Hvad sker der i hjernen, når vi lærer, og hvor ved vi det fra? Christian Gerlach, Syddansk Universitet cgerlach@health.sdu.dk

Transkript

1 Hvad sker der i hjernen, når vi lærer, og hvor ved vi det fra? Christian Gerlach, Syddansk Universitet cgerlach@health.sdu.dk

2 Disposition Hjernens udvikling Sprogets udvikling Hukommelse & læring

3 Hjernens udvikling

4 Et par facts: Hjernens mindste funktionelle enhed er neuronet. I fosterstadiet dannes der ca nye neuroner i minuttet. Slutprodukt: Ca milliarder neuroner ved fødslen. Og så går det ned ad bakke: -100 g. (ca. 8 %) ved de 70. Neuroner er langsomme: 100 m/s. (Spikes: 2-10 Hz vs. Clock-frequency Hz) Men; hvert neuron er forbundet med op til andre neuroner.

5 Hjernens mindste funktionelle enhed er nervecellen (neuronet) Gule prikker = Axon terminaler Dendrit Cellekrop

6 Det var længe en almindelig antagelse at hjernen var færdigudviklet i 6-7 års alderen Rækkefølgen hvormed forskellige områder i hjernen modnes Paul Flechsig, 1901

7 Metabolisme som funktion af alder

8 Hjernen er en skulptur, der formes af erfaringen Synaptogenese: Dannelse af nye synapser Beskæring: Fjernelse af eksisterende synapser Modulering: Svækkelse eller forstærkning af eksisterende synapser

9 Metabolisme som funktion af alder

10 Grå og hvid substans

11 Hjernens modning i tid

12 Højdepunkt for tæthed i grå substans 12 år 5 år 16½ år

13 Og hvad er det nu lige det betyder? Øgning af grå substans: Læringspotentiale + Effektivisering - Øgning af hvid substans: Effektivisering + Læringspotentiale -

14 Fysiologiske forandringer sker gennem hele livet: Hjernen er plastisk Draganski et al Nature

15 Sprogets udvikling

16 Den voksne hjerne som model

17 Anatomiske forskelle Temporallapperne er præget af en udtalt strukturel asymmetri, der kan udgøre det anatomiske grundlag for specialiseringen af venstre og højre temporallap for henholdsvis sproglige og musiske funktioner (Disse anatomiske forskelle ses også hos døve).

18 Fonologi fmri-studie af 20 børn 2-3 måneder gamle Forlæns og baglæns tale: + fonologisk information + hurtige lydlige overgange - universel prosodi Forlæns + baglæns vs. stilhed Forlæns vs. baglæns Dehaene-Lambertz et al Science

19 Fonologi OT-studie af 14 (sovende) børn 2-5 dage gamle Rød = Forlæns tale, Grøn = Baglæns, Blå = stilhed Optical topography/ Near-infrared spectroscopy Peña et. al PNAS

20 Myelinisering MR: 48 børn (8 med mindre neurologiske anomalier) 1 md. -3 år. Wernickes område modnes givetvis tidligere end Brocas: Sprogperception er på plads tidligere end sprogproduktion. Pujol et al Neurology

21

22 Fonologi Frem til ca. 7 md. skelner børn mellem alle (universelt) forekommende fonologiske kontraster (/p/ vs. /b/) Herefter og frem til 12 md. aftager følsomheden for fonologiske kontraster, der ikke optræder i modersmålet, mens følsomheden for kontraster, der gør, øges. Følsomheden for fonologiske kontraster korrelerer med senere sprog-færdigheder (ex. ordforråd) Kuhl Nature Reviews Neuroscience

23 Fonologi Event-relaterede potentialer (ERP) hos 50 børn på 11 måneder Rivera-Gaxiola et. al. 2005, NeuroReport

24 Segmentering af ord Følsomhed for fonologiske kontraster kan bruges til at afkode stavelser og kombinationer heraf. Nogle vil være hyppige, andre sjældne. Statistiske træk -> ord-segmentering Prosodi: Begyndelser og endelser på ord afviger i tryk (dansk har ofte tryk på begyndelsen af ord). Tryk -> ord-segmentering Noget tyder på, at ord-segmentering indtil ca 7 md. hviler på statistiske træk hvorefter tryk dominerer. Kuhl 2004, Nature Reviews Neuroscience

25 Prosodi OT-studie af 21 (sovende) børn Flad (-tonehøjde) > Normal Homae et. al. 2007, Neuroscience Research

26 Konklusioner om sprog og hjerne De neurale områder, der understøtter sprog, er på plads meget tidligt i livet. De sprogfunktioner, som de understøtter, undergår kvantitative snarere end kvalitative forandringer gennem livet. Dette peger på en genetisk disposition for sprog. Udviklingen af sprog er dog kraftigt betinget af erfaring. Det er givetvis erfaring (sproglig påvirkning), der lukker af for plasticiten (læring former hjernen).

27 Hukommelse og Læring

28 Hukommelsen set i tid Indkodning, Lagring & Genkaldelse Sensorisk hukommelse: msek - 1 sek. Arbejdshukommelse: 3-4 sek. Langtidshukommelse: Min - år.

29 Vi husker langt fra alt For at viden bliver solidt lagret over længere tid, er det en fordel, at den har en eller anden form for betydning. Nogle ting har betydning i sig selv: folks udseende, vejen hen til købmanden etc. De er personlige erfaringer. Nogle ting har ikke betydning i sig selv: desværre meget af det vi tilegner os gennem bøger.

30 Hukommelsesopgave: Gæt i hvilken kasse den røde kugle befinder sig og husk hvor mange gange den befinder sig i de enkelte kasser: Belønning ved korrekt gæt. Præference test: Hvilket mønster, kan du best lide (3 gamle og 3 nye) Mønster 1 = forbundet med belønning 90% Mønster 2 = forbundet med belønning 50% Mønster 3 = forbundet med belønning 10% Johnsrude et al Journal of Neuroscience Vol. 20

31 Hjernen er fra naturens side bygget til hurtigt og automatisk at lære de vigtige ting, der handler om liv og død. Det sker ubevidst Men den skal have hjælp til at lære de ting, der ikke handler om liv og død: Tysk grammatik, Newton s fysik etc. Det kræver bevidsthed (opmærksomhed)

32 Langtidshukommelse Non-deklarativ Deklarativ Procedural Associativ Episodisk Semantisk Evolutionært gamle Evolutionært nye

33 Liv og død ting Non-deklarativ hukommelse Boglig viden Deklarativ hukommelse Arbejdshukommelsen Sensoriske hukommelse = ubegrænset kapacitet Langtidshukommelsen = ubegrænset (i princippet) Arbejdshukommelsen = begrænset kapacitet Arbejdshukommelsen: Læringens flaskehals

34

35 Læring kræver derfor til tider Hårdt arbejde: opmærksomhed & koncentration og særligt hvis ikke undervisningen tilrettelægges så den er vedkommende og aktiv

36 Konklusion (min) Undervisning kan ikke (alene) designes ud fra, hvad vi ved om, hvordan hjernen fungerer men Viden om hvordan hjernen fungerer, kan bruges til at optimere undervisning, så undevisningsformen ikke er i modstrid med de betingelser, vi bedst lærer under Fare: Hjerneforskning = Evidens