The Learning Brain - Torkel Klingberg H4

Het werkgeheugen verbindt de gedachten van het moment met de acties van het volgende moment. Het lange termijn geheugen verbindt ons geheugen met onze tijd en levens. Het werkgeheugen gebruik je bijvoorbeeld voor het onthouden van een reeks instructies in ons hoofd, terwijl we het lange termijn geheugen gebruiken om te onthouden waar we bijvoorbeeld wonen. In het lange termijn geheugen zit niet alleen de feitelijke gegevens over hoe de wereld is opgebouwd en onze kennis maar ook persoonlijke ervaringen.

Een probleem met het lange termijn geheugen heeft gevolgen voor scholing maar ook voor het dagelijks leven. Een oorzaak kan bijvoorbeeld onherstelbare schade zijn bij een vroeggeboorte of zuurstoftekort.

Het lange termijn geheugen van kinderen is zowel interessant als tegenstrijdig. Kinderen laten namelijk een uniek leervermogen zien: ze leren veel sneller dan volwassenen. Maar aan de andere kant vertrouwen we een zes jaar oude herinnering van een kind minder als die van zijn of haar moeder.
Wetenschappelijke studies bevestigen dit paradoxale aspect: op sommige geheugentaken presteren kinderen net zo goed als volwassenen en op andere test niet. Zo scoren kinderen van 3-5 jaar even goed op een gezichtsherkenningstaak als volwassenen. In het spel Memory zijn kinderen van 10 beter dan kinderen van 20, bij deze taak moet behalve het werkgeheugen ook het lange termijn geheugen worden belast omdat het teveel wordt voor het werkgeheugen.

Aan de andere kant laten ooggetuige studies zien dat de kinderen niet zo goed zijn in het terughalen van informatie. Het grootste probleem hierbij is dat ze gaten invullen vanuit hun eigen verbeelding, daarbij hebben kinderen nog geen goed inzicht in wat ze dan kunnen onthouden.
Wanneer kinderen voor het eerst de opdracht krijgen om 20 woorden te onthouden krijgen ze de vraag “hoeveel denk je dat je kan onthouden?” en antwoorden “allemaal”. Dit lukt ze niet, daarna krijgen ze nog een kans en dezelfde vraag, ze antwoorden vaak hetzelfde.

Een verklaring hiervoor is dat het lange termijn geheugen uit meerdere onderdelen bestaat. Ten eerste moet men onderscheid maken tussen het coderen van herinneringen en het ophalen ervan, deze behoren beide bij het geheugen. Wat beïnvloed wordt door een groot aantal factoren, maar niet altijd op dezelfde manier. Sommige dingen beïnvloeden alleen het ‘coderen’ en anderen alleen het ophalen.

Een van de meest kritische factoren in geheugenopslag is de mogelijkheid om nieuwe herinneringen te koppelen aan vroegere gebeurtenis. Als we iemand vragen naar foto’s te kijken en vragen kwalitatieve kenmerken (eetbaar, draagbaar) worden de foto’s beter onthouden dan wanneer je alleen vraagt of er de kleur groen in de foto’s zat. Dit komt door het proces wat we “Levels of Processing” noemen. Het niveau van informatieverwerking gaat dieper waardoor er associaties gemaakt worden met eerder opgeslagen informatie.

Het lange termijn geheugen beslaat een grote familie van functies, er is echter wel een onderdeel van het brein dat heel belangrijk is voor het ‘blijven plakken van informatie’. De hippocampus.

Men ontdekte het belang van de hippocampus na een bijzondere operatie bij een epilepsiepatiënt (Henry Molaison) – ze haalden een deel van zijn brein weg. Hierdoor bleek hij niet meer in staat te zijn om herinneringen op te slaan, of zelfs het gezicht van de neuropsycholoog te herkennen waarmee hij elke week werkte. Hij kon wel dingen herinneren van langer geleden, en kon nieuwe dingen aanleren (zoals het tekenen van een ster in spiegelbeeld). Hieruit bleek dat codering van herinneringen afhankelijk is van de hippocampus, maar dat deze niet verantwoordelijk is voor het ophalen van oude herinneringen en kennelijk motorisch leren. Hier kunnen we uit concluderen dat er verschillende soorten lange termijn geheugen zijn die aan verschillende delen van de hersenen zijn gelinkt.

Declaratieve herinneringen zijn de herinneringen waar we ons bewust van zijn, zoals ervaringen of feiten die we leren.

• Episodisch geheugen: persoonlijke ervaringen;
• Semantisch geheugen: de feiten, betekenis van woorden en algemene kennis die niet kan worden gekoppeld aan een specifieke tijd en plaats.

Het onbewuste of impliciete geheugen is de mogelijkheid om te fietsen of een muziekinstrument te bespelen.

Het naast elkaar bestaan van de verschillende geheugensystemen in de hersenen betekent niet alleen dat letsel in een deel kan betekenen dat een ander deel nog intact is. Maar ook dat deze systemen los van elkaar kunnen ontwikkelen (in de kindertijd).

De rijping van de hippocampus lijkt in veel opzichten op die van andere delen van de cortex: tijdens de prenatale groei een toename van het aantal neuronen, een toename van het aantal synapsen en verbindingen na de geboorte en vervolgens sprake van pruning. Wel rijpt de hippocampus in vergelijking met de prefrontale cortex relatief vroeg. Het aantal synapsen bereikt een piek rond de 2 jaar en is waarschijnlijk voltooid rond de 4-5 jaar. Sommige neurologen geloven echter dat dit pas bij 8 jaar is. Welk getal we ook aanhouden, het is altijd eerder dan de prefrontale cortex, die bij 12 jaar nog verdikt en tot ver in de 20-25 jaar blijft “snoeien”.

Een groot verschil van de hippocampus t.o.v. de meeste andere hersengebieden is dat hier wél nieuwe neuronen gevormd worden.

Celvorming in de hippocampus is meer dan alleen nuttig voor academische nieuwsgierigheid: het heeft ook een functie. De nieuwe neuronen verbinden met de bestaande wat het lange termijn geheugen beïnvloed. Hoe meer nieuwe cellen, hoe beter de codering in het lange termijn geheugen. Intensief leren lijkt invloed te hebben op het overleven van deze nieuwgevormde cellen, zo blijkt uit dieronderzoek.

Verschillen tussen kinderen en volwassenen:

• In kinderen worden meer cellen gevormd als in volwassenen. Dit kan een factor zijn die, doordat het over de leeftijd heen veranderd, verklaard waarom het herinnervermogen van het lange termijn geheugen over de tijd veranderd.
• Het kinderbrein verschilt van volwassenen in de receptoren die de neurotransmitters ontvangen die actief zijn bij het vormen van geheugen.

Lange termijn herinneringen komen tot stand door het creëren of versterken van neuron verbindingen. Die ontstaan als een axon van de ene naar de andere neuron vuurt. Een van de belangrijkste onderdelen van het geheugen is de NMDA-receptor. Deze receptor zijn essentieel voor zenuwtransmissie en neuroplasticiteit en daardoor voor hersenontwikkeling, leercapaciteit en geheugen. Deze receptor ontvangt signaalstoffen van andere zenuwcellen. Afhankelijk van de hoeveelheid van deze receptor je hebt, des te efficiënter het lange termijn geheugen codeert. Bij kinderen is er meer van dit eiwit aan getroffen, wat een rede zou kunnen zijn voor hun betere geheugen op sommige vlakken (memory).

Waarom we de eerste jaren van ons leven niet herinneren blijft een mysterie. Er zijn verschillende verklaringen.

• Volgens Freud onderdrukken we deze omdat ze traumatisch zijn en geassocieerd worden met primaire driften – hier is weinig empirisch bewijs voor.
•  “Zuigeling geheugenverlies”: dit zou optreden omdat baby’s geen taalkundige labels hechten aan hun geheugen. Dit wordt ook niet algemeen aangenomen omdat men ervaart dat gebeurtenissen zelden aan verbale beschrijvingen zijn gekoppeld, maar aan emoties en beelden. Ook bleek dat dieren wel een hippocampus hebben en een duurzaam lange termijn geheugen hebben, maar geen mogelijkheid van meningsuiting hebben.
• Kinderen hebben nog geen identiteit, waardoor ze niet in staat zijn om herinneringen te delen later als zijnde ‘uit hun eigen jeugd’. Men vraagt zich wel af of het niet andersom is; kan je geen ‘identiteit’ creëren als je geen lange termijn geheugen hebt, in plaats van andersom.

Bij gebrek aan goede theorieën voor het geheugenverlies in de kindertijd moeten we vasthouden aan de feiten die we hebben over hersenontwikkeling. Het geheugensysteem vereist volgroeidheid, net als de andere delen van de hersenen. Dus het is misschien wel logisch dat de hippocampus eerst meer volgroeit moet zijn voor het een levens lange herinnering kan creëren.

Om van de lange termijn herinneringen die we elke dag integreren gebruik te maken, maken we gebruik van de occipitale en temporale cortex. Deze herinneringen blijven daar, ook als de hippocampus beschadigd is. De hippocampus en temporale cortex hebben sterke connecties met de prefrontale cortex, deze is weer van belang voor de interpretatie van zintuigelijke indrukken in combinatie met voorkennis. Wanneer we denken en redeneren versterken we dat geheugen. Bijvoorbeeld: als je een foto ziet van een gezicht ga je in je lange termijn geheugen op zoek naar de context waarin je dit gezicht gezien hebt en een naam bij het gezicht.

Het geheugen is meer dan alleen een doos waarin foto’s zitten. Het is geen bijzonder nauwkeurige weergave van de originele gebeurtenis doordat het telkens blootgesteld is aan ‘verwassende’ effect van tijd.

Dit vervagen is door de tijd heen werd door Ebbinghaus in de jaren 1800 bestudeerd. Hier kwam de ‘Ebbinghaus Forgetting Curve” uit. Hierin wordt geheugenverlies uit een gezet ten tijd, en laat zien dat wanneer we informatie niet opfrissen we in een paar dagen ongeveer 80% van het geleerde weer vergeten zijn. Door het opfrissen/evalueren van herinneringen kunnen ze worden vernieuwd, en blijft er meer achter. Zie figuur 4.3.

Al meer dan een eeuw bouwen onderzoekers hier op door. Ze zoeken bijvoorbeeld de optimale verdeling van herhaling.

Optimaal leren:

• De eerste keer leren direct na het eerste aanleren, en vervolgende herhalingen op geleidelijk verlengde intervallen. Het is waarschijnlijk het meest optimaal wanneer er herhaald wordt wanneer ongeveer 90% van de vorige gegevens er nog inzitten.  
• Zelftesten is de beste manier van leren.
• SuperMemo: een programma wat je herinnert wanneer je iets moet herhalen om optimaal te leren en onthouden.

Het onderzoek naar het optimaal leren laat zien hoe slecht de communicatie en samenwerking tussen neurowetenschappen, psychologie en pedagogiek is. Terwijl er wel veel voordelen zijn hiervan: namelijk schoolresultaten verbeteren, zonder dat hier uitbreiding van de studie-uren bij komt kijken.