Naar alle leermiddelen

Natuur, leven en technologie: Hersenen en leren

Voorkennis/introductie

→ Hoef je niet te leren, maar komt wel terug in de module, dus wel handig om te weten
De buitenste laag van de grote hersenen is de cortex. Deze is erg geplooid. In de cortex vindt bewuste gewaarwording plaats en vindt het aansturen van bewuste bewegingen plaats.
De prefrontale cortex is de “manager” van het centraal zenuwstelsel. Daarnaast is dit hersengebied belangrijk voor planning en organisatie.

Neuronen zijn zenuwcellen die informatie kunnen ontvangen en doorgeven. Via axonen (uitlopers) zijn zenuwcellen verbonden. Ze geven informatie door via een synaps. Ze ontvangen informatie via dendrieten.

Onthouden

Het geheugen is het vermogen om informatie te onthouden. Het bestaat uit 3 onderdelen: de opslag (onthouden), het bewaren en het terugzoeken (herinneren) van informatie. Bij het onthouden van informatie vindt er een verandering plaats in het zenuwstelsel: er ontstaat een geheugenspoor.
Metacognitie is het nadenken en leren over leren.

Er veel neuro-mythes: beweringen rond hersenen en leren die niet altijd juist zijn. Hier een aantal voorbeelden van neuro-mythes en een aantal hersenfeiten:

Volgens het Atkinson-Shiffrin geheugenmodel wordt informatie uit de omgeving via de sensorische geheugens naar het werkgeheugen gestuurd. Hier kan een reactie (respons) worden gemaakt. Ook kan er vanuit het werkgeheugen informatie van en naar het langetermijngeheugen gaan.

Een vergeetcurve geeft aan hoeveel informatie mensen onthouden na een bepaalde tijd. De vergeetcurve neemt eerst erg snel af, en vlakt vervolgens af. Info verdwijnt bijna nooit volledig.

Leren

Organismen verzamelen input (prikkels) uit de omgeving, verwerken deze in een black box en gebruiken deze informatie in hun reactie. In deze context zou je leren kunnen omschrijven als het gebruiken van eerdere input bij nieuwe gedragingen.
Prikkels worden ontvangen door de zintuigen en vervolgens naar het zenuwstelsel vervoerd. Informatie uit de zintuigen wordt gefilterd door de thalamus.

Het expliciete geheugen is het geheugen waar je moeite voor moet doen om deze te vullen door aandacht of door betekenisvolle input (zoals je naam of iets angstigs). Als je iets wil onthouden moet je daarvoor aandacht hebben gehad.
Het impliciete geheugen is het geheugen waar je geen moeite voor hoeft te doen om deze te vullen. Veel informatie uit het impliciete geheugen is niet bewust bereikbaar, tenzij je de informatie gebruikt.

De gevoelige periode is de periode binnen de ontwikkeling waarin je optimaal kunt leren. Hoe goed en hoe veel je kunt leren hangt zowel af van genetische factoren (nature) als oefening en ervaring (nurture). Een voorbeeld hiervan werd in 1941 met een tweeling: 1 meisje begon op een leeftijd van 46 weken met traplopen, maar haar zusje (die pas ging traplopen toen ze 53 weken was) kon het veel sneller leren en veel efficiënter.

Er zijn verschillende vormen van leren:

Het geheugen wordt ingedeeld in 3 typen: het sensorisch geheugen (uit zintuigen, max. enkele seconden), werkgeheugen (minuten tot een half uur) en het langetermijngeheugen (jaren, soms levenslang). Het werkgeheugen verzamelt informatie voor denkprocessen. Het werkgeheugen heeft een kleine capaciteit.
Het langetermijngeheugen is opgebouwd uit verschillende onderdelen:

Leren op celniveau

De hersenen zijn plastisch: ze zijn aanpasbaar en veranderbaar.
Neurogenese is het ontstaan van nieuwe neuronen (door celdeling van stamcellen). Neurogenese wordt geassocieerd met een verbeterde cognitie en een grotere totale opslagcapaciteit van het netwerk in de hippocampus.
Apoptose is de dood van een cel. Apoptose en neurogenese zijn mogelijk elkaars aanvullingen: apoptose “ruimt op” en neurogenese “vult aan”.
Synaptogenese is het vormen van nieuwe synapsen tussen verschillende neuronen. Rond de puberteit is er veel synaptogenese in de frontale cortex. Deze golf wordt gevolgd door veel pruning. Pruning is het verdwijnen van synapsen, en indirect ook van netwerken van neuronen.
Myelinisatie is het proces waarbij de myelineschede gevormd wordt. Hoe meer myelineschede er rond de uitlopers zit, hoe sneller het signaal kan worden doorgegeven.

LTP is het proces binnen het membraan van zenuwcellen dat kan verklaren hoe het komt dat een zenuwcel na veel prikkeling gevoeliger wordt voor die specifieke prikkel.

Leren in het brein

Herinneringen worden opgeslagen in verschillende netwerken van zenuwcellen, verspreid over de hersenen. Ze bestaan dus uit geheugensporen in meerdere gespecialiseerde delen van het brein, die samen een complete herinneringen vormen. De prefrontale cortex coördineert de manier waarop deze gegevens door de andere delen van de cortex gebruikt worden.

Informatie wordt bijna altijd gekoppeld aan andere informatie. Hierdoor ontstaat een schema: alle voorkennis die je hebt op een bepaald gebied. Als je iets nieuws leert over een onderwerp waar je al wat van weet, dan wordt de nieuwe informatie geïntegreerd in je schema, terwijl als je iets nieuws leert over een compleet nieuw onderwerp, het als losse herinnering wordt opgeslagen. Hierdoor leer je beter als je voortbouwt op je schema.

Chunking is het herkennen van patronen en het koppelen van losse items tot een groter geheel.
Iemand die een expert in een onderwerp is heeft zijn werkgeheugen op dat gebied erg goed getraind en kan makkelijk informatie koppelen aan eerdere gebeurtenissen en herinneringen.
De hippocampus is belangrijk bij het opslagproces van herinneringen, vooral bij de vroege opslag en het ophalen van herinneringen. Bij het opslaan verbindt de hippocampus verschillende componenten van een herinnering die verspreid zijn over de cortex. Bij het oproepen van een herinnering reactiveert de hippocampus de relevante gebieden, waardoor de herinnering terugkomt. Iedere keer dat dit gebeurt, wordt de herinnering sterker opgeslagen. Dit proces heet geheugenconsolidatie. Na een tijdje is de hippocampus niet meer nodig om de herinnering terug te halen, omdat de cortex dan zelf “weet” waar de herinnering zich bevindt.

Consolidatie is een belangrijk proces in het onthouden van herinneringen. Dit gebeurt onbewust, vaak tijdens de slaap, omdat er dan geen nieuwe zintuigelijke informatie binnenkomt.
Tijdens de slaap worden herinneringen weer naar boven gehaald waardoor de consolidatie versterkt wordt.
Tijdens de REM-slaap (gekenmerkt door snelle oogbewegingen) worden dromen gevormd, waarschijnlijk door het willekeurig combineren van oude en nieuwe herinneringen, wat verklaart waarom dromen vaak vreemd zijn.
Ook wakkere rustperiodes helpen bij consolidatie, doordat hersengebieden die tijdens het leren actief waren, daarna sterker verbonden zijn.

Emotionele gebeurtenissen worden beter onthouden omdat er veel processen in je lichaam spelen tijdens zo’n gebeurtenis (arousing). Ook de aanwezigheid van hormonen kan een rol spelen bij de opslag van herinneringen. De amygdala speelt een belangrijke rol bij het emotioneel geheugen.

Sport en beweging is erg belangrijk voor de hersenen. Voldoende beweging kan zorgen tot structurele veranderingen in de hersenen, zoals neurogenese.

Onderwijs

Binnen het onderwijs zou je leren kunnen definiëren als een mentaal proces waarbij als gevolg van leeractiviteiten een potentiële en relatief stabiele gedragsverandering tot stand komt. Leren heeft dus het doel om ervoor te zorgen dat je nieuw gedrag kan vertonen.
Een leerresultaat is iets wat je geleerd hebt. Een leerprestatie is datgene waarmee je wat je leert zichtbaar maakt.
Wendbare kennis is toepasbaar in verschillende situaties. Je spreekt van een transfer bij een grote wendbaarheid.
Leertheorieën beschrijven wat er gebeurt tijdens het leren. Didactiek beschrijft wat je moet doen om leren te bevorderen.

Je kunt kennis voorstellen als een netwerk van kenniselementen en verbindingen.
Het ontstaan en verdwijnen van verbindingen in de hersenen is belangrijk voor het vastleggen en toegankelijk maken van kennis.
Het kennisnetwerk is vaak erg geclusterd (small-world-network): tussen relevante kenniselementen zijn er veel verbindingen en er zijn weinig verbindingen tussen de clusters.
Je kunt een kennisnetwerk schematisch weergeven met een conceptmap. Hierin staan concepten en koppelingen die samen een propositie vormen. Bij een conceptmap vormen 2 concepten met hun koppeling dus een zin.

Betekenisvol leren is de aansluiting tussen nieuwe kennis en voorkennis. Er is een groot verschil tussen rote learning (stampen) en goed begrijpen en koppelen aan voorkennis (betekenisvol leren).
Er zijn aanknooppunten nodig om betekenisvol leren mogelijk te maken. Een manier om deze te maken is met advance organizers (voorafplanners, dus niet advanced): algemene en abstracte begrippen of begrippenstructuren die vooraf worden geleerd.
Binnen een uitleggende advance organizer worden algemene abstracte begrippen uitgelegd. Binnen een vergelijkende advance organizer wordt nieuwe informatie gekoppeld en vergeleken met eerdere informatie.
Volgens de context-conceptbenadering wordt de vakinhoud (de concepten) in samenhang geleerd met de toepassing (de contexten). Leren met veel contexten stimuleert conditionalisering, omdat je constant bezig bent met het toepassen van informatie. Dit versterkt de samenhang.

De ervaring met het toepassen van het kennisnetwerk bepaalt de structuur ervan. De veranderende netwerkstructuur heeft vervolgens weer invloed op de wendbaarheid.
Het fenomeen dat een situatie direct een sterk samenhangend netwerk oproept heet conditionalisering (van kennis).

Metacognitie

Jouw leerstijlen omschrijven hoe jij leert. Deze stijl bestaat voornamelijk uit de volgende componenten