Știința și Neuroștiința educației

 

O istorie a teoriilor despre creier (01)

În 1664, Thomas Willis a formulat termenul de neurologie în Cerebri anatome, o carte total diferită de ceea se scrisese până atunci despre subiect. Interesant este că planșele – unele dintre cele mai complete versiuni ale creierului uman – au fost desenate de Christopher Wren, arhitectul care a proiectat catedrala Sf. Paul din Londra.

În secolul al XVIII-lea se credea că fiecare capacitate sau talent are alocate anumite zone ale creierului – că limbajul, de exemplu, este coordonat dintr-o anumită arie, situată în emisfera stângă. Conform acestei teorii, cunoscută sub denumirea de localizaționsim, dacă o anumită zonă cerebrală este afectată, atunci funcția pe care acea zonă o coordonează nu se mai poate îndeplini. Astăzi știm că această concluzie este falsă, dar în secolul al XIX-lea trasarea hărții funcțiilor cerebrale a reprezentat o preocupare fundamentală; după identificarea anumitor pattern-uri, se făceau generalizări referitoare la structurile cerebrale, unele interesante, dar altele contestabile. Secolele XVIII și XIX sunt marcate de teorii aberante despre creier – frenologia, de exemplu, care asocia relieful cutiei craniene cu personalitatea sau capacitățile intelectuale ale unei persoane. Când s-a demonstrat, în sfârșit, că exteriorul creierului nu reflectă intelectul, neurologii și-au concentrat atenția asupra structurilor cerebrale interne.

Au fost identificate zonele cerebrale implicate în limbaj – Paul Broca (1862) și Carl Wernicke (1874) – iar Korbinian Brodmann a realizat o cartografiere a creierului (1909). Santiago Ramón y Cajal, părintele neuroștiințelor, a descris neuronul – unitatea structurală și funcțională de bază a creierului – precum și rolul sinapselor, deschizând drumul către un vast domeniu de cercetare. Se pare că ceea ce l-a ajutat pe Cajal să identifice neuronul – o celulă cu totul specială, cu nenumărate prelungiri de dimensiuni diferite – a fost latura sa artistică (desenele sale, cu detalii fine ale structurilor cerebrale pe care le analiza, sunt adevărate opere de artă). Broca și Wernicke au arătat că cca 95% dintre dreptaci și 70% dintre stângaci au două zone principale pentru procesarea limbajului, situate în lobii frontal și parietal. Chiar dacă emisfera dominantă (stânga, la 97% dintre oameni) este responsabilă de înțelegerea limbajului, cercetările recente au arătat că zonele omoloage din cealaltă emisferă participă la înțelegerea cuvintelor ambigui, fie scrise, fie citite. Brodmann a proiectat sistemul de identificare a căilor vizuale și auditive motorii. Toate aceste descoperiri au contribuit decisiv la definirea proceselor cerebrale și ale învățării.

Francis Galton, autorul teoriei eugeniei (1869), a declanșat polemica nature versus nurture (moștenirea genetică versus educație) / influența factorilor genetici dar și a celor educaționali asupra inteligenței și a învățării.

În 1896, Mark Baldwin a formulat teoria conform căreia doar acea învățare care este benefică pentru supraviețuirea unei specii este transmisă genetic descendenților (efectul Baldwin). Teoria a avut un impact major până în prezent: în cartea sa, Proust și Sepia (2007), Maryanne Wolf descrie modul în care cititul a schimbat creierul uman printr-un proces evolutiv remarcabil, iar Stanislaus Dehaene susține, la rândul său, acest concept, formulând teoria reciclării neuronale (2009) – zonele „primitive” ale creierului se acomodează noilor nevoi (la fel ca în cazul cititului, care se practică de cca 5000 de ani).

Un pas esențial în direcția conectării științelor creierului cu învățarea îl reprezintă cartea lui Donald Hebb, The Organization of Behavior (Organizarea comportamentului), apărută în 1949, care descrie maniera în care organizarea cerebrală se reflectă în diversele comportamente și enunță legea sinapsei hebbiene, fundamentală în neuroștiința modernă: neuronii care declanșează simultan un potențial de acțiune se leagă în aceeași rețea. Este o explicație biologică a ceea ce psihologii înregistrau de zeci de ani prin analiza comportamentelor. În condiționarea clasică, învățarea asociată are loc atunci când un stimul neuronal este asociat cu un stimul condiționat (teorie demonstrată de Pavlov, care a enunțat principiile de bază ale condiționării cu ajutorul experimentelor bazate pe reflexele digestive la câini – aceștia salivau la sunetul unui clopoțel asociat cu stimulul alimentar ce declanșa salivația); în termenii teoriei lui Hebb, acest act reflex se explică prin faptul că stimulul auditiv a acționat asupra neuronilor auditivi în același moment în care stimulul alimentar a acționat asupra neuronilor responsabili de salivație, astfel că ambele tipuri de neuroni au declanșat potențiale de acțiune în același timp, permițând apariția unei legături între sunet și hrană. Conceptul sinapsei hebbiene este esențial pentru a înțelege plasticitatea cerebrală și învățarea ca întreg, dar și anxietatea legată de învățare. De exemplu, dacă un elev asociază o emoție neplăcută cu un profesor de o anumită disciplină, atunci elevul va fi anxios în legătură cu acea disciplină indiferent de profesorii care o vor preda ulterior, ca urmare a rețelei neuronale funcționale ce cuprinde neuronii implicați în experiența negativă și pe cei implicați în disciplina respectivă. Deși a fost enunțată de atâta timp și s-a demonstrat că este perfect valabilă, regula sinapsei hebbiene nu este nici acum respectată.