La voluntat és clau per a potenciar l’aprenentatge i la memòria: descobert el mecanisme que ho fa possible

Un equip internacional liderat des del laboratori SPECS de l’IBEC identifica, per primera vegada en humans, el mecanisme fisiològic responsable de l’eficàcia dels processos d’aprenentatge basats en l’automotivació i la llibertat d’elecció. Les protagonistes d’aquest mecanisme són les ones cerebrals de tipus theta, que regulen la capacitat de les neurones de l’hipocamp humà per a fixar i recuperar informació.

Read more…

El cervell humà amb els seus principals subsistemes. L’hipocamp, l’objecte d’aquest estudi, és l’estructura allargada en primer pla que es mostra en groc. 

L’aprenentatge actiu o voluntari és un tema transcendental en educació, psicologia i neurociència. Durant anys, nombrosos estudis han demostrat que, quan l’aprenentatge es produeix a partir de l’acció voluntària, hi ha una modulació de l’atenció, la motivació i el control cognitiu que fa que el procés sigui molt més efectiu. En conseqüència, la memòria es veu beneficiada. No obstant això, encara que s’havien identificat els processos fisiològics que subjauen a aquesta realitat en el cervell de ratolins, no s’havia corroborat la seva existència en la nostra espècie. 

Ara, un grup internacional d’investigadors liderats pel Professor de Recerca ICREA Paul Verschure des del laboratori SPECS de l’Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC), en col·laboració amb la Universitat del Ruhr de Bochum (Alemanya), la Universitat Pompeu Fabra i el Dr. Rodrigo Rocamora de l’Hospital de la Mar, han identificat per primera vegada en humans, el mecanisme responsable d’aquest fenomen.  

La clau resideix en les oscil·lacions de les ones theta generades per l’hipocamp del cervell humà, quan és el cervell qui posseeix el control del procés d’aprenentatge. 

 

Memòria i llibertat individual 

El treball, publicat recentment en la prestigiosa revista científica PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America), es basa en un experiment dut a terme amb pacients d’epilèpsia que, en un joc de realitat virtual, navegaven per una pista quadrada, i als quals se’ls demanava que recordessin imatges d’objectes presentats en diferents localitzacions de la pista. La navegació podia ser activa, quan els participants controlaven lliurement els seus moviments; o passiva, si era un altre subjecte qui planificava el recorregut i, per tant, qui decidia l’ordre d’exposició de les imatges. En aquesta segona modalitat, per tant, els subjectes no exercien cap control sobre com memoritzar els objectes dispersos en l’entorn virtual. 

L’estudi de l’activitat electrofisiològica de l’hipocamp i el testatge en el reconeixement dels objectes al final de l’experiment, va permetre comprovar la importància de l’aprenentatge actiu en cadascun dels participants. “En els subjectes que havien tingut la possibilitat de dur a terme una navegació activa s’identificava un increment de les oscil·lacions theta que feia més eficaç l’aprenentatge i la memòria posterior. Però, a més, el que succeïa era que es donaven dos fenòmens consecutius, separats per mil·lisegons. Un d’ells corresponia a la codificació de la informació; l’altre, a la recuperació d’informació prèviament emmagatzemada: la reactivació de la memòria”, explica el Dr. Daniel Pacheco, primer autor de l’estudi.

En efecte, els subjectes que podien navegar de manera lliure per l’entorn virtual promovien un codi de fase theta que afavoria la fixació i recuperació d’informació, igual que succeïa en els treballs anteriors duts a terme amb rosegadors. Aquests resultats constitueixen, per tant, un pont entre els resultats experimentals en el model animal i la recerca de la memòria humana.

Aquest estudi aporta dades empíriques que ratifiquen la importància de la llibertat individual per a promoure un aprenentatge eficaç en humans.

 

 

Paul Verschure

Implicacions pedagògiques i psicològiques 

Les aplicacions pràctiques d’aquest descobriment són àmplies i de gran importància. “La identificació d’aquests dos diferents moments en les oscil·lacions theta podrien facilitar intervencions concretes. Per exemple, podríem manipular l’oscil·lació per a eliminar records traumàtics o potenciar les memòries que es perden per culpa d’amnèsies o de malalties neurodegeneratives”, prossegueix el Dr. Pacheco. A més, té una gran rellevància en el camp educatiu, ja que suposa la confirmació empírica que elements com la motivació, el control cognitiu i la capacitat per a decidir per un mateix són claus per a un aprenentatge eficaç. 

“La transcendència d’aquest descobriment és enorme” assenyala Paul F. M. J. Verschure, un altre dels autors de l’estudi. “Hem aconseguit arribar aquí després de més de 20 anys de recerca i els resultats obtinguts són clars. Que la voluntat sigui clau per a la integració de la informació en la memòria ens dóna arguments per a dir que, si convertim a les persones en subjectes passius, si se les coacciona, el seu aprenentatge serà pitjor.” 

 



Article de referència:  Daniel Pacheco Estefan, Riccardo Zucca, Xerxes Arsiwalla, Alessandro Principe, Hui Zhang, Rodrigo Rocamora, Nikolai Axmacher, Paul F. M. J. Verschure. Volitional learning promotes theta phase coding in the human hippocampus”. PNAS, 2021.