Det Foranderlige Menneske - fra viden til den positive tilgang

Transkript

1 Det Foranderlige Menneske - fra viden til den positive tilgang Peder Esben Neurodagen

2 Helene Elsass

3 VIDEN Københavns Universitet, Panum Resten af verden M. Merzenich A. Berthoz G. Cioni S. Gallagher R. Boyd

4 BROEN Bearbejde Udvikle Publiceret Litteratur Specifik forskning Grundforskning Samfund Primærsektor Individ - Bruger PRAKSIS-LAB PRØVE / LEGE INNOVATION

5 Selvtillid og selvomsorg Mindset og Læring Det foranderlige menneske Neuroplasticitet Embodied Cognition Sanseapparat og Umwelt Muskler og krop Kognition Epigenetik

6 Basale problemer Agency kompromitteret Cognitive Embodiment ude af sync Oplever mitch-match mellem intention og handling Kroppen bliver en modstander [kroppen er IKKE mig]

7 OMVERDEN JEG

9 DEN DYNAMISKE HJERNE Tom Barrick, Chris Clark, St. George s Hospital Medical School, London DIFFUSION TENSOR MRI Patric Hagmann & Van Wedeen, Harvard University

10 Lokalisations-teorien Tænk hvis hjernen var en uorganiseret samling af specialiserede procescentre

11 Plasticitet = foranderlig

12 Plasticitet = foranderlig

13 Hjernen i tal 1) Antallet af synapser antages at være en million million million million = en quadrillion eller ) Nerveenden ved synapsen er ca. 1/1000 af en millimeter i diameter 3) Selve synapsekløften er 20-40/ af en millimeter bred 4) I nerveenden befinder sig op til individuelle proteiner

14 Plasticitet = Foranderlig Hjernen er dynamisk og arbejder i komplekse systemer kredsløb (circuitative). Det betyder, at kontrol over og styring af adfærd, som eksempelvis kognition og motorik tanker og bevægelser deler fælles underliggende systemer. Anthony Randal McIntosh: Regions may be critical for a particular operation, but the operation itself arises from combined actions of many regions Department of Psychology University of Toronto

15 CONNECTOME To understand the functioning of a network, one must know its elements and their interconnections. The connectome will significantly increase our understanding of how functional brain states emerge from their underlying structural substrate, and will provide new mechanistic insights into how brain function is affected if this structural substrate is disrupted. The Human Connectome, a structural description of the human brain, Sporns et al

16 Hjernen er foranderlig "Once development is complete, the sources of growth and regeneration of axons and dendrites are irretrievably lost. "In the adult brain the nerve paths are fixed and immutable: everything can die, nothing can be regenerated." Ramon y Cajal ( )

17 NEURAL REPAIR & NEUROPLASTICITY Neuroplasticitet er aktivitetsafhængig Sansebaserede erfaringer og oplevelser har direkte indvirkning på hjernen og øger effektiviteten i synapserne Professor dr. Mark F. Bear, Howard Hughes Medical Institute :: MIT :: The Picower Institute for Learning and Memory,

19 Sensory Sampling De seneste år har vist et stigende antal af holdbare beviser for, at hjernen, i stedet for at være en passiv modtager af informationer fra den ydre verden (og kroppen), aktivt forudsiger sanseindtryk. Karl Friston, UCLA and Welcome Trust

20 Sensory Sampling Omverden bliver aktivt samplet/scannet for.. 2 OMVERDENEN Multiple forudsigelser bliver genereret fra hukommelsen afhængigt af kontekst 1 3 match til forudsigelserne INFORMATION Bayesiansk opdatering / valg 6 Et bestemt mønster vælges via Nu forvandles usikkerhed til sikkerhed ved hjælp af glukose og ilt til at skabe mønstre af funktionel connectivity i hjernen. Modificeret fra: De Ridder D, Verplaetse J and Vanneste S (2013) The predictive brain and the free will illusion. Front. Psychol. 4:

21 Sensory Sampling OMVERDENEN Baseret på mål og intention genererer hjernen flere mulige fremstillinger af, hvad der kan forventes i forhold til omverdenen. Den repræsentation med den mindste forudsigelsesfejl bliver valgt. Tilblivelsen af repræsentationer er imidlertid begrænset af, hvad der er gemt i hukommelsen samt ved sampling af omverdenen. De processer der menes at styre hjernens tilblivelse af repræsentationer er: a. Information Theory [H = n log s] b. 2. law of thermodynamics [S = k log w] og c. Bayesiansk opdatering Modificeret fra: De Ridder D, Verplaetse J and Vanneste S (2013) The predictive brain and the free will illusion. Front. Psychol. 4:

22 Sensory Sampling Virkeligheden er begrænset af biologi dvs. de biologiske sanse-receptorer. Sanser begrænser oplevet virkelighed'. Mennesket kan se ca. 0,0035 % af det elektromagnetiske spektrum

23 Sensory Sampling Hjernen befinder sig i et rum af mørke og stilhed. Alt hvad den oplever' er elektro-kemiske signaler. Hjernen tolker så signalerne og 'laver' en historie - kaldet virkeligheden - dvs. en subjektiv verden min UMWELT

24 Interoceptive Exteroceptive Allostasis Exteroceptive Forudsigelse Den Forudsigende Hjerne Perdictive Coding Mismatch i PC Homeostasis Interoceptive Forudsigelse Følelser Stemning Fornemmelser Anil Seth: Interoceptive inference, emotion, and the embodied self. TIC, November 2013, vol. 17, no

26 Intentionality & enactment Kognition er funderet i den sensomotoriske dynamik, der udgør samspillet mellem en levende organisme og omverdenen. Neurobiologiske og neuromuskulære processer Sanseapparat Omverden En levende organisme enacts (antager og begriber) den verden hvori den lever; kropsforankringen (embodied cognition) former opfattelse af verden og er derved selve kognitionen

27 Kognition er handling En samtale mellem en væren og omverdenen Kognition er kommunikation

28 Kognition er handling KOGNITION er handling forankret i læring dvs. samlet kunnen. At forholde sig optimalt til nye situationer, krav og udfordringer hvortil der IKKE tidligere er fortaget en (op)læring, det er højest opnålig kunnen

30 EPIGENETIK Den epigenetiske mekanisme påvirkes af miljømæssige faktorer såsom stress, fysisk aktivitet, sociale interaktioner, ernæring, miljøtoxiner og infektioner. Disse forskellige miljøfaktorer former og omdanner epigenomet i løbet af individets udvikling og resultatet er en helt unik identitet, selv hos enæggede tvillinger

32 STYRING AF BEVÆGELSER Kontrol af skeletmuskler er funderet i neural læring Handling og perception er to sider af samme mønt Perception er simuleret handling

33 Skeletmuskulatur er et meget adaptivt (plastisk) væv, der kan tilpasse sig og ændre egenskaber baseret på brug, krav og aktivitet. Skeletmuskulatur reagere og ændres på basis af geners udtryk i cellekernen

34 Position fastholdes samme kraft i begge retninger Principper for musklers funktion ved bevægelige led Bevægelse opad mere kraft i den ene retning balance træk/slæk Muskler kan: trække ikke skubbe Bevægelse nedad mere kraft i den ene retning balance træk/slæk

35 At (s)trække en muskle er et spørgsmål om neural læring CNS - (Hyper)refleks: Aktiv Contraction Muskelstivhed: Passiv Muskellængde Viskoelasticitet Strække-tolerance Relaxation

37 E M B O D I M E N T

38 BRAIN IS BODY BODY IS BRAIN

39 COGNITIVE EMBODIMENT

40 COGNITIVE EMBODIMENT Læring kræver at hjernen helt bogstaveligt ændre sig. Parallelt til dette kræver en ændring i eksempelvis øget selvtillid eller lavere stressniveau at der sker en læring, altså at der etableres en ny-lært selvopfattelse. Hjernen er så at sige kilden til adfærd, men i samme åndedrag må det sandes, at hjernen også ændres af den adfærd, hvortil den selv er kilden. Det er dette dynamiske samspil, der kaldes cognitive embodiment

41 Krop/Hjerne sammenspil Eneste vej fra omverdenen til hjernen er gennem kroppen Eneste vej fra hjernen til omverdenen er gennem kroppen Kognition er kommunikation Kommunikation er handling Handling er kognition H A N D L I N G Omverdenen - Det sociale - At blive accepteret - Tryghed Egen oplevelse - At være med - Jeg kan!

42 COOL Control Over Own Life At udøve kontrol En aktet og villet kontrol - alert overfor egen krop-bevægelser - nervøs og angst ift. omgivelser og uventede ting Embodied Resilience At være i kontrol En præ-refleksiv kontrol - afslappet overfor egen krop/bevægelser - rolig og tryg ift. omgivelser og uventede ting At frisætte enacting tør mere gør mere

43 Min krop er mig Jeg er min krop

45 Mindset Hvad enten du tror du kan eller tror du ikke kan, så har du helt ret! Carol S. Dweck, Ph.D., Lewis and Virginia Eaton Professor of Psychology at Stanford University

46 LÆRING Best practice ved læring: Intensitet Gentagelse Progressiv udfordring Aktivitet Tilstrækkelig TID!

47 LÆRING Kroppen fungerer som grænseflade (interface) for kommunikationen mellem JEG et og omverdenen og denne funktion er forudsætningen for at kunne føle kontrol over eget liv og dermed fungere som individ samt i en social kontekst

48 LÆRING Kognitiv-Motorisk Læring vejen til kognitiv kropsforankring Kognitiv-Motorisk Læring har som formål at udvikle evnen til at identificere og registrere, hvor og hvordan kroppen befinder sig i rummet samt fornemme og forudsige den indsats, energi og kraft, der kræves for at udføre en given handling. Det vil sige at forholde sig til omverdenen via og med kroppen, hvilket indikerer, at for at opfatte noget, skal vi aktivt simulere de bevægelser, der er forbundet med det sanseindtryk, vi forsøger at behandle. I psykologi og filosofi benævnes det at være cognitive embodied. VARIATION OVERRASKELSE NYE UDFORDRINGER

49 LÆRING

50 LÆRING Læring kræver ændringer i hjernens netværk Ændringer i hjernens netværk kræver epigenetisk aktivering Epigenetisk aktivering kræver calcium tilstrømning til cellerne Calcium tilstrømning til cellerne kræver åbning af ion-kanaler Åbning af ion-kanaler kræver forekomst af glutamat Forekomst af glutamat kræver arousal / opmærksomhed / fokus Arousal / opmærksomhed / fokus kræver variation - overraskelse - skiftende udfordringer Variation - overraskelse - skiftende udfordringer kræver pædagogik og didaktik Pædagogik og didaktik kræver viden

51 Optimering af neurale netværk These studies indicate that learning and daily sensory experience leave minute but permanent marks on cortical connections and suggest that lifelong memories are stored in large stable connected synaptic networks. Guang Yang, Feng Pan & Wen-Biao Gan Molecular Neurobiology Program, The Helen and Martin Kimmel Center for Biology and Medicine at the Skirball Institute of Biomolecular Medicine, Department of Physiology and Neuroscience, New York University School of Medicine, New York, New York 10016, USA.Max,

52 Systemisk Global optimering af neurale netværk Sonja B. Hofer, Thomas D. Mrsic-Flogel, Tobias Bonhoeffer & Mark Hübener, Max Planck Institute of Neurobiology - NATURE Vol January

53 Kortikal forøgelse (Nye dendritter) 3 trin i læringsprocessen: Ca. 35 dage 1) ny læring udvikler en population af nye dendritic spines 2) denne population bliver herefter reduceret til en mindre undergruppe, 3) færdighedsformåen opretholdes af denne lille, men stabile undergruppe af dendritic spines Cortical Map Plasticity Improves Learning but Is Not Necessary for Improved Performance Amanda Reed, Jonathan Riley, Ryan Carraway, Andres Carrasco, Claudia Perez, Vikram Jakkamsetti, and Michael P. Kilgard (Neuron, Volume 70, Issue 1, , 14 April 2011)

55 Den Positive Tilgang Alle systemer i det menneskelige maskineri er foranderlige dvs. de kan ændres og optimeres

57 D I V E R S I T ET Det HELT STORE mål: Funktionsnedsættelse er IKKE et handicap, men blot en parameter indlejret i livets naturlige mangfoldighed

58 Referencer: 1. Neuron Apr 14;70(1): Cortical map plasticity improves learning but is not necessary for improved performance. Reed A 1, Riley J, Carraway R, Carrasco A, Perez C, Jakkamsetti V, Kilgard MP. 2. J Neurosci Jun 10;29(23): Efficiency of functional brain networks and intellectual performance. van den Heuvel MP 1, Stam CJ, Kahn RS, Hulshoff Pol HE. 3. Cold Spring Harb Perspect Biol Jun 1;3(6). Neuronal activity-regulated gene transcription in synapse development and cognitive function. West AE 1, Greenberg ME. 4. Nat Rev Neurosci Feb;10(2): The molecular and cellular biology of enhanced cognition. Lee YS 1, Silva AJ. 5. J Neurosci Jun 10;29(23): Efficiency of functional brain networks and intellectual performance. van den Heuvel MP 1, Stam CJ, Kahn RS, Hulshoff Pol HE. 6. Arch Dis Child Sep;96(9): Epigenetics and child health: basic principles. Groom A 1, Elliott HR, Embleton ND, Relton CL. 7. Neuron Nov 17;72(4): Functional network organization of the human brain. Power JD 1, Cohen AL, Nelson SM, Wig GS, Barnes KA, Church JA, Vogel AC, Laumann TO, Miezin FM, Schlaggar BL, Petersen SE. 8. Nat Rev Neurosci Jun 20;13(7): Structural plasticity upon learning: regulation and function Caroni P 1, Donato F, Muller D. 9. Nat Neurosci Aug;16(8): The effects of neural gain on attention and learning. Eldar E 1, Cohen JD, Niv Y

59 10. Int J Dev Neurosci Oct;31(6): Shaping synaptic plasticity: the role of activity-mediated epigenetic regulation on gene transcription. Cortés-Mendoza J 1, Díaz de León-Guerrero S, Pedraza-Alva G, Pérez-Martínez L. 11. J Neurosci Jun 27;32(26): Global connectivity of prefrontal cortex predicts cognitive control and intelligens. Cole MW 1, Yarkoni T, Repovs G, Anticevic A, Braver TS. 12. Curr Biol Feb 23;20(4):R Dendritic spines: the stuff that memories are made of? Hofer SB 1, Bonhoeffer T. 13. Neuropsychologia. 2006;44(11): Development of cognitive control and executive functions from 4 to 13 years: evidence from manipulations of memory, inhibition, and task switching. Davidson MC 1, Amso D, Anderson LC, Diamond A. 14. Proc Natl Acad Sci U S A May 3;108(18): Dynamic reconfiguration of human brain networks during learning. Bassett DS 1, Wymbs NF, Porter MA, Mucha PJ, Carlson JM, Grafton ST. 15. Nature Jan 15;457(7227): Experience leaves a lasting structural trace in cortical circuits. Hofer SB 1, Mrsic-Flogel TD, Bonhoeffer T, Hübener M. 16. Proc Natl Acad Sci U S A May 13;105(19): Improving fluid intelligence with training on working memory. Jaeggi SM 1, Buschkuehl M, Jonides J, Perrig WJ. 17. Science Aug 19;333(6045): Interventions shown to aid executive function development in children 4 to 12 years old. Diamond A 1, Lee K. 18. Science Aug 19;333(6045):951. Investing early in education. Laying the foundation for lifetime learning. Introduction. Hines P, McCartney M, Mervis J, Wible B

60 19. Nat Rev Neurosci Jan;12(1): Making memories last: the synaptic tagging and capture hypothesis. Redondo RL 1, Morris RG. 20. Neuron Sep 9;67(5): Neuroscience and education: an ideal partnership for producing evidence-based solutions to Guide 21(st) Century Learning. Carew TJ 1, Magsamen SH. 21. Curr Opin Neurobiol Apr;15(2): Perceptual learning: specificity versus generalization. Fahle M. 22. Science Aug 19;333(6045): Protecting brains, not simply stimulating minds. Shonkoff JP. 23. Nature Dec 17;462(7275): Rapid formation and selective stabilization of synapses for enduring motormemories. Xu T 1, Yu X, Perlik AJ, Tobin WF, Zweig JA, Tennant K, Jones T, Zuo Y. 24. Neuron Aug 12;67(3): Searching for engrams. Hübener M 1, Bonhoeffer T. 25. Nature Dec 17;462(7275): Stably maintained dendritic spines are associated with lifelong memories. Yang G 1, Pan F, Gan WB. 26. Proc Natl Acad Sci U S A Feb 8;108(6): Structural plasticity within highly specific neuronal populations identifies auniqeparcellation of motor learning in the adult brain. Wang L 1, Conner JM, Rickert J, Tuszynski MH. 27. Nat Neurosci Nov;3 Suppl: Synaptic plasticity: taming the beast. Abbott LF 1, Nelson SB

61 Bøger om læring: 1. Norman Doidge: The Brain That Changes Itself Chapter 3 Penguin Books; 1 Reprint edition (December 18, 2007) ISBN-10: Michael Merzenich: Soft-Wired: How the New Science of Brain Plasticity Can Change Your Life Parnassus Publishing; 2 edition (October 14, 2013) ISBN-10: Tracey Tokuhama-Espinosa: Mind, Brain, and Education Science: A Comprehensive Guide to the New Brain-Based Teaching W. W. Norton & Company ISBN: Eric Jensen Brain-Based Learning: The New Paradigm of Teaching Corwin; 2nd edition ISBN-10: Patricia Wolfe: Brain Matters: Translating Research into Classroom Practice Association for Supervision & Curriculum Development ISBN-10:

62 28. Science Aug 19;333(6045): Teachers' language practices and academic outcomes of preschool children. Dickinson DK. 29. Curr Biol Feb 24;19(4): Motor task variation induces structural learning. Braun DA 1, Aertsen A, Wolpert DM, Mehring C. 30. Acta Biomed. 2007;78 Suppl 1: Synaptic plasticity and the neurobiology of learning and memory. Benfenati F