Beyin, Öğrenme ve Bellek
advertisement
Beyin, Öğrenme ve Bellek Prof.Y.Ziya Ziylan İstanbul Tıp Fakültesi Fizyoloji Ana Bilim Dalı Öğrenmenin tanımlanması “A process or procedure by which, in the light of experience, either: A: changes behaviour Or B: at least acquires the potential for future change.” Learning is potentially reversible? Öğrenme İşlevleri Davranışsal Habitüasyon, Sensitizasyon Klasik Koşullan Klasik Koşullanma Operant Koşullanma Habituation Very basic learning A stimulus is repeatedly presented E.g., a light or a tone With no significant consequence Result: Initial response to the stimuli diminishes with continued presentation E.g., 1st car alarm goes off – everyone rushes to help - Car alarms go off every day – no one rushes anymore - habituation Basit Öğrenme Habituasyon ve Koşullanma (klasik ve operant) Klasik lasik Koşullanm oşullanma Silinme Spontane iyileşme Uyarının genelleştirilmesi nedenleriyle kaybedilir Ayırt ed edebilme eğiti eğitim mini gerektirir Her şeye rağmen klasik koşullanma öğrenmeyi içerir ve bu öğrenmede olylar arasındaki ilişki önem taşır. Koşullanma (Çervesel olaylarla davranış cevapları arasındaki ilişkileri öğrenme işlemleri) Pavlov’s Dogs Sindirim refleksleri ve salya salgılanması Ps Psişik işik salgılama Operant (Enstrümental) Koşullanma Reinforcement—the occurrence of a stimulus following a response that increases the likelihood of the response being repeated Positive Reinforcers increase behavior Negative Reinforcers increase behavior Instrumental conditioning Sometimes termed “operant “operant conditioning”” conditioning A form of associative learning where the animal is ‘instrumental instrumental’’ in what occurs For example: In a simple maze a rat is rewarded by turning left with food and this increases the chances the animal will turn left subsequently entering the maze Instrumental conditioning 100 trials later! Cezalandırma Bir davranış sonrası bir uyaran verilmesi Presentation of a stimulus following a behavior that acts to decrease the likelihood that the behavior will be repeated Must be consistent to be effective. Çoçuklar için uygun değildir Cezalandırmanın olumsuzlukları Does not teach or promote alternative, acceptable behavior İstenmeyen sonuçların ortaya çıkmasına neden olabilir (ör., düşmalık, pasiflik, korku ) Geçici olma olasılığı yüksektir Agression gelişimine neden olabilir Cezalandırmaya alternatif İyi davranışları güçlendirme, kötü davranışları önemsememe İyi Management Te Tekniği kniği Po Pozziti itiff destek aynı zamanda iyi hissetmeyi sağlar Reinforcement Schedules Continuous—every correct response is Continuous— reinforced; good way to get a low frequency behavior to occur Partial—only some correct responses are Partial— reinforced; good way to make a behavior resistant to extinction Davranışsal (Gözlemsel) öğrenme Gözlenen aktiviteleri anlama çabasıdır, gözlem sırasında gözlenebilen uyaranlar ve bunlara verilen cevaplar önemlidir Bu tip öğrenmede kişi öğrenme emirlerine yanıt verme zorunda değildir Öğrenme; Kişilik Gelişimi Temel öğrenme Koşullanmayı içerir When junior does something that mom or dad does not approve of he may be punished in some fashion Likewise, he may be rewarded when he does something right This may lead to behavioral change So Sosyal syal öğrenme: öğrenme: vicarious learning Noticing and recalling the kinds of environmental feedback and social conditioning other people get and imitation It can be either conscious, or unconscious. Duygular ve Öğrenme Korku yok Bang! Korku Sıçan ve benzer canlılardan korkma Food, fears, & phobias Humans (and other animals) are very quick to learn certain associations Taste aversion learning – the Garcia effect (Garcia, 1989) Specific to taste in rats – difficult to pair visual or auditory stimulus Can often be learned in a single trial Difficult to unlearn Food, fears, & phobias Humans also appear to be preprogrammed to learn certain fears quickly (Marks & Nesse, 94) We are often afraid of heights, snakes or small scuttly things as these were dangerous in ancestral times Öğrenmenin Kazanımları Canlıların büyük bir çoğunluğu için çevreoldukça koplikedir Bu çevrede her değişime uyum göstermek uygun cevabı gerektirir. Öğrenme ile bu sağlanır (Ortama Uyum) Öğrenme canlılara Davranışsal fle fleksi ksibilit bilitee kazandırır Ör., Neleri yiyip neleri yiyemeyeceğini öğrenir Ancak öğrenmenin daima adaptif olduğunu düşünmemek gerekir, yanlışlıklar da öğrenilir Dikkat!! Dikkat Dikkatinizi buna vermelisiniz diğerine değil ! Çok fazla info informasyon rmasyon Dikkat sınırlı olduğundan • Çok sayıda ilgi çekici şey bir kerede sunulursa • Belirsizliğe (karmaşa) yol açar Dikkat Üç tip dikkat vardır; Seçici Seçici Dikkat Belirli informasyonlara odaklanmak ve diğerlerini önemsememek Ör ., şekilleri önemsemeden sadece renklere odoklanmak Uzatılmış Dikkat Uzun süre aynı informasyonlara odaklanmak Ör Ör., ., bir radar ekranına saatlaerce kilitlenmek Bölünmüş Dikkat Aynı anda bir şeyden daha fazlasına eş zamanlı olarak odaklanmak Ör Ör., ., bir seminerde hem dinleyip hemde kağıtta bir şeyler çizmek / öğle yemeğinde ne olduğunu düşünmek Dikkat “Subjective experience of identical stimulus being perceived at different times with more or less clarity” Attention can refer to any sense Vision, audition etc. Can also refer to internal processing Such as attempts to concentrate on particular tasks Or intrusion of unwanted thoughts to internal processing Pasif Pasi f & Akti Aktif f Dikkat Dikkati tetikleyen bazı faktörler 2 gurupta toplanabilir; 1- İnternal olarak motive edilenler ör., şekle değil renge odaklanmak 2- İstemsiz olarak dikkati çeken faktörler ör., yüksek ses Dikkat; Teoriler Duysal kayıt Broadbent Filtreleme Kısa süreli bellek Bellek Bellek bilginin kazanılarak depolanması ve korunması geri çağrılarak kullanılması, olayıdır . Öğrenme işlevi ile ilşkilidir. Bu işlev sinir sisteminde gerçekleşir Bellek üç işlemi içerir : Bilginin kodlanması Bilginin depolanması Bilginin geri çağrılması (hatırlama) Bellek Dikkat işlevinde olduğu gibi çevreden aldığımız informasyonlarn tümünü belleğe kaydetmemiz olanaklı değildir Etkili belek işlevi informasyonlardan çoğunu silmek (unutmak ) ve sadece öneli olanları seçerek geri saklamaktır Hatırlama Kodlanmamış ve depo edilmemiş bilgi hatırlanamaz. Ayrıca, gerilim yaratan bilgilerin tümü de hatırlanmaz (ör ör., ., sınavlar ! ) Tekrar eden informa informasyonlar syonlar daha kolay hatırlanır İlk: İlk: herhangi bir listedeki ilk şey daha kolay hatırlanır Son:: herhangi bir listedeki son şey daha Son kolay hatırlanır Kısa ve Uzun Süreli Bellek Short-term (Kısa süreli bellek): Shortbellek): Kapasitesi limitlidir (7+/(7+/-2) Bellekte saklanma süresi kısadır (30 ssaniye aniye)) Tekrarlama informasyonun bellekte daha uzun kalmasını sağlayabilir Bir defada en çok 9 şey saklanabilir (Çoğu kişi, bir anda ilk 5 veya yedi seyi hatırlayabilecektir Ör., aşağıdaki rakamları deneyiniz 7165389 Chunking Grouping small bits of information into larger units of information expands working memory load Which is easier to remember? 4 8 3 7 9 2 5 1 6 483 792 516 Working memory ????? Implies no recollection of object location in very young infants Steady increase in success and no practice effect implies maturation – not learning in the brain ????? İşlevsel Bellek Kısa süreli bellek te simplistik bellek olarak kabul edilebilir Kısa süreli bellek pasif bir depolama değildir – işlemler gerektirir Merkezi devreler – işlevsel belleğin oluşumunu gerçekleştirirler Yaşlanma Kodlama ve hatırlamada bozukluklar gelişebilir Ancak bu tamamen doğru olmayabilir – bazı yaşlılar gençlerden daha iyi bir bellekğe sahiptir ! Yaşlılar hatırlamakta gençlerden daha çok zorlanırlar Ancak bazı faktörler bunu etkiler (ör. ör.,, eğitim , motivasyon) LongLong -term ( uzun süreli bellek ) Oldukça büyük bir kapasiteye sahiptir ( sınırsız) (ör., 50,000 sözcük !) Uzun zaman korunur (yıllar yıllar,, yüzyıllar yüzyıllar)) Sözcükler işitildiklri şekilde değil, anlamlarına göre saklanır Sadece sesler değil, renkler ve kokular da bu bellekte saklanır E.g., remember your email address, parents phone number etc. Öğrenme ve Bellek tipleri Eks kspli plissit / Implis Implisit Bellek Memory impacted by the lesion termed explicit (or deklaratif) bellek- must be stated verbally and requires conscious recollection (note: doesn’t work for animals) -includes semantic (facts, knowledge) and episodic (events, memory) memory Not disrupted: implicit memory (procedural or nondeklaratif) - learning is demonstrated through performance and may not be available to verbal recollection (e.g., tying your shoelaces) Note that implicit memory is a junk term that includes several different forms of memory, including most forms of classical conditioning Declaratif Declarati f & nonnon-declarati declaratif f Bellek De Dek klarati laratiff (Eksplisit) bellek: Usual examples of memory: Olay ve gerçeklerin bilinçli algılanmasını gerektirir Dekleratif bellek, Semantik ve episodik belleği de içerir Semantik Semanti k: Gerçekler e.g., the capital of France is Paris Episodik Episodi k: Kişisel deneyimlerden belirli kısımlarını içerir e.g., the memory of visiting Paris Non--dek Non deklarati laratiff (veya pro proccedural)bellek edural)bellek:: Çeşitli yeteneklerin toplamını yansıtır, hatırlanması için bilinçlilik gerekmez Beceri, alışkanlıklar ,klasik koşullanma ve non assosiyatif öğrenmeyi içerir Bisiklete binme , Klasik koşullanma Sensory Memory Sensory memory forms automatically, without attention or interpretation Attention is needed to transfer information to working memory Sensory Input Sensory Memory Sensory Memory Sensory Input Sensory Memory Function—holds Function— information long enough to be processed for basic physical characteristics Capacity— Capacity —large can hold many items at once Duration—very brief Duration— retention of images .3 sec for visual info 2 sec for auditory info Bellek Basamakları Üç tipte depolan depolanmış bellek fonksiyonel olarak, kapasite olarak ve saklandığı sü süre ola olarak birbirlerinden farklıdır Devamlı tekrar Duysal Input Duysal Bellek Dikkat Kodlama Uzun süreli İşlevsel / Bellek Kısa süreli Bellek Hatırlamal Long--Term Memory Long Encoding—process that controls movement from Encoding— working to longlong-term memory store Retrieval— Retrieval —process that controls flow of information from longlong-term to working memory store Maintenance Rehearsal Sensory Input Sensory Memory Attention Encoding Long-term Working or memory Short-term Memory Retrieval İşlevsel (Working (Working)) Bellek devresi – handles seslendiren sözcükler Prim Primer er akustik depo – Genel (tüm) sesler Vi Vizio zio--spa spasyal syal sketchpad Görme Arti Artikülasyon külasyon Baddeley & Hitch’s model Merkezi devreler Dikkat sistemi, limitli kapasite, modaliteden bağımsız Artiküler devre Vizo-spasyal sketchpad Verbal rehearsal sistem, zamana bağlı kapasite, “iç ses” Visual rehearsal sistem, limited capacity, “innergöz” Primer akustik depo Sese bağımlı sistem, limitli kapasite, “inner kulak” Neleri Bilmelisiniz... Like attention memory is limited Primacy & recency – things told to you 1st and last are best remembered Memory can be split between short & longlongterm Baddeley & Hitch’s model of working (short(shortterm) memory Types of amnesia and distribution of memory throughout the brain Düşünce Cognition—mental activities involved in Cognition— acquiring, retaining, and using knowledge Thinking— Thinking —manipulation of mental representations to draw inferences and conclusions Mental image— image—representation of objects or events that are not present Benzerlik ve farklılıklar Each individual is unique And yet each individual shares some commonalities with others Humans communicate with symbolic language Kişisel Farklılıklar ve Öğrenme Universal traits are calibrated by environmental influences E.g., humans learn a diversity of languages but a language organ may have evolved in all humans (Pinker |& Bloom, 1990) Amnezi (Greek for ‘forgetfulness’) “yeni informasyonların öğrenilemesinde veya depolanmış bilginin kullanıllama yeteneğindeki patolojilerden kaynaklanan durumdur ” Retrograde amnesia Result of brain injury Cannot Can not remember what happens before injury (not everything forgotten but can be years) But can form new memories Anterograde amnesia Result of brain injury Can remember what happens before injury But can’t form new memories Movie: ‘Memento’ Difference between types of amnesia is evidence for distinction between shortshort- and longlong-term memory Düşünce Cognition—mental activities involved in Cognition— acquiring, retaining, and using knowledge Thinking— Thinking —manipulation of mental representations to draw inferences and conclusions Mental image— image—representation of objects or events that are not present Amnezi (Greek for ‘forgetfulness’) “the pathological inability to learn new information or to retrieve information that has already been acquired” Retrograde amnesia Result of brain injury Cannot Can not remember what happens before injury (not everything forgotten but can be years) But can form new memories Anterograde amnesia Result of brain injury Can remember what happens before injury But can’t form new memories E.g, patient H.M. Movie: ‘Memento’ Difference between types of amnesia is evidence for distinction between shortshort- and longlong-term memory Herpes encephalitis Normal Herpes Simplex Encephalitis Korsakoff’s Syndrome Sıklıkla çok ve uzun süreli alkol alımıı nedenşyle ortaya çıkan beyin hasarı sonucu gözlenir Geçmişteki pek çok olayı hatırlamazlar Thiamine vitamin vitaminii eksikliği vardır Mamilar cisimcik küçülür Hippo ippok kampus normaldir (intact intact)) Korsakoff’s amnesia damage to Medial Diencephalic thalamus Alzheimer’s disease: plaques & tangles in memory areas •severe and more general memory loss (explicit + verbal implicit, e.g., priming) •affects entorhinal ctx (1), then hpc (2), frontal (3), parietal (3) lobes Amnezi: (Semanti Semantik k & Episodi Episodik k Bellek) Hasar episodik episodik belleği bozar ancak semanti semantik k bellek değişmez (intact (intact)) kalır Linguisti inguistik k ve genel bilgi etkilenmez (resim çizebilir,okulunu tanımlayabilir) tanımlayabilir) Ancak bellek kişisel deneyimleri içermez (yoksundur) Belleğin Temeli Bellek beyinde tek bir yapıda sınırlı olmayıp çeşitli yapılarına dağılmıştır Uyanık hastalardabeyin ameliyatları sırasında temporal korteksin bazı bölümleri uyarıldığında bazı tip bellek bilgileri ortaya çıkar Kortikal yapının harabiyeti öğrenme ve bellek oluşumunu bozar Beynin belli bazı duysal impulsları alan bölümleri de bellek oluşumuna katılır Oks ksipital ipital korte orteks ks görsel girdilerle aktive edilir – hatta kişiye daha önce tanıdık olan çevreyi gözünün önüne getirmesi istendiğinde aktivasyon görülür Oksipital lob hasarı nedeniyle renk görme yeteneğini kaybeden hastalarda rekleri hatırlama kapasiteside (bellek) kaybolur Belleğin Temeli Prefrontal cortex – role in management of memory – possibly seat of central executive? Amnesia usually involves disruption of neural connections between the frontal lobes, the temporal lobes, the hippocampus and the mammillary bodies Hippocampus The home of memory? Probably not but... Place cells process spatial memory Where something is! Prominent in food storing birds More selective brain damage can produce explicit memory problems (amnesia), also Pt R.B.: damage to CA1 area of hpc (very selective Neuroanatomy • The hippocampus is the critical structure for explicit memory damage only to CA1 • Disruption of hippocampal-circuitry can give a similar deficit (dorsomedial thamalus) • The greater the disruption to surrounding cortex the more severe the amnesia • Anterograde and retrograde amnesia usually correlated Amnezi Amne zi Kısmi veya tam Bellek kayıpları,, soklar, psikolojik bozukluklar beyin hasarları veya değişik hastalıklar sonucu ortaya çıkar. Bunun nedenleri, organik veya psikolojik olabilir Organik Nedenler, shock, beyin hasarları, ve hastalıklardır • hypoxic episode, herpes encephalitis • epilepsy, Alzheimer’s disease Psikolojik Nedenler, psikolojik travmalardır • dissociative disorders • psychogenic fugue • multiple personality disorder Amnezi Amne zi Amnezi global veya material-specific olabilir Global amnezide, bellekteki tüm informasyonlar etkilenir Material-specific amnezide , belirli bilgiler silinir (ör., yüzler) Ayrıca, Amnezi anterograde veya retrograde olabilir. Anterograde amnesia inability to learn anything new since the time of the trauma (usually organic) Retrograde amnesia loss of memory for events prior to the time of the trauma (psychogenic or organic) Diğer Amne Amnez zi Tipleri Unilateral hippocampal hasar results in material-specific deficits left = words, names, etc. right = faces, objects, etc. Korsakoff’s psikozu results in similar amnesia plus confabulation Frontal lobharabiyeti STM, working memory, temporal order, confabulation Elektrokonvulziv Tedavi (ECT,ECS) False memory Memory is affect by cognition Famous examples of child abuse ‘remembered’ from childhood under hypnosis In fact no such events happened ‘Memory’ created internally Context & memory Internal and external cues can aid memory We remember things better if we are in the same state/place as we were when we learned something bilateral medial temporal lobe removal Neleri bilmelisiniz? Limbic system processes emotions Amygdala important Processing of different emotions can be identified in the brain 2 hemispheres process +ive and –ive emotion differently Emotion effects cognition Mood & Memory Mood state dependent memory Learning occurs in 1 mood state (happy/sad) Then asked to recall in same or different mood state Recall better when in same mood Emotion & memory Emotionally arousing stories are better remembered than neutral stories (Cahill et al., 1994) Amygdala implicated Adrenalin can improve memory retention Toates: p293 Öğrenme ve Belleğin Nöral Temelleri Sinapsların Güçlendirilmesi Synapses used often are strengthened (A) Those not used are weakened and can become ineffective (B) Used lots A B Not Used Several parallel disruptions of LTP and memory • NMDA receptors by pharmacology or genetics • PKA, PKC, CREB, CamKIIa, etc. • Several instances where LTP is disrupted and learning is not, or vice-versa • Often depends on the protocol used to test LTP or memory • What neural system the memory depends on • What stimulation protocol is used • Still a compelling relationship between LTP and memory The NMDA-type glutamate receptor is essential for LTP Normal synaptic transmission (depolarization) is through the AMPA-type glutamate receptor by Na+ NMDA receptors have an associative property: require strong depolarization with activity at synapse before they allow Ca++ to come in LTP öğrenmeyi nasıl gerçekleştirir? Footshock Korku Tone LTP basolateral amygdalada Korku koşullandırmsında etkili olur Ko Konsolida nsolidasyon syon Mole Moleküler küler Dakikalardan saatlere kadar sürer Sistemler stemler aracılığıyla Haftalardan yıllara kadarzaman alır Explicit or Implicit learning? Food, fears, & phobias Humans also appear to be preprogrammed to learn certain fears quickly (Marks & Nesse, 94) We are often afraid of heights, snakes or small scuttly things as these were dangerous in ancestral times Food, fears, & phobias We are not afraid of plug points, skate boards or cars which now account for far more deaths and injuries Cultural learning Humans certainly Primates, birds, fish? Social learning – acquiring behaviour by seeing another individual perform it Cultural learning Stimulus enhancement – attention drawn to something in environment and beahviour is learned by trial and error Emulation – attention drawn and animal figures out the purpose of the behaviour Imitation – observer mimics what the observed is doing Duysal Bellek Duysal Input Sensory Memory Divided into two types: iconic memory– memory–visual information echoic memory– memory– auditory information Function— Function —holds information long enough to be processed for basic physical characteristics Capacity— Capacity —large can hold many items at once Duration— Duration —very brief retention of images .3 sec for visual info 2 sec for auditory info Sensory Memory Sensory memory forms automatically, without attention or interpretation Attention is needed to transfer information to working memory Sensory Input Sensory Memory Sensory Memory Visual sensory memory— memory—brief memory of an image or icon. Also called iconic memory Auditory sensory memory— memory—brief memory of a sound or echo. Also called echoic memory Auditory sensory memories may last a bit longer than visual sensory memories Short Term or Working Memory Sensory Input Sensory Memory Attention Working or Short-term Memory Short--Term Memory Short Function—conscious processing of Function— information where information is actively worked on Capacity—limited (holds 7+/Capacity— 7+/-2 items) Duration— Duration —brief storage (about 30 seconds) Sensory Input Sensory Memory Attention Working or Short-term Memory Chunking Grouping small bits of information into larger units of information expands working memory load Which is easier to remember? 4 8 3 7 9 2 5 1 6 483 792 516 Long--Term Memory Long Encoding—process that controls movement from Encoding— working to longlong-term memory store Retrieval— Retrieval —process that controls flow of information from longlong-term to working memory store Maintenance Rehearsal Sensory Input Sensory Memory Attention Encoding Long-term Working or memory Short-term Memory Retrieval Eks kspli plissit Bellek Episodic information— information—information about events or “episodes” Semantic information— information—information about facts, general knowledge, school work Declarative or conscious memory Memory consciously recalled or declared Can use explicit memory to directly respond to a question Two subtypes of explicit memory Episodik Bellek Memory tied to your own personal experiences Examples: What month is your birthday? Do you like to eat caramel apples? Q: Why are these explicit memories? A: Because you can actively declare your answers to these questions Semantic Bellek Memory not tied to personal events General facts and definitions about the world Examples: How many tires on a car? What is a cloud? What color is a banana? İşlevsel Bellek Memory that enables you to perform specific learned skills or habitual responses Examples: Riding a bike Using the shift stick while driving Tying your shoe laces Q: Why are these procedural memories implicit? A: Don’t have to consciously remember the steps involved in these actions to perform them Try to explain to someone how to tie a shoelace How are memories organized? Hierarchical Associations organization Neden Unuturu Unuturuz? Duysal bellek The senses momentarily register amazing detail Kısa süreli bellek A few items are both noticed and encoded Uzun süreli bellek Some items are altered or lost Uzun süreli bellekten geri çağırma Depending on interference, retrieval cues, moods, and motives, some things get retrieved, some don’t Unutma bellek basamaklarının hepsinde gerçekleşebilir Geri Çağırmada hata Retrieval—process of accessing stored information Retrieval— Sometimes info IS encoded into LTM, but we can’t retrieve it Encoding Short-term memory Long-term memory X Retrieval Retrieval failure leads to forgetting Encoding Specificity Context effects— effects—environmental cues to recall State dependent retrieval— retrieval—physical, internal factors Mood Congruence— Congruence—factors related to mood or emotions Memory Distortion Memory can be distorted as people try to fit new info into existing schemas Giving misleading information after an event causes subjects to unknowingly distort their memories to incorporate the new misleading information Unutma Teoriler Kodlama hataları Interferenss teoril Interferen teorileri Motivee edilen unutma Motiv Yıkım Kodlama Hatası Informasyonlar hiçbir zaman uzun süreli bellek Informasyonlar bellekte kodlanmaz Kısa süreli bellek X Encoding Kodlama hatası unutulmaya neden olur Uzun süreli bellek Kodlama hatası Even though you’ve seen thousands of pennies, you’ve probably never looked at one closely to encode specific features Hangisi gerçek? erçek? Interferenss Interferen “Memories interfering with memories” Forgetting NOT caused by mere passage of time Caused by one memory competing with or replacing another memory Two types of interference Interferens Retroaktif Interferens Proaktif Interferens Proactive Interference Opposite of retroactive interference When an OLD memory interferes with remembering NEW information Example: Memories of where you parked your car on campus the past week interferes with ability find car today When women get married and change their name…. Motive Motiv e edilmiş unutma Undesired memory is held back form awareness Suppression—conscious forgetting Suppression— Repression Repression— —unconscious forgetting (Freudian)
