L’aprenentatge juga un paper essencial en l’adaptació dels éssers vius al medi on viuen. S’acostuma a pensar en l’aprenentatge com l’adquisició de noves conductes, com ara quan aprenem a anar amb bicicleta. Tanmateix, l’aprenentatge també inclou l’eliminació de respostes, per exemple no travessar el carrer quan el semàfor està en vermell.
Diferents tipus d’aprenentatge
Quan pensem en aprenentatge, ens ve al cap una persona davant d’un escriptori. Aquest tipus d’aprenentatge és voluntari i conscient, ja que el duem a terme activament. No obstant això, la major part del que aprenem és inconscient. La nostra vida quotidiana està farcida de respostes estereotipades que duem a terme sense pensar.
Aquest aprenentatge inconscient està present en tots els organismes que tenen un sistema nerviós. És el responsable de la supervivència de l’espècie. Sense aquest, avui nosaltres no podríem haver arribat fins aquí.
A finals del segle XIX, es van descobrir les dues formes més bàsiques d’aprenentatge inconscient: l’habituació i la sensibilització. Gràcies a aquests dos fenòmens, la conducta pot modificar-se a través de l’experiència. El descobridor d’aquests fenòmens va ser el metge rus Ivan Pàvlov, que acabaria passant a la història pels seus treballs èticament qüestionables amb gossos. Però d’això ja en parlarem en un altre reportatge; avui ens centrarem en les seves conclusions.
Habituació
La presentació repetida d’un estímul dona lloc a una disminució progressiva de la resposta. Per exemple, al cap d’una estona d’estar en una habitació, deixem de parar atenció al tic-tac del rellotge. Continua sent-hi, però s’elimina automàticament de la nostra ment.
Sensibilització
La resposta a un estímul augmenta a conseqüència d’un augment de l’estat d’alerta de l’organisme. Imagina que et trobes sol a casa i et sobresaltes perquè sents com algú obre una porta. Si a continuació notes com algú et toca l’espatlla, el més probable és que facis un bot del sofà. Has respost de forma exagerada a un estímul inofensiu.
Les bavoses de mar i l’aprenentatge implícit
Ivan Pàvlov va ser dels primers que va descriure l’aprenentatge implícit, però no va intentar mai explicar els seus mecanismes. En la seva època, la memòria i l’aprenentatge eren conceptes de l’àmbit de la psicoanàlisi. Aquesta disciplina, iniciada a finals del segle XIX per Sigmund Freud, volia estudiar el psiquisme humà només amb les converses entre el pacient i el psicoanalista. Defugia de la metodologia típica de les ciències experimentals.
Per altra part, la neurobiologia més experimental se centrava en l’anatomia. Estudiava l’estructura del sistema nerviós, però sense parar massa atenció al món microscòpic. Aquest gir cap a l’estudi de les neurones i les seves connexions va arribar uns quants anys més tard, amb els treballs de Santiago Ramón y Cajal.
Al llarg de les següents dècades, el funcionament molecular de les neurones es va anar desxifrant. Havia arribat el moment d’expandir els horitzons i afrontar noves preguntes, entre les quals hi havia l’aprenentatge. El primer que va aproximar-s’hi va ser Eric Kandel, un metge americà d’origen austríac. Per fer-ho, va triar l’organisme més simple que va trobar: Aplysia, un tipus de bavosa de mar.
En aquest sentit va ser un visionari, ja que la majoria de neurobiòlegs es negaven a fer servir organismes inferiors. Pensaven que, si realment es volia saber com funcionava el cervell, calia fer servir mostres extretes de cadàvers humans o, com a molt, mamífers. Però, Aplysia, una bavosa de mar, era un sacrilegi contra la “bona ciència”.
Que no sigui el que sempre s’ha fet, no vol dir que no sigui correcte.
Tot i les crítiques que va rebre, Kandel va decidir tirar endavant. Alypsia és un animal amb nombrosos reflexos simples que es modifiquen amb l’aprenentatge. A més a més, només té unes 20 mil neurones, un nombre ridícul comparat amb les 100 mil milions de neurones que formen el cervell humà. De fet, algunes d’aquestes són tan grans que es poden veure a simple vista.
La comunicació entre neurones: la sinapsi
Des de l’època de Cajal se sabia que el sistema nerviós no és una xarxa continua de neurones. Les neurones són cèl·lules separades i no es toquen les unes amb les altres. Entre les seves ramificacions hi ha un espai minúscul de només 30 nm, és a dir, la milionèsima part d’un mil·límetre. Aquesta separació entre les neurones rep el nom d’espai sinàptic.
Quan una neurona vol comunicar-se amb una altra, la primera allibera petites substàncies químiques a l’espai sinàptic. Aquestes petites partícules s’anomenen neurotransmissors, i porten el missatge des d’una neurona fins a l’altra. Llavors, la segona neurona els capta i continua amb la transmissió del senyal.
L’estudi de l’aprenentatge
La hipòtesi de Kandel era força senzilla. Segons ell, l’aprenentatge es produeix perquè es donen canvis en les connexions entre les neurones.
Suposem un reflex simple, com ara la retracció de les brànquies d’Aplysia quan algú les toca. Es tracta d’un mecanisme de supervivència, així que la resposta ha de ser quasi immediata. De fet, només hi intervenen dues neurones: una sensorial i una motora. La neurona sensorial capta l’estímul, aquest es transmet a la neurona motora, i aquesta provoca que la brànquia es contregui. Tot molt fàcil… O no?
Kandel va descobrir que hi havia altres neurones que modificaven l’efecte de la neurona sensorial. Aquestes són les anomenades interneurones, que modifiquen l’acte reflex en funció d’altres estímuls. Per tant, en certa manera, aquestes interneurones són les encarregades de l’aprenentatge.
Prenem com a exemple un cas de sensibilització. Si fem una descàrrega elèctrica a la cua d’Aplysia, s’activarà una neurona mediadora. Quan després toquem la brànquia de l’animal, la retracció serà més forta. La neurona mediadora està modificant la neurona sensorial; fa que respongui més intensament.
El mecanisme de la sensibilització
Què li passa a la neurona sensorial? Què fa la interneurona que acabi modificant el resultat final? Per entendre què està passant, cal estudiar les sinapsis. I, més específicament, cal fixar-se en els neurotransmissors que s’alliberen.
Quan el circuit funciona de forma estàndard, la neurona sensorial estimula la neurona motora. Això ho fa alliberant un neurotransmissor, anomenat glutamat, a l’espai sinàptic. El glutamat desencadena una resposta a la neurona motora, i provoca la contracció de la brànquia d’Aplysia.
Ara bé, en una sensibilització, augmenta la secreció de glutamat de la neurona sensorial. Com passa això? Doncs molt fàcil: la interneurona allibera un altre tipus de neurotransmissor cap a la neurona sensorial: la serotonina. Aquesta serotonina augmenta la secreció de glutamat i, per tant, fa que la resposta de la neurona motora sigui més intensa. Es dona la sensibilització
Ja per acabar…
Si repetim el procediment, la sensibilització s’acaba fent més o menys permanent. Es genera un l’enfortiment de les sinapsis d’aquest circuit. Les neurones creixen i es ramifiquen més, formen noves connexions i en reforcen d’altres. Per tant, fins i tot en el cervell adult, l’aprenentatge és capaç de modificar l’arquitectura de les neurones.
Per saber-ne més
Nobel Prize – Eric Kandel
Eric Kandel – En busca de la memoria
Michael Domjan – Principios de aprendizaje y conducta
Les imatges d’aquest reportatge s’han elaborat amb BioRender.
