Plasticitat neuronal, la capacitat que fa possibles l'aprenentatge, la memòria i els records

L'ésser humà ha demostrat una sorprenent capacitat per ajustar-se a entorns canviants. Aquesta habilitat no és només física: aprendre i recordar són processos que transformen literalment el nostre cervell. En aquest article, que s'ha extret del 14è Informe FAROS, explorem com la plasticitat neuronal fa possible l'aprenentatge, la memòria i els records que donen sentit a la nostra experiència.

L'aprenentatge

L'aprenentatge és el procés de modificació de la conducta per adaptar-se a les condicions variables i impredictibles del medi i sobreviure. Com més canviant sigui l'ambient, més flexible ha de ser la conducta. L'adaptabilitat de l'ésser humà és considerable, ja que és capaç de sobreviure als entorns més diversos. El seu hàbitat abraça totes les latituds, del Pol Nord a l'Equador, i la seva versatilitat li permet idear mil maneres de subsistir que s'expressen en una cultura variada i riquíssima en matisos.

Distribució de la densitat de població humana mundial. Font: Wikimedia Commons

Aquesta pluralitat de la conducta humana reflecteix la plasticitat de les neurones del sistema nerviós. A més plasticitat, més possibilitat d'aprenentatge, doncs aprendre comporta un canvi perdurable de la conducta provocat per l'experiència.

Alhora, la conducta apresa necessita ser emmagatzemada al sistema nerviós: compon la memòria de l'individu, donant a la seva vida un sentit de continuïtat. No hi ha aprenentatge sense memòria ni memòria sense aprenentatge.
 

L'aprenentatge i la memòria suposen modificacions en el funcionament del sistema nerviós, que van des de noves connexions entre unes quantes neurones fins a ajustaments d'àmplies àrees corticals. Implica, doncs, una remodelació estructural (anatòmica) de les neurones i les xarxes que formen el cervell, que és possible gràcies a la seva capacitat plàstica.

La plasticitat neuronal –plasticitat cerebral o neuroplasticitat– permet reformar la configuració del cervell perquè el funcionament difereixi del previ a l'experiència que causa el reajustament.
 

Un estímul de la intensitat adequada, que es reitera prou, augmenta la quantitat de les ramificacions dendrítiques (les que reben l'estímul) de la neurona en poc temps. Per això, després de l'estimulació dels receptors de la membrana neuronal, s'activen mecanismes genètics i moleculars complexos que en provoquen la modificació i la del mateix esquelet cel·lular, tal com es pot veure a continuació:
 

Mecanismes moleculars de la plasticitat sinàptica. Font: modificat de Lamprecht, R., & LeDoux, J. (2004). Structural plasticity and memory. Nature reviews. Neuroscience, 5(1), 45-54.

La memòria

En tan sols uns minuts, l'aprenentatge canvia la morfologia del sistema nerviós, augmenta les espines dendrítiques de les neurones; no obstant, la formació de la memòria no és tan instantània. La retenció d'una nova informació requereix, almenys, la memòria a curt termini i la memòria a llarg termini.

• La memòria a curt termini és immediata, fràgil i transitòria. Serveix per manejar poca informació durant poc temps; per exemple, el número de la loteria mentre es comprova si està premiat. Gestiona la informació acabada de percebre, però si s'atén una altra cosa mentre es busca el número caldrà tornar a mirar el bitllet per recordar-lo, perquè la memòria a curt termini és molt vulnerable a les interferències. Després de verificar que no està premiat, s'oblida, llevat que es jugui al mateix número una vegada i una altra, llavors a base de repetir l'experiència els canvis neuronals produïts per la memòria a curt termini es consoliden per fer-se estructurals i constituir el suport físic de la memòria a llarg termini.

   

• La memòria a llarg termini és duradora, estable i resistent a les interferències. Permet emmagatzemar molta informació durant molt de temps. Conserva els records que donen a la persona sentit de permanència, com els fets del passat, el lloc on viu, l'idioma que parla o els coneixements culturals i tècnics per desenvolupar-se en el dia a dia.

Per aprendre cal que la informació que administra el sistema de memòria a curt termini es repeteixi i generi els canvis neuronals precisos per emmagatzemar-la. Així es consolida la memòria. Com més vegades rememorarem la informació guardada, més estabilitat tindrà allò après. L'evocació del que és assimilat són els records.
 

Els records

Hi ha records que sorgeixen de manera automàtica. Per exemple, un sabor que s'associa a una persona –el del bullit de l'àvia–, o una olor a una època de l'any –el de castanyes rostides al novembre–. També hi ha accions que es tornen automàtiques –com nedar, anar amb bicicleta o conduir un cotxe–, que s'executen de manera mecànica un cop apreses. Aquesta és una forma daprenentatge sensoriomotor que extreu de la memòria rutines inconscients, difícils de verbalitzar, i que es coneix com a aprenentatge, memòria o records implícits. Serveix per fer coses.

En canvi, d'altres són explícits: només de manera deliberada i conscient es recorda la data del descobriment d'Amèrica i la capital d'Islàndia –memòria semàntica– o es reviu la celebració del Nadal del 2020 –memòria episòdica–. Se'n diu també memòria declarativa perquè els aprenentatges es poden explicar de paraula o per escrit. Serveix per saber coses.
 

La memòria implícita és fidel, rígida i duradora. És la forma més antiga d'aprenentatge i comú a altres animals a més de l'Homo Sapiens. Radica a les regions encefàliques que processen informació sensorial, motora i emocional –la neocorça, el neoestriat, el cerebel o l'amígdala–. S'adquireix de manera progressiva i es perfecciona amb la pràctica. Serveix per a la situació concreta en què es va aprendre –per exemple, copejar una pilota amb una raqueta requereix habilitats diferents que per llançar-la en un partit de bàsquet–. Mentre que la memòria explícita necessita menys repeticions i és útil en situacions i maneres diferents de l'aprenentatge original. És una memòria més evolucionada, dexpressió flexible, adaptable i canviant. Depèn del sistema de l'hipocamp i es basa en informació distribuïda per àmplies regions cerebrals 

Com s'aprecia a la imatge, la neurona de l'hipocamp (blau) rep sinapsis excitatòries (violeta). Ambdues memòries, aprenentatges o records s'influeixen mútuament, de manera que les inconscients (implícites) es modifiquen i afinen per la memòria conscient (explícita) que, alhora, utilitza la informació de la implícita per formar-se.

Font: 2013 Nikon Small World winners — Dr. Kieran Boyle; University of Glasgow, Institute of Neuroscience and Psychology.

Molts aprenentatges són inicialment conscients i explícits per, a través de la pràctica i la repetició, fer-se implícits i automàtics. Per exemple, durant l'adquisició de la marxa, el nen és conscient de cada moviment i ha d'evocar les experiències anteriors per aconseguir caminar de manera autònoma i amb la repetició es fa inconscient. Passa el mateix amb la parla, la pinça manual o el control d'esfínters. El més habitual és que ambdós tipus de memòria interactuïn i es recolzin durant els aprenentatges.

L'aprenentatge i la memòria no només són funcions biològiques: són els pilars de la nostra identitat, cultura i evolució. Cada experiència deixa una empremta al nostre sistema nerviós, modelant qui som i com ens relacionem amb el món. Comprendre aquests processos permet valorar més profundament el poder de l'educació, la pràctica i la repetició en la construcció d'una vida plena i conscient.

Imatge de portada de Freepik