Hoorcollege 14
Overzicht van leermethodes
Typen van leren:
1. Perceptueel leren: het proces waarbij individuen beter en sneller gezichten of
objecten herkennen na eerdere blootstelling. Dit komt doordat de
netwerkconnecties sterker worden.
2. Stimulus-Response (S-R) leren: het leggen van associaties tussen stimuli en
reacties, bestaande uit:
- Klassieke conditionering: de reactie is reflexief en automatisch gekoppeld aan
een stimulus.
- Instrumentele/operante conditionering: gedrag wordt bewust aangeleerd en is
afhankelijk van de consequenties die volgen op dat gedrag.
3. Motorisch leren: het leren van motorische vaardigheden zoals fietsen
(onbewust).
4. Relationeel leren: declaratief/expliciet geheugen dat verbanden legt in tijd,
objecten en concepten. Het gaat hierbij om de verbindingen die we maken in ons
geheugen en hoe we nieuwe informatie aan bestaande kennis koppelen:
- Relaties in tijd: episodisch geheugen (op mijn 18de verjaardag kreeg ik een auto).
- Relaties met concept: semantisch geheugen (een object met vier wielen is een
auto).
- Relaties in ruimte: ruimtelijk (spatieel) geheugen (navigatie).
Stimulus-Respons leren
,Klassieke conditionering, ook bekend als Pavloviaanse conditionering, werd ontdekt
door Ivan Pavlov. Het proces omvat het koppelen van een neutrale stimulus
(bijvoorbeeld het geluid van een bel) aan een betekenisvolle stimulus (zoals voedsel)
totdat de neutrale stimulus op zichzelf een reflexmatige respons uitlokt. Op
neurologisch niveau leidt conditionering tot versterkte synaptische verbindingen tussen
neuronen die de stimulus detecteren en neuronen die verantwoordelijk zijn voor de
reflexmatige respons.
De sensorische neuronen die voedsel
detecteren hebben in de beginsituatie een sterke synaptische verbinding met de
motorische neuronen die speekselproductie veroorzaken. Dit is een ongeconditioneerde
relatie.
Na het leren is de verbinding tussen het
sensorische neuron die het geluid van een bel verwerkt en het motorische neuron dat
voor speekselproductie zorgt sterker geworden.
De Hebb-regel stelt: “Wanneer een synaps actief is op hetzelfde moment dat het
postsynaptische neuron actief is, wordt de synaps versterkt.” Synaptische versterking
wordt lange termijn potentiëring genoemd. Mechanisme:
- In de hippocampus zijn NMDA-receptoren cruciaal voor lange-termijn
potentiëring (LTP);
- Twee voorwaarden zijn noodzakelijk voor LTP: actieve axonen moeten glutamaat
afgeven in de synaptische spleet en het postsynaptische neuron moet gelijktijdig
depolariseren. Wanneer aan deze voorwaarden wordt voldaan opent de NMDA-
receptor op het postsynaptisch membraan zich.
, - Het magnesiumblok in de NMDA-receptor wordt verwijderd, waardoor calcium
de cel kan binnendringen en signaalroutes activeert die synaptische versterking
ondersteunen.
Ca ionen werken als secend massengers en activeren enzymen CaM-KII om nieuwe
AMPA-receptoren toe te voegen. AMPA-receptoren zijn bijna hetzelfde als NMDA-
receptoren, maar zijn niet geblokkeerd door magnesium. Er komen dus meer receptoren
op het postsynaptisch membraan die gevoelig zijn voor glutamaat. De connectie wordt
dus sterker -> LTP.
Onderzoek naar LTP werd uitgevoerd met genetisch gemodificeerde muizen met
verbeterde NMDA-receptoren, waardoor ze makkelijker openen. Deze "Doogie-muizen"
presteerden beter in leertaken zoals de Morris water maze, wat wijst op een verbeterd
leervermogen dankzij optimalisatie van synaptische functies.
, Instrumentele conditionering
Instrumentele conditionering/operante conditionering, verwijst naar het proces
waarbij gedrag wordt gevolgd door versterking of straf. Versterking bevordert gedrag en
straf vermindert het. Er zijn twee soorten versterkingssystemen en twee soorten straf:
- Positieve versterking: het toedienen van een positieve stimulus om gedrag te
bevorderen
- Negatieve versterking: het verwijderen van een negatieve stimulus om gedrag te
bevorderen.
- Positieve straf: het toedienen van een onaangename stimulus om gedrag te
verminderen.
- Negatieve straf: een positieve stimulus wordt weggenomen om gedrag te
verminderen.
Burrhus F. Skinner (1904-1990) was een invloedrijke Amerikaanse psycholoog en
behaviorist die vooral bekendstaat om zijn werk op het gebied van operante
conditionering. Hij ontwikkelde het Skinner Box-experiment, waarmee hij het effect
van versterking (beloningen) op het gedrag van dieren, vooral ratten en duiven,
onderzocht.
Het "Pigeons Ping-Pong"-experiment is een van Skinners beroemdste experimenten.
Skinner gebruikte operante conditionering om het gedrag van de duiven te manipuleren
en hen te leren bepaalde acties uit te voeren als reactie op specifieke prikkels. In dit
experiment werden de duiven getraind om de pingpongbal te slaan met hun snavel naar
een doelgebied en ze kregen een beloning wanneer ze de juiste beweging maakten. Het
was een voorbeeld van shaping: een techniek in de operante conditionering waarbij
gedrag geleidelijk wordt gevormd door stapsgewijze versterking van benaderingen van
het gewenste gedrag
Rond 1950 ontdekten James Olds en Peter Milner dat elektrische stimulatie van de
hersenstam bij ratten een plezierige sensatie veroorzaakte. De ratten keerden
herhaaldelijk terug naar de plek waar ze de stimulatie ervoeren, wat wees op het
bestaan van een "pleziercentrum" in de hersenen, gelegen in de mediale
voorhersenenbundel. Deze bundel verbindt dopaminerge neuronen in het ventrale
tegmentale gebied met neuronen in de nucleus accumbens en speelt een cruciale rol bij
het leren van beloningsgericht gedrag.
Relationeel leren
Relationeel leren maakt gebruik van het declaratief geheugen, dat verder wordt
onderverdeeld. Het declaratief geheugen is nauw verbonden met de mediale en laterale
temporale kwabben en de parahippocampus.
Overzicht van leermethodes
Typen van leren:
1. Perceptueel leren: het proces waarbij individuen beter en sneller gezichten of
objecten herkennen na eerdere blootstelling. Dit komt doordat de
netwerkconnecties sterker worden.
2. Stimulus-Response (S-R) leren: het leggen van associaties tussen stimuli en
reacties, bestaande uit:
- Klassieke conditionering: de reactie is reflexief en automatisch gekoppeld aan
een stimulus.
- Instrumentele/operante conditionering: gedrag wordt bewust aangeleerd en is
afhankelijk van de consequenties die volgen op dat gedrag.
3. Motorisch leren: het leren van motorische vaardigheden zoals fietsen
(onbewust).
4. Relationeel leren: declaratief/expliciet geheugen dat verbanden legt in tijd,
objecten en concepten. Het gaat hierbij om de verbindingen die we maken in ons
geheugen en hoe we nieuwe informatie aan bestaande kennis koppelen:
- Relaties in tijd: episodisch geheugen (op mijn 18de verjaardag kreeg ik een auto).
- Relaties met concept: semantisch geheugen (een object met vier wielen is een
auto).
- Relaties in ruimte: ruimtelijk (spatieel) geheugen (navigatie).
Stimulus-Respons leren
,Klassieke conditionering, ook bekend als Pavloviaanse conditionering, werd ontdekt
door Ivan Pavlov. Het proces omvat het koppelen van een neutrale stimulus
(bijvoorbeeld het geluid van een bel) aan een betekenisvolle stimulus (zoals voedsel)
totdat de neutrale stimulus op zichzelf een reflexmatige respons uitlokt. Op
neurologisch niveau leidt conditionering tot versterkte synaptische verbindingen tussen
neuronen die de stimulus detecteren en neuronen die verantwoordelijk zijn voor de
reflexmatige respons.
De sensorische neuronen die voedsel
detecteren hebben in de beginsituatie een sterke synaptische verbinding met de
motorische neuronen die speekselproductie veroorzaken. Dit is een ongeconditioneerde
relatie.
Na het leren is de verbinding tussen het
sensorische neuron die het geluid van een bel verwerkt en het motorische neuron dat
voor speekselproductie zorgt sterker geworden.
De Hebb-regel stelt: “Wanneer een synaps actief is op hetzelfde moment dat het
postsynaptische neuron actief is, wordt de synaps versterkt.” Synaptische versterking
wordt lange termijn potentiëring genoemd. Mechanisme:
- In de hippocampus zijn NMDA-receptoren cruciaal voor lange-termijn
potentiëring (LTP);
- Twee voorwaarden zijn noodzakelijk voor LTP: actieve axonen moeten glutamaat
afgeven in de synaptische spleet en het postsynaptische neuron moet gelijktijdig
depolariseren. Wanneer aan deze voorwaarden wordt voldaan opent de NMDA-
receptor op het postsynaptisch membraan zich.
, - Het magnesiumblok in de NMDA-receptor wordt verwijderd, waardoor calcium
de cel kan binnendringen en signaalroutes activeert die synaptische versterking
ondersteunen.
Ca ionen werken als secend massengers en activeren enzymen CaM-KII om nieuwe
AMPA-receptoren toe te voegen. AMPA-receptoren zijn bijna hetzelfde als NMDA-
receptoren, maar zijn niet geblokkeerd door magnesium. Er komen dus meer receptoren
op het postsynaptisch membraan die gevoelig zijn voor glutamaat. De connectie wordt
dus sterker -> LTP.
Onderzoek naar LTP werd uitgevoerd met genetisch gemodificeerde muizen met
verbeterde NMDA-receptoren, waardoor ze makkelijker openen. Deze "Doogie-muizen"
presteerden beter in leertaken zoals de Morris water maze, wat wijst op een verbeterd
leervermogen dankzij optimalisatie van synaptische functies.
, Instrumentele conditionering
Instrumentele conditionering/operante conditionering, verwijst naar het proces
waarbij gedrag wordt gevolgd door versterking of straf. Versterking bevordert gedrag en
straf vermindert het. Er zijn twee soorten versterkingssystemen en twee soorten straf:
- Positieve versterking: het toedienen van een positieve stimulus om gedrag te
bevorderen
- Negatieve versterking: het verwijderen van een negatieve stimulus om gedrag te
bevorderen.
- Positieve straf: het toedienen van een onaangename stimulus om gedrag te
verminderen.
- Negatieve straf: een positieve stimulus wordt weggenomen om gedrag te
verminderen.
Burrhus F. Skinner (1904-1990) was een invloedrijke Amerikaanse psycholoog en
behaviorist die vooral bekendstaat om zijn werk op het gebied van operante
conditionering. Hij ontwikkelde het Skinner Box-experiment, waarmee hij het effect
van versterking (beloningen) op het gedrag van dieren, vooral ratten en duiven,
onderzocht.
Het "Pigeons Ping-Pong"-experiment is een van Skinners beroemdste experimenten.
Skinner gebruikte operante conditionering om het gedrag van de duiven te manipuleren
en hen te leren bepaalde acties uit te voeren als reactie op specifieke prikkels. In dit
experiment werden de duiven getraind om de pingpongbal te slaan met hun snavel naar
een doelgebied en ze kregen een beloning wanneer ze de juiste beweging maakten. Het
was een voorbeeld van shaping: een techniek in de operante conditionering waarbij
gedrag geleidelijk wordt gevormd door stapsgewijze versterking van benaderingen van
het gewenste gedrag
Rond 1950 ontdekten James Olds en Peter Milner dat elektrische stimulatie van de
hersenstam bij ratten een plezierige sensatie veroorzaakte. De ratten keerden
herhaaldelijk terug naar de plek waar ze de stimulatie ervoeren, wat wees op het
bestaan van een "pleziercentrum" in de hersenen, gelegen in de mediale
voorhersenenbundel. Deze bundel verbindt dopaminerge neuronen in het ventrale
tegmentale gebied met neuronen in de nucleus accumbens en speelt een cruciale rol bij
het leren van beloningsgericht gedrag.
Relationeel leren
Relationeel leren maakt gebruik van het declaratief geheugen, dat verder wordt
onderverdeeld. Het declaratief geheugen is nauw verbonden met de mediale en laterale
temporale kwabben en de parahippocampus.
