نوروفیزیولوژی یادگیری
یادگیری فرآیندی است که به موجودات عالی همچون پریمات‌ها (پستانداران عالی همچون دلفین، شامپانزه و انسان) این امکان را می‌دهد تا با استفاده از آن، روند زندگی خود را بهبود بخشیده و در راستای حفظ بقا عملکرد بهتری داشته باشند.
ما انسان‌ها به عنوان زیرمجموعه‌ای از پریمات‌ها به دلیل داشتن سیستم عصبی بسیار پیشرفته از همان بدو تولد فرآیند یادگیری را آغاز می‌کنیم. به طوری که مغز ما به سرعت اطلاعات ورودی را از حواس شش‌گانه دریافت کرده و آن‌ها را به صورت فوق‌العاده منظمی در حافظه‌ی خود ذخیره می‌کند. این اطلاعات ذخیره شده پایه و اساس یادگیری ما را تشکیل می‌دهند و بعد از آنکه بارها و بارها تکرار شدند، موجب بروز عملکردهای عالی توسط ما می‌شود. به این فرآیند، یادگیری می‌گویند.
شاید به میان آوردن اسم حافظه در مطلبی که مربوط به یادگیری است، برایتان جالب باشد در این صورت توصیه می‌کنم قبل از خواندن این مطلب نگاهی به مقاله‌ی حافظه بیاندازید.
بیشتر بخوانید: حافظه‌ی انسان، ظرفی که پُر نمی‌شود
مغز انسان پیچیده ترین ارگان زیستی جهان است. مغز می‌تواند کارهای خارق‌العاده‌ای همچون یادگیریِ بدون فراموشی انجام دهد.
همانطور که می‌دانیم، مغز مسئول تفکر، یادگیری و حافظه‌ی ما است. پس بنابراین اگر می‌خواهیم فرآیند یادگیری را درک کنیم، باید در ابتدا مقدمات علوم اعصاب را فرا بگیریم.
یادآوری: مغز شما، اعمالی همچون فکر کردن، صحبت کردن، احساس کردن، دیدن، شنیدن، به خاطر سپردن اطلاعات، راه رفتن و خیلی از موارد دیگر را کنترل می‌کند.
اینکه چگونه یادگیری در مغز اتفاق می‌افتد هنوز کاملاً درک نشده است. با این حال، عصب شناسان و روانشناسان شناختی ایده بسیار خوبی در مورد نحوه عملکرد فرآیندهای اصلی یادگیری دارند. نکته اصلی این است که وقتی چیز جدیدی یاد می‌گیریم، مغز ما به معنای واقعی کلمه تغییر می‌کند. یعنی سلول‌های مغز ما از نظر فیزیکی و شیمیایی تغییر کرده‌اند. وقتی چیزی را که قبلا یاد گرفته بودیم به یاد می آوریم، آن تغییرات در مغز دوباره فعال می شوند.
نکته: همه چیز مربوط به ارتباطات و سیناپس‌های درون مغز می‌شود.
حافظه چیست؟
قبل از اینکه به کاوش در سلول‌ها و ارتباطات مغزی ادامه دهیم، مهم است که در مورد حافظه صحبت کنیم. حافظه را می‌توان به عنوان فرآیند دریافت اطلاعات از دنیای بیرون، ذخیره آن در مغز و بعداً یادآوری اطلاعات برای پاسخ به یک کار، حل یک مشکل، تصمیم‌گیری و سایر پاسخ‌ها تعریف کرد. 4مرحله اساسی در پردازش حافظه وجود دارد:
- رمزگذاری
- تثبیت
- بازیابی
- تثبیت مجدد
مرحله‌ی اول پردازش حافظه: رمزگذاری
اولین قدم برای یادگیری شامل درک چیزهایی است که در اطراف ما اتفاق می‌افتد. این یک فرآیند انتخابی است، زیرا ثبت هر چیزی که همیشه اتفاق می‌افتد برای ما غیرممکن است. برخی از عواملی که رمزگذاری را تسهیل می‌کنند عبارتند از محتوای احساسی، تازگی، سطح توجه و …
برای درک بهتر مفهوم رمزگذاری در فرآیند یادگیری به مثال زیر توجه فرمایید:
در قسمت بالا گفتیم که ثبت هر چیزی که همیشه اتفاق می‌افتد و یا اهمیت بسیار کمتری دارد غیرممکن است و باید برای ایجاد رمزگذاری، اطلاعات حسی ورودی شامل یکسری ویژگی‌هایی مانند تازگی، احساسی و… باشد.
حال با توجه به این تفاسیر فرض کنید که در صبح روز یکم تیرماه مانند همیشه به سرکارتان می‌روید. در مسیر شاید بیش از 100 ماشین و بیش از 300 چهره ببینید. آیا وقتی به محل کارتان رسیدید شماره پلاک ماشین‌ها را به خاطر دارید؟ یا چهره و لباس افراد را می‌توانید مجسم کنید؟ پاسخ به این سوال یک نه قاطع! است.
اما در صورتی که یک انفجار، یک تصادف بسیار وحشتناک یا یک کارنوال شادی بزرگ در مسیر ببینید تا ابد نه تنها روز یکم تیر را فراموش نخواهید کرد بلکه تمامی جزئیات صحنه‌ها را نیز به خاطر خواهید داشت. پس رمزی که در مغز شما شکل می‌گیرد در اصل یک خاطره‌ی ماندگار است که در حافظه‌ی شما ذخیره می‌شود.
توجه: مبحث حافظه و یادگیری مطلقا از یکدیگر مجزا نیستند.
مرحله دوم پردازش حافظه: تثبیت
پس از رمزگذاری یک رویداد، این اطلاعات از طریق تغییرات اتصالات مغزی، ممکن است با سایر ورودی‌های حسی ادغام شود. که این مرحله آغازی بر تثبیت اطلاعات است.
مرحله سوم پردازش حافظه: بازیابی
وقتی اطلاعاتی را در حافظه‌ی خود ذخیره می‌کنیم، باید برای به یاد آوردن آن و ایجاد پاسخ مناسب، به حافظه‌ی خود دسترسی داشته باشیم یا به عبارت دیگر آن را بازیابی کنیم.
مرحله چهارم پردازش حافظه: تثبیت مجدد
هر بار که ما اطلاعات را بازیابی می‌کنیم، آن اطلاعات مستعد تغییرات بیشتر می‌شود. این فرآیند می‌تواند خاطرات را ضعیف‌تر یا قوی‌تر کند.
چه زمانی می‌گوییم که یادگرفتیم؟
در قسمت بالا اشاراتی به کارکرد حافظه‌ی انسان داشتیم. اما درباره‌ی درک کردن و یادگیری بر پایه‌ی تسلط حرفی نزدیم. در این بخش می‌خواهیم به این موضوع بپردازیم که چگونه یادگیری انجام می‌شود؟
فرآیند یادگیری دارای مراحل مختلف است:
- به خاطر سپردن (حفظ کردن)
- تشخیص دادن
- درک کردن
- تسلط (یادگیری)
یک مدل بسیار خوب برای درک قدم به قدمِ فرآیند یادگیری، مدلی است که دکتر افرات فورست ارائه کرده است. در این مدل، او توضیح می‌دهد که چگونه از به خاطر سپردن چیزی که قبلاً دیده‌ایم (مثلا یک لغت) به تسلط مناسب بر آن دانش می‌رسیم.
تشخیص دادن
در مرحله بعد از حافظه، می‌توانیم به سادگی یک چیز قدیمی را از چیز جدید متمایز کنیم. مثل این است که دانش‌آموزان می‌توانند فهرستی از نام پادشاهانی که قبلاً مطالعه کرده‌اند، تشخیص دهند. این بدان معنا نیست که آن‌ها واقعاً اطلاعات مربوط به آن شخصیت‌های تاریخی را به خاطر می‌آورند، بلکه دانش‌آموزان به سادگی نام را تشخیص می‌دهند.
درک کردن
مرحله بعدی، درک یک اطلاعات، یعنی معنا بخشیدن به آن است. برای انجام این کار، دانش‌آموزان باید دانش جدید را به چیزی که قبلاً تسلط دارند پیوند دهند. به عنوان مثال، ما می‌توانیم یک کلمه را در زبان دیگری تشخیص دهیم، اما آن را فقط زمانی می‌فهمیم که بتوانیم معنای آن را با کلمه‌ای در زبان مادری که از قبل به آن تسلط داریم، مرتبط کنیم.
یادگیری (تسلط)
اما حتی زمانی که معنای چیزی را درک می کنیم، باز هم تضمینی وجود ندارد که آن را برای مدت طولانی به خاطر بسپاریم. برای رفتن از درک به تسلط، باید از دانشی که کسب کرده‌ایم بارها و بارها استفاده کنیم.
بیایید به مثال یادگیری یک زبان جدید برگردیم. اگر از فردی مسلط به زبان دوم بپرسید که چگونه توانسته آن را یاد بگیرد. احتمالاً به شما خواهد گفت که در کشوری با آن زبان زندگی می‌کرده است، یا کسی را می‌شناخته که با او صحبت کند و…
حال اگر آن فرد فقط با گوش دادن به یک صدا تمرین می‌کرد، نتایج به اندازه زمانی که وی در محیط قرار داشته یا با شخصی به طور مداوم صحبت کرده است، مطلوب نمی‌بود.
نظریه‌ی بار شناختی
حافظه‌ی کاری ما همانند رم کامپیوتر، از نظر حجمی که می‌تواند پردازش کند دارای محدودیت است. به همین دلیل در نظریه‌ی بار شناختی (Cognitive load theory)، حافظه‌ی کاری را مانند یک جعبه کفش در نظر می‌گیرند که دارای گنجایش محدودی است.
همانطور که از مطلب حافظه‌ی انسان به یاد دارید، حافظه‌ی کاری به عنوان دروازه‌ی اصلی حافظه‌ی انسان تلقی می‌شد. یعنی اطلاعات ورودی ابتدا به حافظه‌ی کاری ورود کرده و بعد از آن، مراحل دیگری را طی می‌کردند. با دانستن این نکته متوجه خواهیم شد که اگر اطلاعات ورودی جهت تثبیت در حافظه به مقدار زیادی باشد، جعبه کفش به مقدار زیادی پُر شده و دیگر فضایی جهت پردازش باقی نمی‌ماند. به طور مثال: اگر یک معلم در یک جلسه 2 فصل سنگین از کتاب بیولوژی کمپبل را تدریس کند، در این صورت دانش‌آموزان با حجم زیادی از مطالب جدید روبرو می‌شوند و همین امر موجب پایین آمدن سطح پردازش آنان می‌شود.
از طرف دیگر وقتی اطلاعات ورودی جهت تثبیت در حافظه و یادگیری کم باشد، آن‌گاه فضای بیشتری در جعبه کفش خواهیم داشت و پردازش اطلاعات جدید توسط حافظه‌ی کاری راحت‌تر و با سرعت بیشتری صورت خواهد گرفت.
نکته: فرآیندی که در بالا توضیح داده شد ربطی به زمان بعد از یادگیری ندارد. یعنی اگر شما اطلاعات زیادی را یادگرفته باشید و به آن تسلط داشته باشید دیگر مسئله‌ی حجم اطلاعات مطرح نخواهد بود و پردازش اطلاعات تثبیت شده با سرعت بالایی در مغز انجام می‌شود.
ارتباط تحقیقات آکادمیک با تمرین کلاسی
بسیاری از محققان تلاش کرده‌اند یافته‌های علوم شناختی را به تمرین روزمره در کلاس درس مرتبط کنند. در همین خصوص 2 مقاله تاثیرگذار به نام‌های زیر نیز منتشر شده است:
1- اصول آموزش روزنشاین (Rosenshine’s Principles of Instruction)
https://www.aft.org/sites/default/files/periodicals/Rosenshine.pdf
2- استراتژی‌های دانلوسکی برای تقویت یادگیری (Dunlosky’s Strategies to boost learning)
https://www.aft.org/sites/default/files/periodicals/dunlosky.pdf
یادگیری از دیدگاه نوروبیولوژی
همانطور که تا به اینجا آموختیم، فرآیند یادگیری ارتباط تنگاتنگی با حافظه دارد. از طرفی تشکیلات حافظه توسط اتصالات سیناپسی سازماندهی می‌شود. پس در همین ابتدا نتیجه می‌گیریم که اگر بخواهیم فرآیند یادگیری را از دیدگاه نوروبیولوژی بررسی کنیم، باید به چگونگی و نحوه‌ی برقراری سیناپس‌ها بپردازیم.
نگاهی بر سیناپس
به اتصال میان نورون‌ها سیناپس می‌گویند. این اتصالات به 2 صورت الکتریکی و شیمیایی بوده و انعطاف‌پذیر هستند.
وقتی یک مسیر عصبی یا همان سیناپس بین سلول‌ها برقرار می‌شود، نشان‌دهنده‌ی ارتباط منسجم و پایداری است که عملی را اصطلاحا کُد می‌کند.
ایجاد مسیرهای سیناپسی
برای تشکیل یک مسیر عصبی باید ابتدا یک زائده سیتوپلاسمی از نورونی به سمت نورون دیگر برود و با آن سیناپس برقرار کند. به همین منظور نورون‌ها اصطلاحا به سمت یکدیگر شلیک می‌کنند و بعد از آنکه تعداد زیادی شلیک انجام شد، به یکدیگر متصل می‌شوند.
در همین رابطه، متخصصین علوم اعصاب جمله‌ی معروفی را در ارتباط با نورون‌ها بیان می‌کنند:
Fire together, wire together
(نورون‌ها به سوی یکدیگر پیام می‌فرستند و در نهایت با هم سیناپس برقرار می‌کنند)
تتانوس عصبی
بعد از آنکه مسیرهای عصبی شکل گرفت (عصب‌زایی انجام شد)، برای تثبیت این مسیرها نیاز است که پایانه‌های عصبی تقویت شوند. در این صورت نیاز است که پتانسیل‌های عمل زیادی برای فعال نگه داشتن این مسیر اتفاق بیفتد. در این هنگام می‌گوییم که تتانوس عصبی رخ داده است.
نکته: موقعی که چیزی را تکرار و تمرین می‌کنیم، تتانوس عصبی در حال رخ دادن است.
بیشتر بخوانید: پتانسیل عمل ، زبان گفت‌وگوی سیستم عصبی + ویدئو
جمع بندی
در این مطلب آموختیم که مغز ما از طریق تغییرات فیزیکی و شیمایی در اتصالات سلولی فرآیند یادگیری و حافظه را انجام می‌دهد. به طوری که هرچقدر ارتباطات نورونی (سیناپس) بیشتر و قوی‌تری داشته باشیم، به تسلط و یادگیری نزدیک‌تر هستیم. و این امر میسر نمی‌شود جز تمرین و تکرار و تکرار و تکرار.
مطلب بسیار مفیدی بود. خیلی ممنون
واقعا مطلب نوروفیزیولوژی یادگیری عالی بود.
من نمیدونستم همچین مکانیسم پیچیده ای داره