Neurovedy dnes skúmajú mozog na viacerých úrovniach - od molekulových mechanizmov a jednotlivých neurónov až po komplexné procesy učenia, pamäti, vedomia, správania a interakcie s imunitným systémom. Moderné zobrazovacie a experimentálne metódy umožňujú sledovať, ako sa mozog mení počas života, ako vznikajú spomienky, ako emócie ovplyvňujú učenie a čo sa deje pri neurologických či duševných ochoreniach.
Najvýraznejším poznatkom modernej neurovedy je, že mozog nie je nemenný orgán. Dokáže sa prispôsobovať skúsenostiam, tréningu, pohybu, spánku, stresu aj sociálnym vzťahom, hoci tieto zmeny si vyžadujú čas, opakovanie, pozornosť a úsilie. Súčasný výskum zároveň ukazuje, že mozog sa neučí podľa jediného pravidla, ale využíva viacero mechanizmov naraz.
Čo skúmajú neurovedy
Neurovedy sú interdisciplinárnym odvetvím, ktoré študuje molekulové zloženie, štruktúru, funkciu, vývoj, biochémiu, imunológiu, fyziológiu a patológiu nervového systému a mozgu. Odvetvie zahrňuje aj štúdium biologickej podstaty správania, vnímania, pamäti a učenia.
Neurovedy sa v priebehu posledných desaťročí vyprofilovali na jednu z najdynamickejších disciplín v oblasti biomedicínskych vied. Ich cieľom je rozširovanie poznatkov o stavbe, funkciách a mechanizmoch činnosti nervového systému a pre tento účel využívajú všetky metódy súčasného biologického výskumu.
Neurovedy študujú nervový systém na viacerých úrovniach, od molekulovej úrovne cez bunkovú úroveň (jednotlivé neuróny), úroveň relatívne malých zoskupení neurónov, väčších subsystémov (napr. pre vizuálne vnímanie), až k veľkým systémom ako napr. mozoček a na najvyššej úrovni študujú nervový systém ako celok ako aj na úrovni interakcií nervového systému s imunitným systémom (neuroimunológia) vytvárajúcim spolu jeden superinformačný systém.
Hlavné oblasti neurovied
- Bunkové a molekulové neurovedy využívajú metódy a poznatky genetiky, molekulovej biológie, biochémie a imunológie na pochopenie funkcií nervového systému.
- Vývojové neurovedy študujú spôsoby vzniku a organizácie nervového systému derivovaného z ektodermu v dospelých jedincoch.
- Kognitívne neurovedy a systémové neurovedy sa zaoberajú objasnením vzťahu medzi vedomím a mozgom.
- Neuroimunológia študuje interakciu nervového systému s imunitným, ktoré spolu vytvárajú superinformačný systém.
- Neurobiológia ochorení sa venuje pochopeniu patofyziológie chorôb asociovaných s nervovým systémom a ich liečením.
Neurovedy sa zaoberajú štruktúrou, funkciou, vývojom, genetikou, biochémiou, fyziológiou, farmakológiou, a patológiou nervového systému. Súčasťou neurovied je aj štúdium správania sa a učenia.
Biologické štúdium CNS je interdisciplinárne a zahŕňa rôzne úrovne od molekulovej, cez bunkovú (jednotlivé neuróny), úroveň relatívne malých sústav neurónov, cez rozsiahlejšie podsystémy (napríklad vizuálny systém), až po veľké systémy ako je mozgová kôra alebo mozoček. Na najvyššej úrovni sa študuje nervový systém ako celok.
Metódy skúmania mozgu
Výskum v oblasti neurovied v posledných desaťročiach poskočil na doposiaľ nevídanú métu, v ktorej sa doteraz odvažovali pohybovať skôr filozofi ako vedci. Vďaka moderným technológiám a novým vedeckým metódam ako napríklad funkčná magnetická rezonancia (MRI), transkraniálna magnetická stimulácia (TMS) či magnetická cefalografia (MEG) dokážeme mapovať rôznorodé procesy, ktoré sa v mozgu odohrávajú a vypovedať o ňom viac než kedykoľvek predtým.
Preto sa v súčasnosti môžeme obracať na neurovedcov nielen kvôli vysvetleniu základného fyziologického fungovania neurálnej sústavy, ale aj kvôli objasneniu zákonitostí ľudského poznávania.
V posledných rokoch umožnili pokroky v zobrazovacích metódach mozgu sledovať tieto zmeny priamo u žijúcich ľudí. Výskum ukazuje, že učenie mení vzorce mozgovej aktivity aj prepojenia medzi jednotlivými oblasťami mozgu počas celého života.
Neuroplasticita: mozog sa mení počas celého života
Nové poznatky odhaľujú, že mozog sa dokáže adaptovať po celý život. Táto schopnosť, známa ako neuroplasticita, mení chápanie toho, ako si pamätáme, učíme sa alebo ako sa zotavujeme po úrazoch.
Učenie, emócie, pohyb, stres aj sociálne vzťahy. To všetko fyzicky mení štruktúru ľudského mozgu. Po väčšinu 20. storočia vedci verili, že mozog dospelého človeka je do veľkej miery nemenný.
Podľa tejto predstavy sa mozog vyvíjal počas detstva, v mladom dospelom veku sa jeho vývin ustálil a potom už po zvyšok života odolával významnejším zmenám. Dnes je však neuroplasticita - schopnosť mozgu meniť svoju štruktúru a fungovanie v reakcii na skúsenosti - základným pojmom modernej neurovedy.
Vieme, že mozog sa dokáže meniť počas celého života, no tieto zmeny majú svoje hranice: neprebiehajú okamžite ani bez námahy. Neuroplasticita mení pohľad na mozog. Už ho nechápeme ani ako úplne rigidný orgán, ani ako nekonečne tvárny, ale ako živý systém, ktorý sa formuje skúsenosťami, úsilím a časom.
Hebbovo učenie a posilňovanie synapsií
Korene tohto poznania siahajú do polovice 20. storočia. V roku 1949 psychológ Donald Hebb navrhol, že spojenia medzi nervovými bunkami mozgu sa posilňujú, keď sa aktivujú opakovane a súčasne.
Tento princíp sa neskôr stal známym ako Hebbovo učenie. V tom čase sa však predpokladalo, že Hebbove myšlienky sa týkajú najmä vývinu v detstve. Mozog dospelého človeka bol stále považovaný za relatívne nemenný.
Tento názor sa postupne ukázal ako nesprávny. Od konca 20. storočia začali štúdie dokazovať, že aj mozog dospelých sa dokáže reorganizovať. Napríklad v reakcii na učenie, zmeny zmyslového vnímania či fyzické poranenie.
Ako neuroplasticita funguje na úrovni neurónov
Neuroplasticita zahŕňa predovšetkým zmeny v tom, ako medzi sebou komunikujú existujúce mozgové bunky. Keď sa učíme novú zručnosť, posilňujú sa konkrétne synapsie - drobné spojenia, cez ktoré si neuróny odovzdávajú signály.
Tieto spojenia sa stávajú účinnejšími a spoľahlivejšími. Zároveň sa lepšie organizujú celé nervové siete, teda skupiny neurónov, ktoré spolupracujú, a zlepšuje sa komunikácia medzi mozgovými oblasťami zapojenými do danej činnosti.
Na bunkovej úrovni zahŕňa neuroplasticita zmeny v štruktúre synapsií, v uvoľňovaní chemických prenášačov signálov, takzvaných neurotransmiterov, aj v citlivosti receptorov, ktoré tieto signály prijímajú. Inými slovami, mení sa spôsob, ako neuróny medzi sebou komunikujú.
Výskum v oblasti neurovied v posledných desaťročiach poskočil na doposiaľ nevídanú métu, v ktorej sa doteraz odvažovali pohybovať skôr filozofi ako vedci. Vďaka moderným technológiám a novým vedeckým metódam ako napríklad funkčná magnetická rezonancia (MRI), transkraniálna magnetická stimulácia (TMS) či magnetická cefalografia (MEG) dokážeme mapovať rôznorodé procesy, ktoré sa v mozgu odohrávajú a vypovedať o ňom viac než kedykoľvek predtým.
Neurogenéza v dospelom mozgu
V niektorých oblastiach mozgu dospelého človeka, najmä v hipokampe, ktorý zohráva kľúčovú úlohu v pamäti, dochádza k obmedzenej neurogenéze, teda k tvorbe nových neurónov. Tento proces ovplyvňujú faktory, ako sú stres, spánok či fyzická aktivita, no jeho význam u ľudí je stále predmetom vedeckých diskusií.
Neurovedci dlho verili, že sa človek narodí so všetkými neurónmi, ktoré bude mať počas života. Dôkazy sa však postupne hromadili v prospech možnosti, že dospelí môžu vytvárať nové neuróny, čo je proces nazývaný neurogenéza.
Doteraz boli dôkazy prevažne nepriamé a kontroverzné. Výskumníci však objavili novovzniknuté neuróny a prekurzorové bunky, z ktorých vznikli, v mozgoch dospelých ľudí, pričom niektorí mali až 78 rokov.
Čo posilňuje a oslabuje plasticitu mozgu
Prebieha stále v rámci biologických limitov, ktoré ovplyvňuje vek, genetika, predchádzajúce skúsenosti a celkový stav mozgu. Kľúčové je, že neuroplasticita je závislá od skúseností.
Mozog sa najspoľahlivejšie mení vtedy, keď sa opakovane a cielene venujeme činnostiam, ktoré si vyžadujú pozornosť, úsilie a spätnú väzbu. Pasívne prijímanie informácií má na zmeny v mozgu oveľa menší vplyv.
Tréning a kognitívne výzvy
Keď sa opakovane púšťame do úloh, ktoré nás nútia prekračovať komfortnú zónu, mozog reaguje. Mení sa nielen jeho aktivita, ale aj samotná štruktúra nervových spojení.
A to dokonca aj u starších ľudí. Mozog sa učí tým, že ho pravidelne zamestnávame.
Pohyb ako stimul pre mozog
Fyzická aktivita, najmä aeróbny pohyb, patrí medzi najsilnejších podporovateľov mozgovej plasticity. Zvyšuje hladinu mozgového neurotrofického faktora (BDNF), ktorý pomáha neurónom prežiť a posilňuje spojenia medzi nimi.
Ľudia, ktorí sa pravidelne hýbu, sa zvyčajne lepšie učia, majú lepšiu pamäť a zdravší mozog.
Spánok a upevňovanie pamäti
Počas hlbokého spánku mozog triedi informácie: dôležité nervové spojenia posilňuje, menej užitočné oslabuje. Tento proces je kľúčový pri učení, pamäti aj zvládaní emócií, čo opakovane potvrdzujú neurovedecké štúdie.
Stres a jeho vplyv na plasticitu
Dlhodobý stres môže mozgovú plasticitu výrazne narušiť. Ustavičné pôsobenie stresových hormónov oslabuje nervové siete v oblastiach spojených s pamäťou a zároveň zvyšuje citlivosť systémov spracúvajúcich hrozby.
Výsledkom je horšia schopnosť učiť sa a prispôsobovať novým situáciám. Neuroplasticita preto nie je automaticky prospešná: mozog sa prispôsobuje tomu, čo opakujeme, bez ohľadu na to, či je to pre nás zdravé alebo škodlivé.
Keď neuroplasticita pôsobí proti človeku
Jedným z najdôležitejších a často nepochopených aspektov neuroplasticity je to, že je hodnotovo neutrálna. Mozog sa prispôsobuje opakovaným skúsenostiam bez ohľadu na to, či sú pre nás prospešné alebo škodlivé.
To pomáha vysvetliť, prečo sa stavy ako chronická bolesť, úzkostné poruchy či závislosť dokážu samy posilňovať (stať sa samoregulačnými). Opakovanými vzorcami myslenia, prežívania alebo správania sa mozog učí reakciám, ktoré sú síce nefunkčné, ale časom veľmi hlboko zakorenené.
Tento jav sa nazýva maladaptívna plasticita. Dobrou správou však je, že tú istú plasticitu možno cielene využiť aj na zotavenie.
Psychologické terapie, napríklad kognitívno-behaviorálna terapia, sú spojené s merateľnými zmenami v mozgovej aktivite a prepojeniach, najmä v sieťach zodpovedných za reguláciu emócií.
Rovnaké princípy využíva aj rehabilitácia po mozgovej príhode alebo poranení mozgu, kde sa pomocou opakovanej, cielenej praxe učí mozog kompenzovať poškodené oblasti.
Učenie, inteligencia a rozvojový prístup
Napriek mnohým presvedčeniam z minulosti, výskum neurovied dnes potvrdzuje, že inteligencia človeka nie je nemenná a aj keď je podmienená geneticky, môžeme ju ovplyvniť.
Podľa Dr. Martina Jana Stránskeho pôsobiaceho na Yale University a na Poliklinike Národní v Prahe mozog pripomína obrovskú knižnicu, ktorá má vyše 70 oddelení s rôznymi špecializáciami. Všetky myšlienky - knihy sú v nej dôsledne katalogizované.
Napriek tomu je potrebné v knižnici neustále udržiavať poriadok a knihy v policiach opätovne reorganizovať, aj na základe toho, aké nové do knižnice pribudnú, alebo sa stratia. Takýmto spôsobom sa knižnica neustále rozrastá.
To znamená, že mozog je schopný „učiť sa“ takmer neobmedzene a počas celého nášho života, a to vďaka jeho jedinečnej schopnosti zvanej plasticita, ktorá spočíva v neustálom vytváraní nových prepojení medzi neurónmi ako reakcie na nové podnety, zážitky a prežívanie.
V dôsledku toho rastie pri každom učení sa naša inteligencia, a tiež sa náš mozog mení na biochemickej a štrukturálnej úrovni. Podľa Charlesa Limba je práve preto „implicitným cieľom vzdelávania meniť mozog vylepšovaním jeho základne poznatkov a facilitovaním jeho mentálnych procesov.“
Nejde len o to, čo žiakov učíme, ale ako ich učíme. Ak učiteľ ovláda základné poznatky o fungovaní ľudského mozgu, môže pomôcť rozvíjať inteligenciu všetkým žiakom - dokonca aj tým, ktorí sú označovaní za problémových či menej inteligentných.
Význam nastavenia mysle
Tak ako pri všetkých iných činnostiach, aj pri učení je najdôležitejší postoj. To, ako sa žiak stavia k procesu učenia, rozhoduje o tom, ako sa mu v procese bude dariť.
Psychologička Carol Dweck vo svojej prednáške „The power of believing that you can improve“ spomína na strednú školu v Chicagu, kde dostávajú žiaci v prípade nesplneného predmetu alebo skúšky namiesto nedostatočnej známku „zatiaľ nie“.
Akokoľvek čudne nám to môže znieť, podľa nej je toto dobrý príklad, ako možno v žiakoch podnietiť tzv. rozvojový prístup k učeniu sa, ktorý je veľmi dôležitý pre prekonanie a nezľaknutie sa ťažších výziev.
„Zisťujeme, že už samotné slová „zatiaľ“, resp. „zatiaľ nie“, deťom dodávajú viac sebavedomia, ukazujú im cestu do budúcnosti, čím napomáhajú ich väčšej vytrvalosti. Dokážeme tak meniť aj prístup študentov.“
Túto hypotézu následne viackrát testovali na vyše tisícke študentov, z ktorých mnohí boli v školách označovaní ako problémoví. Ukázalo sa, že študenti, ktorí si neosvojili tento rozvojový prístup a vnímali ťažké úlohy tragicky ako neprekonateľné prekážky dokazujúce ich hlúposť, naďalej vykazovali zhoršujúce sa známky.
Avšak známky študentov, ktorí sa naučili myslieť rozvojovo a verili tomu, že majú pred sebou výzvu, na základe ktorej môžu rozvinúť svoje schopnosti, sa naopak prudko zlepšili.
Dwecková opisuje výsledok testovania takto: „Predtým sa kvôli úsiliu a prekážkam cítili byť hlúpi a chceli sa vzdať, ale teraz si ich neuróny vďaka úsiliu a prekážkam vytvárajú nové, silnejšie prepojenia. Vtedy sa rozvíja ich inteligencia.“
Ako podporovať učenie
„Po prvé, začnime chváliť s rozumom, a nechváľme inteligenciu alebo talent. To nefunguje. Chváľme skôr postup, ktorý deti používajú: ich úsilie, ich stratégie, ich sústredenie, ich vytrvalosť, ich zlepšovanie sa.
Toto chválenie postupu vytvára odvážne a flexibilné deti.“ Ďalším odporúčaným krokom, ktorým môžeme žiakom pomôcť osvojiť si rastové vnímanie, je oboznámiť ich s poznatkami o fungovaní ich mozgu.
„Zistila som, že keď žiaci rozumejú, ako sa ich mozgy učia, sú motivovaní konať. Obzvlášť v prípade, že sa žiaci nepovažujú za múdrych a nič ich nedokáže presvedčiť o opaku, uvedomenie, že môžu doslovne meniť svoje mozgy prostredníctvom učiacich a opakovacích stratégií im dodáva odvahu.
Deti, tak ako mnohí dospelí, si totiž často myslia, že inteligencia je predurčená pri alebo pred narodením a žiadna snaha im nezabezpečí akademický úspech.“
Čo sa deje v mozgu pri učení a zapamätávaní
Mozog premieňa údaje zo zmyslov na informácie v časti mozgu zvanej hipokampus, ktorý hrá dôležitú úlohu pri tvorbe nových spomienok a zapamätaní si nových informácií.
Výskum podporený kognitívnym testovaním odhalil, že najlepším spôsobom, ako si vytvoriť krátkodobú operačnú pamäť, je aktivovať príbuznú vedomosť uloženú v mozgu ešte predtým, ako sa naučíme novú informáciu.
Podľa vysvetlenia Dr. Martina Jana Stránskeho v jeho prednáške Neurofilozofia je v záujme zapamätania informácie nevyhnutné nové učivo zahájiť diskusiou, porovnávaním, alebo napríklad testom, ktoré aktivujú čo najviac spojov v mozgu a najlepšie tak napĺňajú zmysel učenia sa.
Objavovanie namiesto mechanického memorovania
Ďalším spôsobom, akým ešte možno posilniť učenie, teda zapamätanie novej informácie, je učiť sa objavovaním. V prípade, že človek na niečo príde sám a dostaví sa u neho takzvaný „AHA efekt“, pri snímaní jeho mozgu je opäť vidieť, že sa neaktivovala len malá oblasť, ktorej sa učivo týkalo, ale oveľa viac prepojení a oblastí v rámci mozgu.
A čím viac oblastí v mozgu sa pri učení aktivuje, tým viac podporujeme začlenenie nového poznatku do databázy tých starších. Preto učitelia, ktorí využívajú a zdôrazňujú prepojenia medzi starým a novým učivom a radšej so žiakmi improvizujú a objavujú namiesto bifľovania sa, dramaticky zvyšujú pravdepodobnosť že sa ich žiaci počas hodín naozaj niečo naučia.
Opakovanie a dlhodobá pamäť
Akonáhle nadobudneme novú informáciu - niečo nové sa naučíme, nie sme ešte „za vodou“. Na to, aby sa z nej stala trvalá vedomosť, potrebujeme ju ešte viacnásobne aktivovať, aby sme zvýšili jej ukotvenie.
Pri každom opakovaní jednej činnosti sa medzi aktivovanými neurónmi vytvárajú nové spojenia, ktoré zabezpečujú lepšie ukotvenie informácie v dlhodobej pamäti.
Dochádza pri tom k ukotvovaniu vedomostí vďaka prepájaniu nových spomienok s tými už uloženými na základe podobností alebo rozdielností, čím sa posilní uloženie danej informácie a celkovo rozvoj myslenia žiakov na najlepšej možnej úrovni.
Úloha evokácie, uvedomenia a reflexie
Nie nadarmo sa učitelia vzdelávajú v tom, ako viesť hodiny napríklad pomocou E-U-R metódy alebo jej podobným odvodeninám. Jej základným princípom je naštartovanie hodiny cez evokáciu, ktorá pripravuje v mozgoch žiakov pôdu pre ľahšie začlenenie nových informácií do siete neurálnych prepojení.
Potom nasleduje uvedomenie prostredníctvom zadania inštrukcie, ktorá ideálne zapája viac zmyslov a jej praktické plnenie. Na konci hodiny nesmie chýbať zhrnutie v podobe reflexie, bez ktorej by ukladanie a prepájanie informácií vo viacerých oblastiach mozgovej kôry bolo nekompletné.
Nový pohľad na pravidlá učenia neurónov
V ľudskom mozgu sa nachádza približne 86 miliárd neurónov, teda nervových buniek, ktoré medzi sebou neustále komunikujú prostredníctvom elektrických impulzov. Tieto impulzy sa prenášajú cez synapsy, čo sú drobné spojenia medzi neurónmi.
Pri učení a ukladaní nových informácií sa niektoré synapsy posilňujú, iné naopak slabnú. Tento jav sa nazýva synaptická plasticita a je základom učenia a pamäti.
Vedci už dlho tušili, že práve v synapsách prebieha kľúčový jav, ktorý umožňuje ukladanie nových informácií. Doteraz ale nebolo jasné, ako mozog vyberá, ktoré spojenia má posilniť a ktoré nie - tento problém sa v odbornej literatúre nazýva problém priraďovania zásluh (ang. credit assignment problem).
Synapsy nepoužívajú iba jedno pravidlo
Najnovší výskum neurovedcov z Kalifornskej univerzity v San Diegu poodhalil detaily ako môže mozog spracovávať informácie. Výskum mení doterajšie predstavy o tom, ako sa mozog učí.
Výskumníci pod vedením Takakiho Komiyamu použili technológiu dvojfotónového zobrazovania na sledovanie aktivít synapsií v mozgu myší počas učenia sa novej úlohy. Ich zistenia ich prekvapili.
Podľa doterajšieho konsenzu platilo, že mozog sa riadi takzvaným Hebbovým pravidlo, podľa ktorého ak dve bunky často komunikujú, ich spojenie sa posilní. Nový výskum však ukazuje, že toto pravidlo platí len pre vybrané synapsy.
Iné časti toho istého neurónu sa totiž riadia úplne inými pravidlami, a niektoré dokonca posilňujú alebo oslabujú svoje spojenia nezávisle od aktivity neurónu ako celku.
Jednoducho povedané, neurón sa správa ako multifunkčný operátor - v rôznych častiach svojho „tela“ spracúva informácie podľa rôznej logiky. Nie je teda obmedzený jedným pravidlom, ale dokáže naraz vykonávať viacero výpočtových úloh.
Prírodná predloha pre umelú inteligenciu
Autori výskumu prirovnávajú tento jav k mravenisku. Každá synapsa má prístup len k „lokálnym“ informáciám, no napriek tomu všetky spolu umožňujú vznik komplexného správania.
Tento elegantný mechanizmus mozgu by mohol slúžiť ako inšpirácia pre budúcnosť umelej inteligencie. Väčšina dnešných neurónových sietí, ktoré poháňajú systémy umelej inteligencie, funguje na princípe jednotného pravidla učenia sa pre celé siete.
Ak by sa do AI systémov podarilo implementovať podobnú diverzitu „pravidiel“ ako má ľudský mozog, mohli by byť nielen efektívnejšie, ale aj schopnejšie riešiť zložitejšie úlohy.
Emócie, stres a bezpečné podmienky učenia
Mapovanie mozgu odhalilo, že nové informácie sa dostávajú ďalej do mozgovej „knižnice“ cez amygdalu, časť limbického systému, ktorá je citlivá na emocionálne prežívanie a plní funkciu akejsi recepcie alebo prepínacej stanice.
Pri prijatí vstupu z receptorov rozhoduje, ktorej časti mozgu ho pridelí na následné vyslanie odpovede. Keďže sa základné časti našich mozgov vyvinuli ešte v dávnej minulosti, sú dodnes na podvedomej úrovni našich zdedených reflexov naprogramované, aby venovali pozornosť primárne nejakej zmene, obzvlášť náznakom, že sa blíži nebezpečenstvo alebo potešenie.
Mozog teda prirodzene viac reaguje na podnety, ktoré sú spojené s našim silnejším pocitovým prežívaním. To vysvetľuje, že väčšinu dôležitých lekcií, ktoré sme sa v živote naučili, sme zrejme nevyčítali v knihách a dokumentoch, ale zažili na vlastnej skúsenosti.
Prečo stres a frustrácia učenie zhoršujú
Na druhej strane, nie všetky intenzívne pocity sú zárukou lepšieho učenia sa. V prípade, že sa mozog ocitne v stave stresu, frustrácie alebo dokonca aj nudy, amygdala je zaneprázdnená vysporiadavaním sa s úzkosťou a informácie sú odoslané do nižšieho mozgu, ktorý je vývinovo najstarší.
Odpoveďou sú vtedy základné reakcie spojené s prežitím: útok, útek alebo stagnácia. V prípade, že sa pocit úzkosti vytratí, normálne fungovanie amygdaly sa obnoví, čo znamená že vstupy z receptorov sú odoslané do predného laloku, kde môžu byť spracované na úrovni myslenia namiesto úrovne zdedených reflexívnych reakcií.
Stresovanie žiakov teda v učebnom procese rozhodne nepomáha, ba priam naopak. Žiaci sa najviac naučia a sú dlhodobo najproduktívnejší, keď sa cítia dobre, v stave všímavosti „mindfulness“.
Všímavosť a zvedavosť
Tento stav možno opísať ako prežívanie duševnej pohody alebo sústredenej pripravenosti, kedy sa cítime dobre a sme otvorení prijímaniu nových podnetov.
Rada pre učiteľov, ako zužitkovať tento poznatok je, aby sa v prvom rade snažili vytvoriť bezpečné učiace prostredie pre žiakov, ktoré pre nich nie je stresujúce ani frustrujúce.
Popritom však netreba zabúdať na priaznivý vplyv prekvapení a vzbudenia zvedavosti u žiakov, ktoré stimulujú sústredenejšie vnímanie učiva a jeho lepšie zapamätanie.
Príklad takéhoto zásahu môže byť aj oblečenie si nezvyčajného kusu odevu pri výklade historickej látky, využitie zaujímavej vizuálnej pomôcky či hudby v úvode hodiny, zmena sedenia v triede, dokonca aj hranie sa s tichom počas hodiny.
Rovnako sú v dnešnej dobe multitaskingu a nespočetných podnetov vzácne u žiakov chvíle ozajstnej všímavosti „mindfulness“, ktoré môžete povzbudiť napríklad spoločnou vizualizáciou historickej doby so zatvorenými očami, relaxačným dychovým cvičením alebo reflexiou svojho duševného prežívania.
Vývoj mozgu počas života
Brain scans of thousands of people revealed that the human brain has five distinct eras, with turning points in the way it is organized occurring at age nine, 32, 66 and 83. Across each of these stages-for example, the “adolescent” period between age nine and 32-people’s brains tend to experience the same types of changes.
Výskum tým naznačuje, že vývoj mozgu neprebieha ako jediný plynulý proces, ale zahŕňa odlišné obdobia, v ktorých sa mení organizácia nervových spojení a spôsob komunikácie medzi mozgovými oblasťami.
Novorodenecké spomienky a hipokampus
Dospelí si zvyčajne nepamätajú obdobie, keď boli novorodencami alebo batoľatami. Najstaršie spomienky dospelých sa zvyčajne začínajú v predškolskom veku a nie skôr.
Najnovší výskum však naznačuje, že mozog v tomto období spomienky vytváral, no v dospelosti k nim už nemáme prístup. Štúdia dojčenského hipokampu, hlbokej štruktúry mozgu rozhodujúcej pre tvorbu pamäti, zistila, že dokáže ukladať spomienky približne od jedného roka života, hoci nie je jasné, prečo si ich neskôr nevieme vybaviť.
Proteín tau a výskum Alzheimerovej choroby
Výskumníci objavili aj ďalšiu pozoruhodnosť mozgu novorodencov: majú veľmi vysoké hladiny proteínu, ktorý u dospelých signalizuje Alzheimerovu chorobu.
Proteíny tau pomáhajú stabilizovať štruktúru mozgových buniek, no môžu prejsť chemickými zmenami, ktoré vedú k ich zhlukovaniu, čo súvisí s Alzheimerovou chorobou.
Skutočnosť, že zdravé mozgy novorodencov obsahujú vysoké hladiny týchto proteínov, ktoré neskôr klesajú, naznačuje, že škodlivým zmenám u dospelých by sa možno dalo predchádzať alebo ich zvrátiť.
Ako mozog rozlišuje skutočnosť a predstavu
Keď si predstavujete jablko, aktivita vášho mozgu nie je veľmi odlišná od situácie, keď jablko skutočne vidíte. Ako teda mozog rozpozná rozdiel?
Vedci objavili „signál reality“, ktorý vytvára oblasť mozgu nazývaná fusiformný gyrus, a ktorý potom vyhodnocuje iná oblasť s cieľom určiť, či je niečo skutočné alebo predstavované.
Výskumníci predpokladajú, že narušenie tohto systému by mohlo viesť k halucináciám, pri ktorých človek považuje niečo vytvorené mozgom za skutočné.
Nové možnosti pri Huntingtonovej chorobe
Prvé výsledky klinického skúšania ukázali, že liek AMT-130 spomaľuje progresiu Huntingtonovej choroby. Ak ho regulačné orgány schvália, pôjde o prvú liečbu tohto zriedkavého genetického neurologického ochorenia, ktorá pôsobí na samotnú chorobu, a nielen na jej príznaky.
Liečba funguje tak, že sa liek dodáva priamo do hlbokých štruktúr mozgu počas osem- až desaťhodinovej operácie.
Kognitívne schopnosti primátov
Ľudský mozog je výnimočný. Dôkazy však postupne oslabujú mnohé predstavy o tom, čo presne nás odlišuje od ostatných živočíchov.
Šimpanzy dokážu zvažovať dôkazy a aktualizovať svoje presvedčenia, keď sa ukáže, že sa mýlili, čo predstavuje formu racionálneho myslenia. Bonoby dokážu rozpoznať, že človek niečo nevie, čo je schopnosť označovaná ako teória mysle.
Nová farba mimo bežného vizuálneho rozsahu
Naše mozgy vytvárajú farby na základe aktivácie buniek v sietnici, ktoré zachytávajú modré, zelené a červené svetlo. V dôsledku biologickej zvláštnosti neexistuje na Zemi svetlo, ktoré by dokázalo aktivovať iba bunky zachytávajúce zelené svetlo.
Výskumníci však dokázali u piatich účastníkov laserovou stimuláciou očí vytvoriť nový, nemožný odtieň, ktorý vedci nazvali „olo“ - mimoriadne sýtu modrozelenú farbu existujúcu mimo nášho bežného vizuálneho rozsahu.
Bi fotóny: mozog vyžaruje svetlo
Živé tkanivá vyžarujú svetlo nazývané bi fotóny ako vedľajší produkt spotreby energie - a mozog spotrebúva veľké množstvo energie.
V nedávnom experimente vedci po prvýkrát zaznamenali bi fotóny vyžarované ľudským mozgom mimo lebky. Ich vyžarovanie sa menilo podľa toho, aké mentálne úlohy ľudia vykonávali, no zatiaľ nie je jasné, či tieto fotóny zohrávajú akúkoľvek úlohu v kognícii.
Vedomie zostáva veľkou vedeckou otázkou
Najväčšou záhadou mozgu je, ako vytvára vedomie. Ako môže aktivita desiatok miliárd neurónov vytvoriť naše prežívanie sveta?
Vedci majú viacero teórií vedomia a dve z nich sa nedávno stretli v priamom vedeckom porovnaní. Výsledky boli veľmi zmiešané, spochybnili niektoré základné tvrdenia oboch teórií a ukázali, koľko tajomstiev ešte zostáva v snahe porozumieť našej mysli.
Neurovedy a medicína
Neurobiológia ochorení CNS rieši problematiku ovplyvňovania patologických mechanizmov na bunkovej a molekulovej úrovni čím významne prispieva k rozvoju terapeutických postupov v neurológii a neurochirurgii.
Nové poznatky o synaptickej plasticite prinášajú možnosti aj v oblasti duševného zdravia. Mnohé ochorenia mozgu od depresie až po Alzheimerovu chorobu sú spojené s narušením synaptických spojení.
Ak vedci lepšie pochopia, ako mozog prirodzene funguje pri učení, budú môcť nájsť nové spôsoby, ako tieto poruchy liečiť. Naša práca poskytuje nový základ pre pochopenie toho, ako mozog funguje v bežných podmienkach - čo je nevyhnutné pre to, aby sme zistili, čo presne sa vychýli pri rôznych poruchách.
Čo znamenajú nové poznatky pre vzdelávanie
Tieto poznatky môžu byť veľmi cenné pre ľudí, ktorých poslanie alebo povolanie v sebe zahŕňa prácu s ľudským poznávaním, obzvlášť pre učiteľov.
Doktor Charles Limb, M.D. z Katedry vzdelávania na Johns Hopkins University v Baltimore si myslí, že prepojenie učenia a neurovied je obojstranne prospešným procesom, ktorý jednej strane môže priniesť uznanie a využitie ich poznatkov v praxi, a druhej napríklad inovatívny rozvoj učebných stratégií.
Aj keď ide zrejme o prirodzený dôsledok toho, že sa každý venujeme primárne oblasti, v ktorej sa najlepšie orientujeme, v tomto prípade sa ukazuje prepojenie sektorov ako veľmi osožné, a tiež aj možné.
Stačí, ak vedci začnú pri svojich odhaleniach myslieť na možné aplikácie svojich poznatkov a zverejňovať výsledky výskumu v zrozumiteľnej podobe a učitelia budú otvorení novým objavom a zmenám.
„Nemusia dokonale poznať fyziológiu mozgu, aby mohli takto pretlmočené poznatky vedcov dobre aplikovať v praxi,“ hovorí Limb.
Keď učitelia pochopia, akým spôsobom mozog spracúva, rozoznáva, zapamätáva si informácie a rozhodnú sa podľa toho viesť aj svoje hodiny, môže to pre nich aj pre žiakov znamenať veľký posun vpred.
Limity a mýty neuroplasticity
Asi najrozšírenejším mýtom o neuroplasticite je predstava, že mozog sa dokáže meniť rýchlo a bez obmedzení. V skutočnosti si však funkčné zmeny v nervových sieťach vyžadujú čas, opakovanie a dlhodobé úsilie.
Ďalším omylom je presvedčenie, že plasticita mizne po detstve. Hoci detský mozog je mimoriadne tvárny, množstvo výskumov ukazuje, že schopnosť meniť sa pretrváva aj v dospelosti a dokonca aj vo vyššom veku.
Tvrdenia, že krátke tréningy mozgu výrazne zvyšujú inteligenciu alebo dokážu predchádzať demencii, nemajú pevný vedecký základ.
Mozog sa mení najvýraznejšie vtedy, keď je učenie náročné, rôznorodé a prepojené s reálnym životom. Oveľa účinnejšie než mobilné aplikácie sú aktivity ako učenie sa cudzieho jazyka, pravidelný pohyb, hra na hudobnom nástroji či zapájanie sa do zložitých sociálnych interakcií.
Tie mozog posilňujú komplexne a zmysluplne. Stručne povedané, hry zamerané na tréning mozgu môžu byť zábavné a sčasti užitočné, no väčšinou vás naučia najmä to, ako byť lepší v hraní hier, a nie to, ako lepšie myslieť.
Štúdium neurovied a vedecký výskum
Študijný odbor Neurovedy sa môže podľa Sústavy študijných odborov vydanej rozhodnutím Ministerstva školstva SR č. 2090/2002 - sekr. zo dňa 16. decembra študovať v treťom stupni vysokoškolského štúdia so štandardnou dĺžkou študijných programov v dennej forme 3 roky, v odôvodnených prípadoch 4 roky (v externej forme 5 rokov).
V študijnom odbore Neurovedy absolventi získavajú poznatky o štruktúre, vývoji, biochémii, fyziológii a patologických procesoch nervového systému, ako aj o spôsoboch zobrazovania, merania a získavania informácií o CNS.
Nové poznatky sa aplikujú pri modelovaní poškodenia nervového systému s cielom poznania príčin patofyziologických zmien na molekulovej úrovni a následného využitia pri vyhľadávaní nových diagnostických metód a kandidátových terapeutických molekúl.
Obsah doktorandského štúdia
Študijná časť obsahuje rámcové témy zamerané na získavanie najnovších vedeckých poznatkov v neurovedách a príbuzných vedách, založených na súčasnom stave vedeckého poznania, ktoré sú predpokladom pre úspešné zvládnutie dizertačnej skúšky.
Táto sa skladá z predmetov: Neuroanatómia a Neurobiológia človeka a živočíchov, Biochémia, Fyziológia, Molekulová biológia, Imunológia, Mikrobiológia a Biofyzika.
Vedecká časť je zameraná na samostatné a tvorivé riešenie aktuálnych problémov z oblasti najnovšieho poznania v Neurovedách a zvládnutie princípov a metodológie vedeckej experimentálnej práce, prípadne príslušnej časti práce v klinickom výskume.
Vedecká časť študijného programu má rozhodujúcu prevahu v doktorandskom štúdiu v odbore Neurovedy. Jej cieľom je preukázať, že študent, ovládajúci aspoň jeden cudzí jazyk, má schopnosť samostatne získavať teoretické a praktické poznatky, ovládať ich a dokázať ich transformovať do ucelenej písomnej formy prinášajúcej vedecky hodnotné výsledky.
Obhajoba dizertačnej práce musí spĺňať kritériá preukázania schopnosti a tvorivej činnosti v oblasti výskumu získaním vlastných poznatkov, prevažne samostatnou vedeckou prácou pod vedením školiteľa.
Doktorand musí tiež preukázať schopnosť samostatne publikovať výsledky svojej práce vo vedeckých časopisoch (uvedených v databáze tzv. karentovaných časopisov - CC databáza) a tiež ich prezentovať formou prednášky alebo vývesky na vedeckých podujatiach.
Neuroplasticita ako dlhodobý proces
Naše chápanie neuroplasticity prešlo od čias Hebbových prvých myšlienok obrovským vývojom. To, čo sa kedysi považovalo za nemožné, je dnes pevnou súčasťou vedy.
Prijať neuroplasticitu znamená uznať, že mozog sa dokáže meniť. Ale aj to, že tieto zmeny sú pomalé, selektívne a vyžadujú vytrvalosť.
Už pred viac než storočím napísal španielsky neurovedec Santiago Ramón y Cajal, že každý človek sa môže stať sochárom vlastného mozgu. Moderná veda ukazuje, že toto „sochárčenie“ sa nikdy úplne nekončí.
Vyžaduje si však námahu, trpezlivosť a dlhodobú vytrvalosť.