивидът заучава свойствата на стимула и променя отговора си към него. Това обучение се проявява под две форми:

• хабитуация – заучено намаляване на отговора спрямо повтарящ се стимул с малко биологично значение. Пример: изчезването на отговора на стряскане при повтарянето на силен шум. Хабитуацията не се развива към стимули, имащи важно значение за живота на индивида. Подобни стимули са тези, които са свързани с изхранването или сигнализиращите опасност стимули.;
• сенситизация – заучено увеличаване на отговора спрямо повтарящ се стимул с голямо биологично значение и спрямо други стимули, подавани след него. Сенситизацията се демонстрира най-добре при прилагане на болково дразнене. Тя може да е краткотрайна или дълготрайна. Краткотрайната се предизвиква от единично, краткотрайно болково дразнене и има продължителност няколко минути. Дълготрайната сенситизация се предизвиква от продължително прилагане на болковото дразнене и може да трае дни, дори седмици.

Асоциативно обучение

При асоциативното обучение се заучава връзката между два или повече стимула или връзката между поведението на индивида и последиците от него. Благодарение на асоциативното обучение човек се научава да говори (включително и чужд език), усвоява нови знания за света, реагира предварително на застрашаващи живота ситуации, приспособява се ефективно към заобикалящата го среда. Асоциативното обучение има две разновидности:

• класически условни рефлекси – представляват процеси на извършване на дадена биологична реакция или функция под действието на индиферентен дразнител, който нормално не я предизвиква. Условните рефлекси се образуват, когато един безусловен рефлекс многократно се предхожда от даден индиферентен дразнител, който след време започва сам да предизвиква ефекторна реакция, характерна за безусловния рефлекс. За да се създаде един условен рефлекс е необходимо да се спазят следните условия: индиферентният дразнител да предхожда във времето безусловния дразнител; съчетанието на индиферентния и безусловния дразнител да се повтаря многократно; индиферентният дразнител да няма по-голяма биологическа стойност от безусловния дразнител. Важна характеристика на условните рефлекси е тяхната голяма адаптивност, по което те съществено се различават от безусловните рефлекси. Условните рефлекси се променят в зависимост от конкретните условия, при които действа условният дразнител. Те се образуват в даден етап от индивидуалното развитие и изчезват когато загубят биологичното си значение за индивида. За разлика от тях безусловните рефлекси са вродени и постоянни – човек се ражда и умира с едни и същи безусловни рефлекси.;
• оперантни условни връзки – при тях се заучава поведение, което води до желан резултат (възнаграждение) и се избягват поведения, което има неблагоприятен ефект за индивида (наказание). Този закон за ефекта определя в значителна степен волевото поведение на животните и човека. Пример за подобни оперантни условни връзки са всички форми на дресировка на животните, при които възнаграждението (най-често даване на храна) е главният стимул за заучаване на сложни двигателни или поведенчески актове. При хората като възнаграждение често служат фактори на социалната среда, положителна оценка от близки хора, отличната оценка на изпит при ученици, увеличаване на заплатата и други подобни.

Условните рефлекси и оперантните условни връзки имат много общи черти. И при двата типа е важно да се заучи определен вид връзка или с други думи да се направи асоциация.

Памет

Паметта представлява способност за въвеждане, съхраняване и възпроизвеждане на информация. Благодарение на съществуването и ние можем да складираме и запазваме придобитите знания за по-късното им използване. Паметта включва три основни процеса:

• въвеждане на информация – за да се въведе информацията, тя първо трябва да се кодира. Кодирането представлява трансформиране на информацията във форма подходяща за съхранение. Има няколко вида кодиране – зрително, фонемично и семантично. От друга страна кодирането може да бъде автоматично (несъзнателно) или съзнателно (с активното участие на вниманието). Проучванията показват, че хората запомнят по-лесно без участието на съзнанието, без да правят усилия. За разлика от това запомнянето на непознат текст изисква активно внимание.;
• съхранение на информация – то протича последователно в три етапа: сетивна памет, краткотрайна памет и дълготрайна памет. Преминаването на информацията от краткотрайната към дълготрайната памет се нарича консолидация. Ключов момент е, че краткотрайната памет се свързва с промени в синаптичното предаване, а дълготрайната е свързана с промени в съществуващите стимули.;
• възпроизвеждане на информацията – съхранената информация може да се използва, само ако успешно се възпроизведе. Възпроизвеждането е много по-лесно ако информацията е добре кодирана, организирана и структурирана.

Видове памет

Паметта може да се класифицира по различни критерии. В зависимост от продължителността на запазването на паметовите следи, паметта се разделя на сетивна, краткотрайна и дълготрайна. Друг вид памет е оперативната (работната) памет, която се описва като задържане в ума за кратко време на информация, необходима за постигане на дадена цел. В зависимост от типа на информацията, която се складира, паметта се разделя на декларативна (експлицитивна), недекларативна (имплицитивна) и емоционална.

Сетивната памет се задейства при постъпване на информация в сетивните системи. Тя се обуславя от запазване на сетивни белези на обектите за няколко секунди. Попадането на информация в сетивната памет става автоматично, без участието на съзнанието и вниманието. Този тип памет има голям капацитет, но времето на задържането на информацията в много кратко до няколко секунди. Към сетивната памет спадат зрителната, слуховата, вкусовата и обонятелната. Зрителната сетивна памет, наречена още икономична памет, е свързана със съхраняването и възпроизвеждането на зрителни образи. Тя стои в основата на кинематографията. Благодарение на нея при гледане на филм се вижда движеща картина, въпреки че всъщност тя представлява серия от статични образи.

Краткотрайната памет представлява съзнателно задържане на информацията за непосредствени събития и факти. Тя складира информацията за ограничено време (по-малко от 1 минута) и притежава ограничен капацитет. Преминаването на информацията от краткотрайната в дълготрайната памет се нарича консолидация. Около 60% от информацията от краткотрайната памет преминава към дълготрайната. Съществуват различни механизми на консолидация на информацията, като най-известният е повтарянето и. Друг много полезен механизъм на консолидация е активната преработка на информацията, при която задължително трябва да се свърже с вече съществуваща информация в дълготрайната памет. Невинаги консолидацията на информацията изисква активна умствена дейност. Пример за това е, че ние запомняме събития и особено такива, които са предизвикали силни емоции, без никакво усилие.

За по-добро запомняне на информацията е необходимо:

• на първо място по време на учене е необходимо активно внимание, максимална концентрация и мотивация за запомняне;
• важно е информацията, която трябва да се запомни да се разбира добре, а не да се наизустява;
• правилното категоризиране на информацията улеснява запомнянето. Полезно е новата информация да се свързва с друга от вече научения материал.;
• ученето на нова информация винаги трябва да става на малки порции;
• периодично повтаряне на новата информация.

Подвид на краткотрайната памет е оперативната (работна) памет, която е свързана с дадена задача. Тя включва временно складиране на нова информация, преработката и и използването на стара информация необходима за постигането на дадена цел. Оперативната памет може да бъде представена по следния начин:

Оперативна памет = краткотрайна памет + преработка + извличане на информация от дълготрайната памет

Оперативната памет има ограничен капацитет. На това се дължи факта, че не можем да вършим няколко неща едновременно. Тя може да бъде сравнена с RAM паметта на компютъра и е от критично значение за извършването на всички мисловни операции. Работната памет е тясно свързана с интелекта на човека.

Дълготрайната памет се изразява в съхранение на информацията за неопределено дълъг период от време без участието на съзнанието. Този тип памет има неограничен капацитет и продължителност. Изследванията показват, че веднъж запазена информация в дълготрайната памет съществува до края на живота на човека. Информацията е сортирана и складирана по определени категории. В зависимост от характера на складираната информация, дълготрайната памет се дели на две групи:

• декларативна (експлицитна) – тя включва съзнателното научаване на факти, събития, категории и взаимоотношения, знания за света (семантична памет) и за епизоди от личния живот на индивида (епизодична памет). Декларативната памет изисква усилие за запомнянето и за възпроизвеждането на информацията. По тази причина тя зависи от степента на бодрост, внимание, мисловните процеси и от функцията на асоциативните зони на кората на главния мозък. Смята се, че складирането на дълготрайните паметови следи става в асоциативните корови зони на новата кора. Хипокампът е важен за кодиране на новата информация, за нейната консолидация. Таламусът участва в кодирането и селекционирането на новата информация и в избора на стратерия за възпроизвеждането на вече запомнен материал.;
• недекларативна (имплицитна, неявна памет) – тя е несъзнателна и включва запомнянето на сетивен и двигателен опит. Имплицитната памет има автоматичен (рефлексен) характер. Отличителен белег на недекларативната памет е, че тя не изисква умствено усилие за запомнянето на информацията. Към този тип памет спадат и придобитите в резултат на условни рефлекси, оперантни условни връзки, хабитуацията и сентизацията, както и всички навици и двигателни умения. Подвид на недекларативната памет е процедурната памет, която е представена от заучените навици и умения, като каране на колело. Благодарение на процедурната памет не е необходимо човек да мисли преди всяка стъпка и преди извършване на ежедневните си дейности. Недекларативната памет се обуславя от системите в мозъка, които са специализирани за сетивни, двигателни или друг вид умения.

Емоционалната памет е друга несъзнателна форма на памет, която е свързана с въвеждане, съхранение и разпространение на събития, придружени с емоционална реакция. Съществуват данни, че събитията свързани с положителни емоции се запомнят по-добре, от тези свързани с отрицателни емоции. Освен това силните емоции могат да затруднят запомнянето на емоционално неутралните събития, които се случват по същото време. Това се нарича емоциогенна амнезия. Емоционалната памет се осъществява от множество структури, като ключова роля има амигладата, която има важно значение за въвеждането в паметта, консолидацията и възпроизвеждането на емоционално наситената информация.

Механизми на обучение и памет

Дълги години учените са търсели място в мозъка, където е локализирана паметта. Днес се знае, че такова място не съществува и че цялата нервна система е изградена от нервни мрежи, които са отговорни за формирането на паметта. В основата на механизмите на обучението и паметта стоят промени в синаптичното предаване. Особено е, че при краткотрайните форми на обучение се наблюдават функционални промени, а при дълготрайните – структурни промени в съществуващите синапси или създаване на нови синапси. Синаптичното предаване се променят в резултат на пре- и постсинаптични механизми.

Пресинаптични механизми за промени в синапсите

Пресинаптичните механизми за промени в синапсите включват промяна в освобождаването на медиатор от пресинаптичното окончание вследствие от предшестващата синаптична активност. При хабитуация се наблюдава намалено освобождаване на медиатор, докато при сенситизация и асоциативно обучение – увеличено освобождаване на медиатор. И в двата случая промените в количеството освободен медиатор водят до промяна в навлизането на Са²⁺ в пресинаптичното окончание и мобилизирането на синаптичните везикули в активните зони.

Постсинаптични механизми за промени в синапсите

Постсинаптичните механизми за промени в синапсите са свързани с промяна в чувствителността и броя на постсинаптичните рецептори. Тези механизми са най-добре проучени е глутаматергичните синапси, който участват в дълготрайната потенциация в хипокампа и дълготрайната депресия в малкия мозък. Дълготрайната потенциация е продължително увеличаване на синаптичния отговор за часове. Ключово значение в това явление играят постсинаптичните глутаматни NMDA-рецептори, които играя ролята на детектори на съвпадението, тъй като се активират само при съчетаването на две явления – свързването към тях на глутамат и протичаща в същото време достатъчно голяма деполяризация. При активирането на NMDA-рецепторите се наблюдава увеличено навлизане на калциеви йони, които активират няколко вида кинази – протеин киназа А, тирозин киназа, протеин киназа С. Тези кинази фосфорилират различни белтъци, включително и АМРА рецепторите, което води до увеличаване на чувствителността им към глутамат и увеличаване на броят им. Това се последва от увеличаване на възбудните постсинаптични потенциали. Дълготрайната потенциация не е характерна само за хипокампа, но и за малкия мозък, неокортекса и амигладата. Липсата на дълготрайна потенциация води до нарушаване на пространсвеното обучение и памет.

Дълготрайната депресия се изразява в продължително намаляване на ефективността на синаптичното предаване. Тя е изследвана най-добре в клетките на Пуркиние, които получават възбуден глутаматергичен вход от катерещите се и от паралелните влакна. Многократното коактивиране на катерещите се влакна, окончаващи върху една и съща клетка на Пуркиние, предизвиква потискане на синаптичното предаване. Дълготрайната депресия се наблюдава в хипокампа и неокортекса.

Структурни промени в синапсите

Структурните промени в синапсите се предизвикват от дълготрайните форми на обучение и памет в резултат от синтез на нови белтъци. Основните структурни промени са:

• увеличаване на броя на активните зони в мембраната на пресинаптичното окончание;
• увеличаване на броя на синаптичните везикули;
• увеличаване на броя на пресинаптичните и постсинаптичните окончания и формиране на нови синапси.

Тези промени увеличават възможността на синапсите да предават сигнали по време на създаването на дълготрайни паметови следи.

Нарушения в паметта

Основното нарушение в паметта е загубата на памет, наречена амнезия. Амнезията може да бъде два основни типа атероградна и ретроградна. При атероградната амнезия не могат да се образуват дълготрайни спомени за нови събития и факти. При този вид нарушение на паметта е нарушена консолидацията. При ретроградната амнезия е нарушено спомнянето на стара информация, което е била запомнена преди настъпването на амнезията.