uczenie się

Jak uczy się mózg – neurobiologiczna definicja uczenia się.

Czym jest skuteczne uczenie się?

To zapamiętywanie, przechowywanie oraz szybkie i łatwe przypominanie informacji, reagowanie w odpowiedzi na bodziec. Uczenie się nie jest biernym procesem. Jest aktywnym procesem w trakcie którego dochodzi do zmian w mózgu uczącego się. Docierająca do nas informacja jest przetwarzana w sposób interaktywny, przez różne obszary mózgu jednocześnie. Im więcej, im częściej, im głębiej tym lepiej będzie zapamiętana/wyuczona.

Kto uczy się, ten się zmienia. Biorąc pod uwagę jak bardzo boimy się zmian, niechętnie je wprowadzamy, trzeba jasno powiedzieć, że kto się uczy, ryzykuje utratę tożsamości, czyli doświadczeń wartości konstytuujących nas jako osobę. A to może przecież budzić lęk i myślę, że wyjaśnia źródło wielu porażek edukacyjnych. Dla dzieci nie stanowi to zagrożenia, ponieważ dopiero budują swoją tożsamość właśnie poprze naukę i doświadczanie świata. Uczenie się czegoś nowego przez osobę dorosłą, może zachwiać jej ugruntowaną wewnętrznie osobą. Poznanie samego siebie może zaskoczyć. Może nawet nam się nie spodobać.

Jeżeli do tej pory sądziłeś/sądziłaś, że każdy chce się rozwijać to wiedz, że niestety nie każdy. Wiele osób może mieć bardzo duże obawy przed udziałem w szkoleniu, kursie czy innej formie uczenia się. Jeżeli przypomnisz sobie ostatnie szkolenie na jakim byłeś/byłaś- chichoty, żarty, dynamika pracy grupy, „trudne pytania”, nieśmiałość w udziale, to zobaczysz kalejdoskop przykładów jak ludzie sobie z tą sytuacją radzą.

Kilka kluczowych kwestii.
To jest miejsce w którym podam Wam podwaliny tego bloga i mojej perspektywy patrzenia na uczenie się.

Po pierwsze: uczenie się jest umiejętnością, którą nabywamy.
Po drugie: najbardziej skuteczne strategie uczenia się są najczęściej sprzeczne z intuicją, dlatego chcę upowszechniać o nich wiedzę, promować efektywne rozwiązania.
Po trzecie: skuteczne uczenie się wymaga wysiłku.
Po czwarte: uczenie się nowych treści wymaga połączenia ich z wiedzą zdobytą wcześniej.
Po piąte: uczenie się odbywa się wszędzie. Nie tylko w szkole. Uczenie się się odbywa się dla życia, w życiu i poprzez życie.

Ups…Wyszła mi piątka… proszę nie kojarzyć jej źle:) Ostatnio sporo tych różnych piątek wszędzie:)

Co dociera do naszego mózgu?

Gdy z receptorów dociera do naszego mózgu informacja, w jej przetworzenie zaangażowane są tysiące komórek nerwowych. Tworzą one w mózgu, na podstawie tych sygnałów reprezentację świata zewnętrznego złożone z zespołów komórek. Te reprezentacje powstają i zmieniają się – właśnie ten proces nazywamy uczeniem się.

Wszystkie komórki w naszym organizmie są wyspecjalizowane w określonych czynnościach- komórki sercowe, wątrobowe, czy w skórze. W mózgu również- znajdują się tam komórki nerwowe – NEURONY –wyspecjalizowane w magazynowaniu i przetwarzaniu informacji. Komórki mózgowe z których składa się mózg są jeszcze bardziej wyspecjalizowane tzn., że poszczególne grupy komórek nerwowych odpowiadają za konkretne aspekty środowiska np. kąty i linie proste, zapachy, dźwięki, słowa, plany, marzenia, wartości.

Reprezentacje nie są jedynie tym, co przekazują nam zmysły. Wyniki badań nad uczeniem spostrzeżeniowym mówią o WRAŻENIU (receptor odbiera bodziec), które dociera do mózgu i tam powstaje PERCEPT ( interpretacja nadająca sygnałom sens). Ludzie uczą się dostrzegać wzorce we wrażeniach. Jeżeli ktoś nie jest w stanie dostrzec wzorców we wrażeniu, nie będą one dostępne świadomemu myśleniu.

Głęboko we wnętrzu mózgu po wewnętrznej stronie płata skroniowego kory mózgowej, po prawej i lewej stronie leży HIPOKAMP– struktura odpowiadająca za uczenie się. To on przenosi wspomnienia do pamięci długotrwałej i sprawia, że pozostaje w naszym mózgu rozsiane po tysiącach komórek nerwowych kory nowej. Ale żeby było ciekawiej istnieją dowody na to, że można bez niego żyć, a nawet można bez niego się uczyć. (Opowiem o tym a jakimś kolejnym wpisie)

Jak tam dociera?

Kiedy bodziec dociera do naszego narządu zmysłu powstaje impuls- potencjał czynnościowy. Zawsze i wszędzie wygląda on tak samo, ma taką samą formę i jest przewodzony za pomocą włókien nerwowych – AKSONÓW – do innych komórek nerwowych. Tam impulsy są dzięki procesom chemicznym przekazywane przez włókno nerwowe do następnych neuronów.

Przekazanie impulsu odbywa się w SYNAPSIE. Może ona być być mocniejsza lub słabsza, a od siły połączenia zależeć będzie czy dany impuls pobudzi następnym neuron w dużym czy niewielkim stopniu- czyli siła ta zadecyduje o tym, czy coś w tym kolejnym neuronie się zadzieje czy nie. Nadchodzące do synaps impulsy są ważone (ocenianie) czyli przekazywane z mniejszą lub większą siłą dalej. W zależności od siły przekazywania, ta sama informacja wejściowa pobudzi jeden neuron, a drugiego nie.

Określony neuron reaguje zawsze dokładnie wtedy , kiedy pojawia się ściśle określona informacja wejściowa. Informacja jest zapisana w mózgu w formie SIŁY połączeń między neuronami. Właśnie w nich zapisane są nasze umiejętności i wiedza. A cała mądrość mózgu polega na tym, że uczy się on nawet wtedy, gdy uczący się organizm nie ma pojęcia co się dzieje:)

Synapsy uczą się, ale powoli.

Nasze umiejętności odnoszą się do tego, że na najrozmaitsze informacje wejściowe reagujemy bardzo szybkim wyprodukowaniem odpowiedniego wyjścia, gdyż nasze mózgi zawierają biliony umożliwiających to połączeń synaptycznych. Z neurobiologicznego punktu widzenia proces uczenia się polega na zmianie siły połączeń synaptycznych między komórkami nerwowymi. Ośrodkowy układ nerwowy dostosowuje się do doświadczeń życiowych organizmu. Nazywa się to neuroplastycznością.

Połączenie między dwoma neuronami przybiera na sile, gdy oba neurony są aktywne jednocześnie. Zasada neuronowego przetwarzania informacji polega na tym, że komórki neuronowe pobudzane są przez różne aspekty otoczenia.

Czy wiesz, że…

• badania wykazały, że naprawdę dobry muzyk do 20 roku życia spędził przynajmniej 10 000 godzin na ćwiczenia
• W przypadku pracy taśmowej udowodniono, że wydajność rośnie powoli, tzn. że czas potrzebny do wykonania określonych ruchów rąk maleje stopniowo w miarę jak rośnie liczba wykonywanych ruchów, a optymalną wydajność osiąga się po 1-2 milionach takich ruchów?

Wokół neuroplastyczności i mechanizmów uczenia się narosło już sporo mitów, które wyjaśnię w oddzielnych wpisach, ale już teraz warto wiedzieć, że:

• u dorosłych powstają nowe komórki nerwowe
• większy mózg nie znaczy lepszy
• trening mózgu nie dodaje inteligencji
• jest coś takiego jak „pigułka na inteligencję” i nie uzależnia
• nie ma badań empirycznych potwierdzających istnienie stylów uczenia się- wzrokowiec, słuchowiec, i tak dalej..
• mamy więcej niż 5 zmysłów z których możemy korzystać ucząc się

Co to jest i jak powstaje engram?

Wszystko co do nas dociera, czego się uczymy, tworzy wspomnienia w naszym mózgu, które tworzą ślady nazwane przez Richarda Semona ENGRAMEM. Jest to fizyczna zmiana w mózgu odpowiadająca za określone wspomnienie w wyniku której powstaje zespół neuronów połączonych synapsami o wzmocnionej sile. Początkowo jest to zespół liczny, bardzo dobrze skorelowany, potem zostają tylko najaktywniejsze silnie powiązane neurony. Zachodzi wtedy KONSOLIDACJA SYNAPTYCZNA, która wynika z natury engramu- teorii plastyczności synapsy mówiącej, że synapsy częściej używane robią się silniejsze a na szlakach popularnych tworzą się nowe połączenia.

Naturę engramu próbowano wyjaśnić teorią rewerbelacyjną mówiącą o samowzbudzaniu się prądu elektrycznego w zamkniętym obwodzie neuronowym. Z kolei teoria chemiczna mówiła, że ślad tworzą substancje chemiczne wytwarzane w procesie uczenia się rozmieszczone w małych strategicznych miejscach. Obecnie dzięki 5 kryteriom badań stworzonym przez Steven’a Rose za prawdziwą uważana jest tylko teoria plastyczności synapsy.

Ważną zasadę opracował Donald Hebb, twórca jednego z pierwszych dobrych podręczników psychologii. Opracowana prze niego reguła Hebba mówi, że jeżeli neuron A powoduje pobudzenie neuronu B nastąpią procesy wzrostowe lub metaboliczne w obu komórkach, tak, że skuteczność pobudzenia neuronów B przez A będzie zwiększona.

O jakie procesy wzrostowe i metaboliczne chodzi?
Wzbudzony bodźcem potencjał czynnościowy sprawia, że biegnący po aksonie impuls dociera do synapsy, gdzie otwierają się potencjałozależne kanały jonowe i dużo jonów wapnia wpływa do komórki w wyniku tegoż pobudzenia.

Co to znaczy, że synapsa jest plastyczna i grubieje??

Jak zmienia się jej siła? Słabe pobudzenie nie da zmiany synapsy. Musi być silne pobudzenie. Kiedy impuls biegnie po aksonie i dociera do synapsy, w błonie presynaptycznej następuje wyrzut naurotransmitera (glutaminianu) do szczeliny synaptycznej, aby sygnał mógł „przejść”. Gdy neurotransmiter dociera do błony postsynaptycznej wywołuje aktywację receptorów. Otwierają się kanały jonowe odpowiedzialne za odbiór i przesył do następnej komórki potencjału synaptycznego.

Podstawowym mechanizmem wzmocnienia siły synapsy jest eksternalizacja receptorów- RECEPTORÓW AMPA. Receptory te- w błonie postsynaptycznej, które początkowo były pod krawędzią błony przesuwają się na wierzch błony postsynaptycznej. Im więcej receptorów w krawędzi tej błony, tym silniejsza reakcja, dzięki temu, że więcej jest kanałów jonowych, które mogą się otworzyć i przyjąć impuls dalej/mocniej.

W wyniku zmian bioelektrycznych (przepływ jonów) następuje aktywacja enzymów a dalej jednocześnie następuje:

A) eksternalizacja rec. AMPA która skutkuje:
-wzmocnieniem transmisji w synapsie
-zmianą właśności błony neuronu
B) I aktywacja genów prowadzących do syntezy białek która:
-zmienia strukturę synapsy
-powoduje synaptogenezę (tworzenie połączeń)
-zwiększa wzrost kolców i rozgałęzień aksonów.

W niektórych neuronach dendryty są pokryte cienkimi tworami zwanymi kolcami dendrytycznymi, na których szczycie tworzą się synapsy z innymi neuronami. Już w godzinę po uczeniu się w dendrytach mogą pojawiać się nowe kolce.

Wtedy mówi się, że synapsa grubieje, zmienia się a człowiek uczy się:)
Grube włókna przesyłają informacje szybciej- nawet 30-40 razy szybciej niż cienkie. Dopiero te duże szybkości pozwalają optymalnie wykorzystać połączenia i umożliwiają włączenie dużych obszarów mózgu w proces przetwarzania informacji. Za każdym razem gdy stykamy się z informacją (bodźcem) biegnie on po sieci w inny sposób- zawsze jest to inny ślad. Z upływem czasu tylko najczęściej powielane drogi stają się mocne i strategicznie ważne dla naszej wiedzy i umiejętności.

Wspomnienie, które zyskuje formę sieci połączonych komórek jest trochę jak łańcuch na choince- można włączyć różne opcje światełek, istnieje kilka konfiguracji tych samych lampek choinkowych. Jedno wspomnienie koduje się w wielu dzielnicach kory nowej- wierzchołku mózgu odtwarzającej warstwę zmysłową wrażeń.

Co jest zatem niezbędne dla uczenia się?
Bodziec- najlepiej silny
Neurony- coś z czym bodziec może się powiązać
Ponowny bodziec.

Jak hipokamp przesyła pamięć w inne miejsce?

• Poznajemy coś- powstaje zespół neuronalny.
• Śpimy- w hipokampie powstają szczególne oscylacje o wysokiej amplitudzie i wielkiej częstotliwości (200hz).
• Pojawiają się silne depolaryzacje grup neuronów. Jeżeli w nich są komórki świeżego śladu ich aktywność wzrasta co sprzyja …
• konsolidacji wzmożonej siły synaps a aksony przenoszą pobudzenie z hipokampu do struktur kory przedczołowej czyli ślad pamięciowy odkład się w korze. Równocześnie jest też w hipokampie. Zachodzi KONSOLIDACJA SYSTEMOWA

Co to oznacza dla uczącego się? Co to oznacza dla mnie?

• Uczenie się jest umiejętnością którą nabywamy i możemy ją doskonalić jeżeli wiemy jak.
• Skuteczne uczenie się wymaga wysiłku- wielokrotnych i zróżnicowanych powtórek, aby za każdym razem zapisać i połączyć informacje na różne sposoby- wzmacniać tworzoną sieć. Powinno prowadzić do konstruowania wiedzy deklaratywnej i proceduralnej i przyczyniać się do samoregulacji uczenia się.
• Uczenie się nowych treści wymaga połączenia ich z wiedzą zdobytą wcześniej- jednym słowem impuls musi mieć dokąd dojść. Musimy mieć z czym połączyć napływającą informację i musi mieć ona odpowiednią siłę. ( o tym jak ją zapewnić będą kolejne wpisy-spokojnie:)
• Uczenie się odbywa się wszędzie. Nie tylko w szkole. Uczenie się się odbywa się dla życia, w życiu i poprzez życie. Dzięki temu służy kształtowaniu kompetencji lifelong learning.
• Skutecznie uczenie się zależy od wyboru odpowiednich działań karmiących neurony- wiele różnych układów uczenia się o odmiennej strukturze neuronowej ma odmienny apetyt na pobudzenia. Określone interakcje umożliwiają różne rodzaje uczenia się.

O neuronach, synapsach i innych magicznych elementach mózgu takich jak mapy somatosensoryczne, płaty skroniowe, komórki glejowe jeszcze będzie! I to pewnie nie raz 🙂

Pozdrawiam,

Milena

Dzięki temu artykułowi i wizualnym notatkom w końcu pamiętam o przepływ jakich jonów chodzi w neuronach! A ty pamiętasz?

BIBLIOGRAFIA:

• D.L.Schwartz, J.M. Tsang, K.P.Blair, Jak się uczymy 26 naukowo potwierdzonych mechanizmów, wyd.PWN
• C.Jarret, Mózg 41 największych mitów, Wyd. PWN
• M.Spitzer, Jak uczy się mózg, Wyd. Naukowe PWN
• B. Carey, Jak się uczyć, Wydawnictwo Literackie
• https://www.youtube.com/watch?v=sCooOB6LEmo