المرونة العصبية: كيف يتعلم الدماغ

ما هو سرّ قدرة البعض على التعلم بسهولة أكبر من الآخرين؟ هل تلاحظ أن تعلم المهارات الجديدة قد يكون أسهل لبعضنا من الآخرين؟ تزايدت الاكتشافات الحديثة التي تكشف أسرار مرونة الدماغ أو ما يسمى بـ المرونة العصبية وكيفية تغييره ليتوافق مع سلوكياتنا اليومية. يساعدنا فهم هذه المرونة العصبية في معرفة كيف نتعلم، ويدعم التعافي من الإصابات الدماغية مثل السكتات. ويؤكد أنه يمكننا دائما تحسين عقولنا من خلال تعزيز السلوكيات الصحيحة. في هذا المقال، نستعرض المفهوم العلمي للمرونة العصبية، وكيف يُعيد الدماغ تشكيل نفسه دعما للتعلم واستعادة القدرات بعد الأضرار.

كيف يتعلم الدماغ؟

تؤكد الدراسات أن الدماغ ليس ثابتا في بنيته ووظائفه، بل يمكنه التغير والتكيف مع التعلم. أحد أكبر المفاهيم الحديثة هو المرونة العصبية. والتي تشير إلى قدرة الدماغ على إعادة تنظيم نفسه بناء على التعلم والسلوكيات الجديدة. كلما تعلمنا شيئا جديدا أو اكتسبنا مهارة، يحدث تغيير في دماغنا على المستوى الكيميائي والهيكلي والوظيفي.

آليات التغيير في الدماغ:

التغيير الكيميائي:

أول طرق التغيير في الدماغ هو التغيير الكيميائي. ينتج التعلم عن إرسال إشارات كيميائية بين الخلايا العصبية (العصبونات)، ما يدعم الذاكرة القصيرة الأمد والتحسين الفوري للأداء. تتيح هذه التغييرات السريعة التعلم المؤقت، لكن تحقيق التعلم الطويل الأمد يتطلب المزيد من التغييرات.

التغيير الهيكلي:

الطريقة الثانية التي يتغير بها الدماغ هي عبر التغيير في هيكله. يتمثل هذا في تعزيز الروابط العصبية بين الخلايا. وهذا النوع من التغيير يتطلب وقتا أطول ويعزز الذاكرة طويلة الأمد، كما في تعلم مهارات جديدة مثل العزف على آلة موسيقية. عندما تتعلم وتكرر السلوكيات، تبدأ شبكات دماغية جديدة في التشكل، ما يساعد في تثبيت التعلم على المدى الطويل.

التغيير الوظيفي:

الطريقة الثالثة هي التغيير الوظيفي، حيث تزداد قابلية استثارة المناطق الدماغية المستخدمة بشكل متكرر، ما يسهل استخدامها في المستقبل. يؤدي هذا التكيف الوظيفي إلى تعزيز كفاءة التعلم ويساعد الدماغ في معالجة المعلومات بشكل أسرع وأفضل. بفضل المرونة الوظيفية، تتفاعل شبكة الدماغ بأكملها لتعزيز الأداء وتطوير القدرات.

التعلم والذاكرة والتغيرات في الدماغ:

إن التعلم والذاكرة مرتبطان ارتباطا وثيقا بالضرورة. فلا يمكنك أن تتعلم شيئا ما دون تخزينه في شكل من أشكال الذاكرة لاستخدامه في المستقبل، إما لاستعادته كمعرفة جديدة أو لتحسين المهارات. ومن خلال علم الأعصاب، نعلم أن الذكريات يتم ترميزها من خلال التغيرات الفيزيائية في الدماغ. (على الرغم من أن النقاش  لا يزال قائما حول ما الذي يتغير بالضبط وكيف). وبالتالي فإن دماغك يتغير ماديا كلما تعلمت أي شيء، وبالتالي فإن تجاربك وتعلمك طوال حياتك تتغير وتشكل دماغك.

هناك تصور شائع مفاده أن الدماغ يتطور بشكل كامل في وقت ما في مرحلة الطفولة المبكرة. مما يعني أن لا شيء يتغير بعد ذلك، وأن التغييرات الإضافية في الدماغ مع التطور في مرحلة الطفولة والمراهقة يتم تحديدها بيولوجيا بطريقة ما، مما يؤدي إلى حالة متطورة تماما في مرحلة البلوغ.

في الواقع، تتحدد الطريقة التي يتطور بها دماغك من خلال الجينات والتعلم والخبرات. ولا يعني البيولوجيا أنها محددة مسبقا. يتشكل دماغك من خلال خبراتك ولا يكون ثابتا أبدا ولكنه يستمر في التغير جنبا إلى جنب مع التعلم على مدار العمر.

تاريخ اكتشاف بنية الدماغ:

في أواخر القرن التاسع عشر، قدّم عالم الأحياء رامون إي كاخال نظرية الخلايا العصبية. والتي تنص على أن الدماغ يتكون من خلايا منفصلة لكنها متصلة فيما بينها، على غرار الخلايا الموجودة في باقي أعضاء الجسم. ورغم أن معاصريه شككوا في نظريته، واعتقدوا أن الدماغ يتكون من مادة مختلفة تمامًا، إلا أن الأبحاث اللاحقة أكدت صحة ما توصل إليه. وفي عام 1906، حصل كاخال على جائزة نوبل تكريمًا لنظريته الرائدة في الخلايا العصبية.

التركيب الأساسي للدماغ:

يتألف الدماغ من خلايا تُعرف بالخلايا العصبية، التي ترتبط مع بعضها البعض عبر نقاط اتصال تُدعى المشابك العصبية. وتتركز معظم هذه الخلايا في الطبقة الخارجية الرقيقة من الدماغ، المعروفة بالمادة الرمادية أو القشرة الدماغية، والتي لا يتجاوز سمكها بضعة مليمترات. وتتميز هذه الطبقة السطحية بشكلها المطوي الذي يعزز من مساحة المادة الرمادية، ما يسمح بتكديس عدد كبير من الخلايا العصبية داخل حجم الجمجمة المحدود.

الخطأ في فهم تجدد الدماغ:

رغم إنجازات كاخال، كان مخطئا في تصوره بأن “المسارات العصبية لدى البالغين ثابتة ولا تتغير”، معتقدًا أن الخلايا العصبية لا يمكنها التجدد أو الإصلاح بعد تعرضها للتلف. وبالفعل، فإن الأنسجة العصبية في مناطق مثل الدماغ والحبل الشوكي لا تتجدد عند تلفها. لكن هذا أدى إلى اعتقاد خاطئ بأن الدماغ يصبح غير قابل للتغير بمجرد وصول الإنسان لمرحلة البلوغ.

المرونة الدماغية:

في الواقع، الدماغ لا يتوقف عن التغير، بل يظل مرنًا وقادرًا على التكيف طوال الحياة، خاصة مع اكتساب المعرفة والخبرات الجديدة. ويحدث هذا التغيير بشكل أساسي من خلال تعديل الروابط بين الخلايا العصبية. على سبيل المثال، أظهرت دراسة على سائقي سيارات الأجرة في لندن أنهم يطورون قدرات استثنائية للتنقل في مدينتهم دون الحاجة إلى خرائط، ويُظهر ذلك في تضخم واضح بمنطقة الحُصين لديهم، ما يعكس قدرة الدماغ المذهلة على التكيف.

أهمية تكوين التشابكات العصبية:

الترابط العصبي:

إن الشبكة الواسعة من الترابطات بين الخلايا العصبية في الدماغ، من خلال الروابط المعروفة باسم المشابك العصبية، هي التي تمنح الدماغ قوته الحسابية الهائلة. وفي حين يحتوي الدماغ على عدد هائل من الخلايا العصبية، حوالي 86 مليار خلية عصبية، فإن كل خلية عصبية من هذه الخلايا العصبية يمكن ربطها بعدة آلاف من الخلايا العصبية الأخرى، مما يعطي ما يقدر بنحو 150 تريليون اتصال أو تشابك عصبي في الدماغ.

تقع الغالبية العظمى من الخلايا العصبية لدينا في الطبقة السطحية من المادة الرمادية في دماغنا. ولا يتغير عدد الخلايا العصبية لدينا مع التعلم أو الخبرة الحياتية.

ومع ذلك، فإن الروابط بين الخلايا العصبية، من خلال المشابك العصبية، تتغير باستمرار طوال حياتنا وهي مسؤولة بشكل أساسي عن التعلم والذاكرة في الدماغ. تتضمن هذه التغييرات في الروابط تكوين روابط جديدة، تعرف باسم تكوين المشابك العصبية ، أو تقوية الروابط الموجودة، تعرف باسم التعزيز طويل الأمد (LTP).

تأثير البيئة المحفزة على تكوين المشابك العصبية:

يأتي الكثير مما نعرفه عن تكوين المشابك العصبية من دراسات أجريت على الحيوانات التي نشأت في بيئات شديدة التحفيز (مشابهة للبيئة الطبيعية للفئران) مقارنة بتلك التي نشأت في بيئات محرومة. أظهر عالم الأعصاب البارز في أربعينيات القرن العشرين، دونالد هيب، لأول مرة كيف أن الفئران التي نشأت كحيوانات أليفة كان أداؤها أفضل في العديد من المهام المعرفية من الفئران التي نشأت في أقفاص المختبرات. عندما تم توفير الفرص الكافية للفئران للتحفيز البدني والاجتماعي والحسي، يمكن أن تتشكل روابط متبادلة أكثر شمولا بين خلاياها العصبية، مع وجود عدد أكبر من المشابك العصبية ^.

تأثير الحرمان الشديد على النمو المعرفي:

نفترض أن نفس العمليات مهمة في أدمغة البشر ولكن لدينا القليل من الأدلة المباشرة. تظهر الدراسات التي أجريت على أطفال من حالات حرمان شديد في دور الأيتام الرومانية في الثمانينيات تأخيرات مستمرة في النمو المعرفي واللغوي والاجتماعي، لذلك نعلم أن الحرمان الشديد ضار ^. ومن المثير للاهتمام أن الأبحاث الحديثة على دماغ ألبرت أينشتاين تشير إلى أنه كان لديه دماغ أكثر اتصالا، مع اتصالات عصبية أكثر كثافة بين نصفي الدماغ الأيسر والأيمن، مما يسمح على الأرجح باتصالات دماغية أكثر كفاءة ^.

مفهوم التعلم الهيبي:

وصف دونالد هيب عملية مهمة للتعلم في الدماغ، تعرف باسم التعلم الهيبي (1949)، والتي يمكن تلخيصها في العبارة التالية: “الخلايا العصبية التي تنطلق معا تترابط معا  “. ببساطة، عندما تستجيب خليتان أو أكثر أو تنطلق في نفس الوقت (أي من بعض الأفكار أو الأفعال أو الأحداث في البيئة)، يتم تعزيز الارتباط أو التشابك العصبي بينهما، مما يؤدي إلى ارتباط أقوى. وهذا يعني أنه إذا واجهنا بعض المواقف (أو الأفكار أو الأفعال) في المستقبل مما تسبب في استجابة إحدى هذه الخلايا العصبية، فمن المرجح الآن أن تؤدي إلى استجابة في الخلايا العصبية الأخرى المتصلة، مما يؤدي إلى تذكر وتعزيز هذا الارتباط.

بهذه الطريقة، يتضمن الكثير من التعلم في الدماغ تغيير الروابط بين الخلايا العصبية، وخاصة تعزيز تلك المسارات أو الدوائر من الخلايا العصبية المترابطة التي يتم استخدامها بشكل متكرر وتطلق النار معا.

تكوين الخلايا العصبية:

تحتوي الغالبية العظمى من أدمغتنا على الخلايا العصبية التي كانت موجودة منذ ولادتنا فقط. ومع ذلك، هناك منطقة صغيرة ولكنها مهمة للغاية في أدمغتنا تستمر في نمو خلايا عصبية جديدة طوال حياتنا، من خلال عملية تعرف باسم تكوين الخلايا العصبية. تسمى هذه المنطقة الحصين ومن المعروف أنها تلعب دورا حاسما في الذاكرة والتعلم.

لم يظهر الباحثون أن الخلايا العصبية الجديدة تولد في الحصين في الدماغ البشري طوال الحياة إلا في العقد الماضي. وفي الدراسة الأكثر حسما، استخدم الباحثون تقنية تأريخ الكربون لتحديد عمر الخلايا الفردية داخل الحصين بدقة. وقد قدروا أنه يتم إضافة حوالي 700 خلية عصبية جديدة إلى كل حصين (الأيسر والأيمن) كل يوم، وبحلول الوقت الذي نبلغ فيه سن الستين، سيكون حوالي ثلث الخلايا العصبية في الحصين لدينا عبارة عن خلايا عصبية جديدة تشكلت من خلال التولد العصبي بعد الولادة ^.

وقد أثار هذا الأمر قدرا كبيرا من الإثارة وهو موضوع يتصدر حاليا الأبحاث في مجال علم الأعصاب، ولكن لا يزال هناك الكثير مما لا يزال مجهولا. على سبيل المثال، تشير الأبحاث فقط إلى الدور المحتمل للخلايا العصبية الجديدة في الحصين في التعلم أو الذاكرة ^.

دور الحصين في تعزيز الدماغ و التعلم:

نحن نعلم أن الحصين بشكل عام له أهمية بالغة في تكوين الذكريات الجديدة. لأن الأشخاص الذين يعانون من تلف في الحصين يعانون من فقدان شديد للذاكرة ولا يستطيعون تذكر أي شيء بعد وقت التلف. كما نعلم أن الحصين يلعب دورا في الملاحة المكانية، أو قدرتنا على تذكر و”الشعور” بطريقنا حول مكان مألوف، وهو الاكتشاف الذي أدى إلى منح جائزة نوبل في عام 2014  .

إننا نعلم الكثير من الأمور التي قد تعزز عملية تكوين الخلايا العصبية. مثل ممارسة الرياضة، واتباع نظام غذائي صحي، والحد من التوتر، والتعلم ذاته. وهناك الآن العديد من الكتب والمواقع الإلكترونية والمنتجات الناشئة التي تنصح بكيفية تعزيز عملية تكوين الخلايا العصبية وبالتالي “تعزيز دماغك”. ولكن الحقيقة أننا لا نعرف ما إذا كان استهداف عملية تكوين الخلايا العصبية بشكل خاص ضروريا أو حتى مفيدا للإدراك أو الذاكرة، أو التعلم. وبالتالي فليس هناك ما يكفي من الأدلة للادعاء بأن أيا من هذه الأمور من شأنه أن “يعزز دماغك” بالفعل.

إن ما نعرفه هو أن الحصين يستمر في نمو الخلايا العصبية الجديدة طوال الحياة وأن الحصين له أهمية بالغة في التعلم والذاكرة. ولكن هل يؤدي تعزيز نمو الخلايا العصبية الجديدة في الحصين إلى زيادة ذكائك؟ هذا ما ستخبرنا به الأبحاث المستقبلية.

المرونة العصبية في العمل:

إن الدماغ يتمتع بقدرة مذهلة على إعادة تنظيم نفسه. من خلال إعادة توصيل وتعديل وتعزيز الروابط والمسارات التي يتم استخدامها بشكل متكرر. وكما وصف دونالد هيب، فإن تلك المسارات من الخلايا العصبية المترابطة التي يتم تدريبها أو استخدامها بشكل متكرر. والتي يتم إطلاقها معا، تعمل على تقوية روابطها وبالتالي ربطها معا.

تركز أغلب الأبحاث التي تتناول التغيرات الدماغية واسعة النطاق المرتبطة بالمرونة العصبية على كيفية تعافي الدماغ أو إعادة تنظيمه بعد التلف أو الإصابة. على سبيل المثال، تحتوي أجزاء الدماغ التي تتحكم في حركات الجسم وحاسة اللمس على نوع من خريطة الجسم. تعرف باسم الهومونكولوس، بحيث تتصل الخلايا العصبية في منطقة معينة بعضلات في جزء معين من الجسم. إذا أصيب شخص ما بتلف في هذه المنطقة الحركية من دماغه، على سبيل المثال بسبب سكتة دماغية أو انسداد في إمدادات الدم، فسوف يعاني من ضعف شديد في حركات جزء من جسمه يتوافق مع الجزء التالف من دماغه.

كما نعلم، لا تلتئم الخلايا العصبية التالفة ولا تتجدد. ولا تنمو خلايا عصبية جديدة في هذا الجزء من الدماغ. ولكن مع ذلك يمكن للناس استعادة السيطرة على حركاتهم. من خلال إعادة التأهيل والتدريب المتكرر على الحركات الضعيفة. يمكن للمناطق غير التالفة في الدماغ إعادة رسم اتصالاتها لتتولى الوظيفة من المناطق التالفة. هذا هو أساس العلاج الطبيعي لإعادة تأهيل الحركة، وخلق وتعزيز مسارات جديدة مع إعادة تعلم الدماغ للسيطرة على الحركة من خلال اتصالات جديدة.

إن مبادئ إنشاء وتعزيز الاتصالات لتشكيل الدماغ يمكن تطبيقها أيضا على التعلم الطبيعي، وليس فقط إعادة التعلم بعد تلف الدماغ.

وبالتالي فإن الدماغ يتمتع بإمكانات هائلة للتكيف والتغيير من خلال تغيير وتعزيز الروابط من خلال الاستخدام والخبرة. واستخدام مسارات دماغية معينة يعزز هذه المسارات. ويعتقد أن هذه هي الطريقة الرئيسية التي يتعلم بها الدماغ، من خلال التكيف وتغيير الروابط مع الخبرة.

قصة دماغ اينشتاين:

عندما توفي ألبرت أينشتاين عام 1955، تم استئصال دماغه أثناء تشريحه، وتم تصويره، ثم تم تشريحه إلى أجزاء عديدة وحفظه. هناك تاريخ طويل حول ما حدث لتلك الأجزاء المحفوظة ولا يزال العديد من الأقسام غير معروفة؛ ومع ذلك، في عام 2010 تم الكشف عن مجموعة من الصور الأصلية واستحوذ عليها المتحف الوطني للصحة والطب، واشنطن العاصمة، الولايات المتحدة الأمريكية.

استخدمت دراسة حديثة للغاية تلك الصور الأصلية لتحليل كثافة الاتصالات العصبية بين نصفي الكرة المخية الأيسر والأيمن في دماغ أينشتاين. من خلال بنية تعرف باسم الجسم الثفني. وقارن الباحثون الجسم الثفني لدماغ أينشتاين من الصور بمسح التصوير بالرنين المغناطيسي لأشخاص في نفس عمر أينشتاين عندما توفي (76 عاما) وأشخاص في سن أينشتاين خلال ما يسمى بعام المعجزة في عام 1905 عندما نشر أربعة من أوراقه العلمية الرائدة (26 عاما).

وبشكل عام، وجد الباحثون أن الجسم الثفني لدى أينشتاين كان أكثر سمكا في معظم أجزائه مقارنة بكل من مجموعتي المقارنة الأكبر سنا والأصغر سنا. ويشير هذا إلى أن أينشتاين كان لديه اتصالات عصبية أكثر اتساعا بين نصفي الكرة المخية الأيسر والأيمن في دماغه. وخلص الباحثون إلى أن مواهب أينشتاين الفكرية ربما كانت تنطوي على تواصل أكثر تنسيقا بين نصفي الكرة المخية.

تداعيات المرونة العصبية على التعليم:

هذه هي المبادئ الأساسية في علم الأعصاب فيما يتصل بالتغيير الذي يحدث في الدماغ مع التعلم. ولا تزال هناك فجوة هائلة في تفسير كيفية تطبيق هذه المبادئ على الوضع الأكثر تعقيدا في المدارس والتعليم وعملية اكتساب المعرفة والمهارات مثل القراءة والرياضيات. ومع ذلك، فإن هذه المبادئ الأساسية للخلايا العصبية والمشابك العصبية، التي تعمل على تغيير وتعزيز الروابط، تشكل أساس كل عملية تعلم في الدماغ.

ومن بين التداعيات المباشرة المترتبة على هذه المبادئ الأساسية ما يلي:

• إن الدماغ لديه القدرة على التعلم دائما ولا يتم تحديده مسبقا بواسطة علم الأحياء. يستمر الدماغ في التغير باستمرار مع التعلم والخبرة طوال الحياة ولا يصبح ثابتا وغير متغير أبدا. لذلك، فإن “ذكاء” الشخص يعتمد إلى حد كبير على اتصال الدماغ بالتعلم، وليس فقط على علم الأحياء الخاص بك.
• التعلم هو في الأساس شيء يقوم به الدماغ تلقائيا. فمع تعرضنا لمواقف مختلفة في حياتنا اليومية، وتنفيذ مهامنا اليومية، ومواجهتنا للمشاكل وإيجاد الحلول. تعمل المسارات المستخدمة في دماغنا في أغلب الأحيان على تعزيز الروابط فيما بينها، وتشكيل العادات، وتعزيز الذكريات، وتحسين المهارات. بالطبع، يمكن أن يكون التعلم متعمدا أيضا. عندما نمارس أو نتدرب، ولكن نفس مبادئ تغيير وتعزيز الروابط تنطبق كلما تم استخدام هذه المسارات.

تطبيقات المرونة العصبية في التعافي من السكتات:

المرونة العصبية لا تقتصر على التعلم فقط، بل تلعب دورًا حاسمًا في التعافي من الإصابات الدماغية. الأشخاص الذين يعانون من السكتة الدماغية يحتاجون إلى إعادة تأهيل لتعليم الدماغ طرقًا جديدة للتعويض عن الأضرار. أظهرت الأبحاث أن المرونة العصبية تدعم التعافي، لكنها تعتمد بشكل كبير على السلوكيات والتدريبات اللازمة لتفعيل هذه المرونة.

ما الذي يمنع البعض من التعلم بسهولة؟

على الرغم من قوة المرونة العصبية، إلا أنها ليست متساوية لدى الجميع. التباين في هيكل ووظيفة الدماغ يجعل من الضروري تبني نهج شخصي للتعلم والتعافي. الأبحاث الحديثة تشير إلى أن كل دماغ له تركيبته الفريدة، ويستجيب للتعلم أو التعافي بناءً على هذه الخصائص الفردية. لتحقيق أفضل النتائج، يجب أن يتم تصميم برامج التعلم أو التعافي بناءً على السمات الفردية للدماغ.

نصائح لتعزيز المرونة العصبية وتعلم المهارات الجديدة:

لتحقيق أقصى استفادة من المرونة العصبية. ينصح الخبراء بتكرار الأنشطة التي تدعم التعلم وتجنب العادات السلبية التي قد تؤثر على الدماغ بشكل سلبي. فيما يلي بعض الاستراتيجيات التي تساعدك في تعزيز صحة دماغك وتطوير مرونته:

• الاستمرار في التعلم ومواجهة التحديات الفكرية.
• ممارسة الأنشطة البدنية المنتظمة، التي تعزز تدفق الدم إلى الدماغ وتحسن وظائفه.
• تبني عادات نوم صحية للحصول على الراحة اللازمة للدماغ.
• الانخراط في التأمل والتمارين التي تخفف من التوتر، إذ يساعد ذلك في الحفاظ على صحة الدماغ وتعزيز المرونة العصبية.

الخاتمة:

يتيح لنا فهم المرونة العصبية معرفة أن الدماغ لا يتوقف عن التعلم. بل يمكنه التكيف وتغيير هيكله ووظائفه استجابة للسلوكيات اليومية. كل تجربة تمر بها، وكل عادة تطورها، تساهم في تشكيل دماغك وتؤثر على قدرته على التعلم والتذكر. لتحقيق الفائدة القصوى من المرونة العصبية، حافظ على سلوكيات صحية وتجنب الأنماط السلبية، واستمر في التعلم والنمو. إن المرونة العصبية هي مفتاح التعلم مدى الحياة وتطوير الذات.