Öğrenmenin Nörofizyolojisi Nasıldır?

Diğer organlar gibi beyin de hücrelerden oluşur. Fakat beyin hücreleri nöron olarak adlandırılan çok özel hücrelerdir ve sayıları 100 milyon kadardır.
Çok faklı nöron çeşidi olmasına rağmen tipik bir nöron, bir hücre gövdesinden(soma), akson olarak adlandırılan uzun kuyruğa benzer bir yapıdan ve dentrit olarak adlandırılan çok sayıda dallardan oluşmaktadır.
Aksonun sonunda terminaller veya boutonlar bulunur. Nöronlar beyinden sinir sinyallerini 200 mph’e hıza kadar alıp ve beyne iletebilir. Tipik bir nöron herhangi bir zamanda 1000-10000 arasında başka nöronlarla iletişim kurar ve serebellumdaki bazı nöronların bir hücrede 200000 bağlantısı bulunabilir. En basit bir görevi bile yerine getirmek için tek başına bir nöronun çevresindeki diğer nöronlarla birlikte çalışması gerekmektedir. Örneğin saatinizin alarmı çaldığında uykulu olarak saatinizin “ertele” tuşuna basarak tepki verirsiniz. Bir nöron, bu bilgiyi tek başına işleyemez fakat sizin tepkinize yardım eder. Nöronlar işbirliği yapar
Şöyle ki: dalları olan dendritler gelen sinyali alır ve akson terminallerinden elektrokimyasal sinyaller iletir. Aslında dentritler aksonlarla kaynaşık değildir. Bunun yerine aralarında sinaptik boşluk adı verilen küçük bir vadi arasında iletişim kurarlar. Elektriksel uyarılar, akson boyunca hücre gövdesine ulaşır. Fakat birçok nöron elektrik sinyalleri iletmez veya almaz. Bunun yerine, elektrik sinyalleri akson terminallerine geçtiğinde boutondan sinaptik boşluğa kimyasal sıvı veya nörotransmiterler salınır. Nörotransmittelerin salınımı, sıradaki diğer nöronda uyarıcı veya önleyici etki yapar. Eğer reaksiyon uyarıcı ise bitişik nöronun sıradaki diğer nöronu ateşlemesine veya ateşleme oranının artmasına yol açar. Eğer reaksiyon önleyici ise sıradaki diğer nöronun ateşlenmesi önlenmiş olacaktır. Böylece sizin derin uykudan uyanıp alarmı görebileceğiniz uykulu duruma geçip zili duymanızı, kolunuzu kaldırmanızı, ertele tuşuna basmanızı ve tekrar uykuya dalmanızı sağlayacak işlevi yerine getirmek için hücreler bir ağ şeklinde birlikte çalışır.
Öğrendiğimiz zaman, tüm çeşitli uyaranlar – kulak zarına çarpan ses dalgaları (öğretmenin konuşması, bir motoru dinleme, çalar saati işitme vb.) retinaya çarpan foton dalgaları, (öğretmenin sunumu, bir kontrol paneli incelemek, vb) ,deri üzerine baskı, sıcak, soğuk, vb- beyinde farklı nöron ateşlemesine dönüştürülür. Bundan dolayı hangi materyali öğrenirsek öğrenelim beyin, bu materyali genel bir aracıya dönüştürmektedir: farklı oranlarda nöron ateşlemesi. Oldukça dikkat çekici şekilde hayatımız boyunca aldığımız tüm eğitimler, tüm hatıralarımız, tüm sakladığımız tecrübeler bizim için farklı oranlarda ateşlenen nöronlardan oluşan ağlarla tekrar üretilmektedir. Daha sonra ayrıntılı olarak açıklayacağımız, nöronların ateşlenmesi dikkat süreciyle büyük oranda bağlantılıdır
Peki, beyin bunu nasıl yönetir? 20 yıl öncesine kadar bilim adamları beynimizin yapısını tamamen belirleyen genlerle doğduğumuza inanmaktaydılar. Fakat son zamanlarda bilim adamları tarafından dünya genelinde yapılan yoğun araştırmalar beynimizin nasıl geliştiği, öğrendiği ve büyüdüğü, kalıtım ve çevre arasındaki hayati etkileşime bağlı olduğunu ispatlamıştır. Kalıtım daha açık ifadeyle genetik yapı, çevreden, ilgili olmaktan, zorlamaktan ve alınan eğitimden( çevre) doğrudan etkilenmektedir. Bundan dolayı beynin esnek veya şekillendirilebilir olduğundan artık eminiz. Artık beyin, zamanla aşınan gri hücrelerden oluşan bir şişlik olarak düşünülmemektedir. Beyin, aldığı uyarıcıya doğrudan tepki veren sürekli tekrar eden organizasyon durumudur. Bilim adamları, nöroplastisite terimini beynin karşılaştığı güçlüğe tepki olarak verdiği uyum ve gelişim hareketi olarak kullanmaktadır
Beyin, nöroplastik olduğundan dolayı öğrenme, bilginin saklanması için nöral ağların oluşmasıyla meydana gelmektedir. fMRI [1] kullanarak yapılan beyin taramaları nöronlardaki ve nöral ağlardaki gerçek artışı gösteren hippokampusun boyutunun büyüdüğünü ortaya koymuştur. Bundan dolayı bir eğitimci “zihnini şekillendireceğim” dediğinde aslında mecazi konuşmuyor gerçekten de beynin mimarisini ve şebekesini değiştiriyor
Bizim beş duyumuz bilgiyi işler (eğitimciden gelen dışsal uyarı) ve sonra aktifleştireceği belli nöral bağlantılarını seçer. Yakın geçmişte bilim adamları bu ağ yapımının veya nöral aktivasyonunun deterministik -doğuştan getirdiğiniz genlerin gelişecek ağları belirlemesi- olduğuna inanmaktaydılar. Fakat aktivasyonun, muhtemel çok sayıda nöral bağlantıların arasından rastgele bir seçim olduğu kanıtlanmıştır. Deterministik tasarım ile olan bir şey değildir. Yeni bilgi (duyusal girdi) daha önceki ağlar vasıtasıyla beyne girer fakat hangi faktörler bizim yeni bağlantılar – uzun süreli şeyleri hatırlama- geliştirmemizi sağlar?
Kalıcı hafızayı kolaylaştırmak için protein (CREB) ile ailesini birbirine bağlayan tepki elementi cAMP molekülü hayati öneme sahiptir. Birçok çevreden gelen uyaran (eğitim materyalleri) kısa süreli hafızada çok kısa bir süre tutulurken bazı uyaranlar günler, aylar hatta ölene kadar uzun süreli zihinsel hafızamızda saklanabilmektedir. Aslında CREB iki aile üyesine sahiptir.-CREB aktivatör ve CREB resepsör proteinler. Aktivatör, uzun süreli hafızanın oluşmasını sağlarken resepsör, hafızanın unutulmasına yol açar.
Birçok hafıza teorisi olmasına rağmen daha anlaşılır olması için basitleştireceğiz. CREB, olaylar, olgular veya günlük basit şeyler gibi açık hafızanın uzun süreli saklanmasından sorumlu olduğu anlaşılmaktadır. Aynı zamanda CREB, bir golf topuna nasıl vurulacağını hatırlamamız gibi kinestetik ve algısal stratejilerin birleştiği motor becerileri içeren örtülü hafızanın oluşması için de gereklidir. Aslında araba sürme gibi etkinlikler sırasında hem açık hem örtülü hafızanın birlikte çalışmaları şarttır.
Öğrenme sırasında bilgi alındığında iki temel fonksiyon gerçekleşir: 1) eğer yeni bir bilgiyse gelen uyarana yeterli dikkat verildiğinde öğrenme başlar, 2) bilinen bir bilgiyse hafıza çalışır. Bilişsel psikoloji bu süreci yapılandırmacılık olarak isimlendirmektedir; öğrenci kendi bilgi temelinde yapılandırır. Öğrenci gerçekten bir şey öğrendiğinde hafıza süreci bir yerde değildir, beynin farklı alanlarında gerçekleşir. Açık hafıza için serabral korteksin temporal lobu ve hippokampüs gerekmektedir. Örtülü hafıza, motor becerileri gerektirdiğinden bu türlü belli beceriler için gerekli özel duyusal ve motor sistemlerinde dağılmıştır.