BAGAIMANA OTAK MANUSIA BELAJAR? - NEUROPSIKOLOGI - 2025

Otak kita belajar dari pengalaman: menghadapi lingkungan kita mengubah perilaku kita melalui modifikasi sistem saraf kita (Carlson, 2010). Terlepas dari kenyataan bahwa kita masih jauh dari mengetahui secara pasti dan di semua tingkatan 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).

Karakteristik dasar pembelajaran otak

Belajar adalah proses penting yang, bersama dengan ingatan, adalah alat utama yang dimiliki makhluk hidup untuk beradaptasi dengan modifikasi yang berulang di lingkungan kita.

Kami menggunakan istilah pembelajaran untuk merujuk pada fakta bahwa pengalaman menghasilkan perubahan dalam sistem saraf (NS) kita, yang dapat berlangsung lama dan melibatkan modifikasi pada tingkat perilaku (Morgado, 2005).

Pengalaman itu sendiri mengubah cara tubuh kita memandang, 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 dibangun, 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, saat perubahan ini digabungkan, kita dapat berbicara tentang ingatan. (Carlson, 2010). Memori merupakan fenomena yang disimpulkan dari perubahan-perubahan yang terjadi di NS dan memberikan rasa kesinambungan pada kehidupan kita (Morgado, 2005).

Karena berbagai bentuk sistem pembelajaran dan 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 pembelajaran otak

Sebelum menjelaskan mekanisme otak yang terlibat dalam proses pembelajaran, perlu untuk mengkarakterisasi berbagai bentuk pembelajaran, di mana kita dapat membedakan setidaknya dua jenis pembelajaran dasar: pembelajaran non-asosiatif dan pembelajaran asosiatif.

-Pelajaran non-asosiatif

Pembelajaran non-asosiatif mengacu pada perubahan respons fungsional yang terjadi sebagai respons terhadap penyajian stimulus tunggal. Pembelajaran non-asosiatif pada gilirannya dapat terdiri dari dua jenis: habituasi atau sensitisasi (Bear et al., 2008).

Habituasi

Presentasi berulang dari suatu stimulus menghasilkan penurunan intensitas respon (Bear et al., 2008).

Contoh: jika Anda tinggal di sebuah rumah dengan hanya satu telepon. Ketika berdering, dia berlari untuk menjawab panggilan, namun setiap kali dia melakukannya, panggilan itu untuk orang lain. Karena peristiwa ini terjadi berulang kali, mereka akan berhenti bereaksi terhadap telepon dan bahkan mungkin berhenti mendengarnya (Bear et al., 2008).

Sensitisasi

Presentasi stimulus baru atau intens menghasilkan respons yang besarnya meningkat ke semua rangsangan berikutnya.

Contoh: Misalkan Anda sedang berjalan di trotoar di jalan yang cukup terang di malam hari, dan tiba-tiba mati lampu. Setiap stimulus baru atau aneh yang muncul, seperti mendengar langkah kaki atau melihat lampu depan mobil yang mendekat, akan membuatnya kesal. Stimulus sensitif (pemadaman) mengakibatkan sensitisasi, yang mengintensifkan responsnya terhadap semua rangsangan berikutnya (Bear et al., 2008).

Pembelajaran -Associative

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 terdapat hubungan antara suatu stimulus yang menyebabkan 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 dari CS dan AS akan melibatkan presentasi respon 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 seekor anjing disajikan sebagai rangsangan dengan suara bel, ia tidak akan memberikan respons tertentu. Jika kita menghadirkan kedua rangsangan secara bersamaan atau pertama suara bel (CE) dan kemudian daging, setelah latihan berulang. Suara tersebut akan dapat memicu respons air liur, tanpa adanya daging. Telah ada hubungan antara makanan dan daging. Suara (EC) mampu memprovokasi respon terkondisi (CR), salivasi.

Pengkondisian instrumental

Dalam jenis pembelajaran ini, Anda belajar untuk mengasosiasikan respons (tindakan motorik) dengan stimulus signifikan (hadiah). Agar pengondisian instrumental terjadi, stimulus atau penghargaan harus terjadi setelah respons individu.

Selain itu, motivasi juga menjadi faktor penting. Di sisi lain, jenis pengondisian instrumental juga akan terjadi jika alih-alih hadiah, individu memperoleh lenyapnya stimulus valensi permusuhan (Bear et al., 2008).

Contoh: jika kita memasukkan tikus lapar ke dalam kotak dengan tuas yang akan menyediakan makanan, saat menjelajahi kotak tersebut tikus akan menekan tuas (gerak motorik) dan mengamati bahwa makanan muncul (hadiah). Setelah Anda melakukannya lebih sering, tikus akan mengasosiasikan menekan tuas dengan mengambil 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 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 dari sinapsis rangsang dan penghambatan adalah tingginya variabilitas morfologi dan stabilitasnya yang terjadi sebagai konsekuensi dari aktivitasnya dan berlalunya waktu (Caroni et al., 2012).

Ilmuwan yang mengkhususkan diri dalam bidang ini secara khusus tertarik pada perubahan jangka panjang dalam kekuatan sinaptik, sebagai konsekuensi dari potensiasi jangka panjang (PLP) - dan proses depresi jangka panjang (DLP).

• Potensiasi jangka panjang : ada peningkatan kekuatan sinaptik sebagai konsekuensi dari rangsangan atau aktivasi berulang dari koneksi sinaptik. Oleh karena itu, respon yang konsisten akan muncul dengan adanya stimulus, seperti dalam kasus sensitisasi.
• Depresi jangka panjang (DLP) : ada peningkatan kekuatan sinaptik sebagai konsekuensi dari tidak adanya aktivasi berulang dari koneksi sinaptik. Oleh karena itu, besarnya respon terhadap stimulus akan lebih kecil atau bahkan nol. Bisa dibilang terjadi proses habituasi.

Pembiasaan dan kesadaran

Studi eksperimental pertama tertarik untuk mengidentifikasi perubahan saraf yang mendasari pembelajaran dan memori, menggunakan bentuk pembelajaran sederhana seperti habituasi, sensitisasi atau pengkondisian klasik.

Dengan latar belakang ini, ilmuwan Amerika Eric Kandel memfokuskan studinya pada refleks retraksi insang dari Aplysia Califórnica, dimulai dari premis bahwa struktur saraf analog antara sistem ini dan sistem yang lebih tinggi.

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 dapat diubah dan bahwa perubahan struktural dan / atau anatomis merupakan dasar penyimpanan memori (Mayford et al., 2012).

Dalam konteks mekanisme neurokimia pembelajaran, berbagai peristiwa akan terjadi baik untuk pembiasaan maupun sensitisasi.

Habituasi

Seperti yang telah kami sebutkan sebelumnya, habituasi terdiri dari penurunan intensitas respons, sebagai konsekuensi dari presentasi 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 potensi aksi postsynaptic, yang memungkinkan kontraksi otot.

Alasan mengapa potensi eksitatori ini menurun adalah karena rangsangan 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 disebabkan oleh penurunan pelepasan glutamat (Mayford et al, 2012).

Sensitisasi

Sensitisasi adalah bentuk pembelajaran yang lebih kompleks daripada pembiasaan, di mana rangsangan yang intens menghasilkan tanggapan yang berlebihan terhadap semua rangsangan berikutnya, bahkan rangsangan yang sebelumnya hanya menimbulkan sedikit atau tidak ada tanggapan.

Meskipun merupakan pembelajaran dasar, namun memiliki tahapan yang berbeda, jangka pendek dan jangka panjang. Sementara sensitisasi jangka pendek akan melibatkan perubahan sinaptik yang cepat dan dinamis, sensitisasi jangka panjang akan mengarah pada perubahan yang tahan lama dan stabil, akibat dari perubahan struktural yang mendalam.

Dalam pengertian ini, dengan adanya stimulus pemekaan (intens atau baru), pelepasan glutamat akan terjadi, ketika jumlah yang dilepaskan oleh terminal presinaptik berlebihan, itu akan mengaktifkan reseptor AMPA postsynaptic.

Fakta ini akan memungkinkan masuknya Na2 + ke dalam neuron postsynaptic, memungkinkan depolarisasi serta pelepasan reseptor NMDA, yang hingga saat ini diblokir oleh ion Mg2 +, kedua peristiwa tersebut akan memungkinkan masuknya Ca2 + secara masif ke dalam neuron postsynaptic.

Jika stimulus kepekaan disajikan terus menerus, hal itu akan menyebabkan peningkatan terus-menerus dalam masukan Ca2 +, yang akan mengaktifkan kinase yang berbeda, yang mengarah pada permulaan ekspresi awal faktor genetik dan sintesis protein. Semua ini akan mengarah pada modifikasi struktural jangka panjang.

Oleh karena itu, perbedaan mendasar antara kedua proses tersebut ditemukan dalam sintesis protein. Yang pertama, dalam sensitisasi jangka pendek, tindakannya tidak perlu terjadi.

Di sisi lain, dalam kepekaan jangka panjang adalah penting bahwa sintesis protein terjadi sehingga perubahan yang langgeng dan stabil terjadi yang mengarah pada pembentukan dan pemeliharaan pembelajaran baru.

Konsolidasi pembelajaran di otak

Pembelajaran dan ingatan adalah hasil dari perubahan struktural yang terjadi sebagai konsekuensi dari plastisitas sinaptik. Agar perubahan struktural ini terjadi, proses peningkatan jangka panjang atau konsolidasi kekuatan sinaptik perlu dilakukan.

Seperti dalam induksi sensitisasi jangka panjang, baik sintesis protein maupun ekspresi faktor genetik yang akan menyebabkan perubahan struktural diperlukan. Agar peristiwa ini terjadi, serangkaian faktor molekuler harus terjadi:

• Peningkatan terus-menerus dalam masuknya Ca2 + di terminal akan mengaktifkan kinase yang berbeda, yang mengarah pada permulaan 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 area tertentu.

Selain perubahan lokal ini, penelitian saat ini menunjukkan bahwa perubahan juga terjadi di tingkat global, karena otak bertindak sebagai sistem yang bersatu.

Oleh karena itu, perubahan struktural ini menjadi dasar pembelajaran, selain itu, ketika perubahan ini cenderung berlangsung seiring waktu, kita akan berbicara tentang memori.

Referensi

1. (2008). Dalam asosiasi BN, & BNA, Ilmu Saraf. Ilmu tentang otak. Pengenalan untuk siswa muda. Liverpool.
2. Bear, M., Connors, B., & Paradiso, M. (2008). Ilmu saraf: menjelajahi otak. Philadelphia: Lippincott Wiliams & Wilkings.
3. Caroni, P., Donato, F., & Muller, D. (2012). Plastisitas struktural saat belajar: regulasi dan fungsi. Alam, 13, 478-490.
4. Dasar-dasar fisiologi perilaku. (2010). Dalam N. Carlson. Madrid: Pearson.
5. Mayford, M., Siegelbaum, SA, & Kandel, ER (nd). Sinapsis dan Penyimpanan Memori.
6. Morgado, L. (2005). Psikobiologi pembelajaran dan memori: fundamental dan kemajuan terkini. Rev Neurol, 40 (5), 258-297.