Neuromýty ve vzdělávání






Dekker et al. (2012)
• Výsledky ukazují, že v průměru učitelé (UK a Nizozemí) věří 49% neuromýtům (242 primary and
secondary school teacher, 15 neuromýtů).
•Částečně jsou tyto mýty spojené s komercionalizovanými edukačními programy (Brain Gym, VAK
learning styles).
•Přibližně 70% procent z obecných otázek bylo správně zodpovězeno. Učitelé, kteří čtou populární
časopisy dosahovali vyššího skoré v obecných znalostech.
•Obecnější znalosti však predikují zvýšenou míru neuromýtů. Tyto zjištění naznačují, že u učitelů,
kteří jsou nadšeni uplatňováním neurověd ve třídě, tak je pro ně velmi obtížné odlišit pseudovědu a
vědecké poznatky.
•Lidé obecně věří více výzkumům, kde se ukazují obrázky mozku a neurovědecká vysvětlení, dokonce, i
když jsou nesprávná (Weisberg et al., 2007; McCabe and Castel, 2008).




Left/Right Brain



Data from imaging studies aside, the most convincing argument against the 10% theory is that the
brain accounts for around 2% of our body mass but around 20% of our energy consumption, and indeed
up to 60% for infants. (Jarret, 2015).
http://ed.ted.com/lessons/what-percentage-of-your-brain-do-you-use-richard-e-cytowic

The ability to visualize anatomical connections between different parts of the brain, noninvasively
and on an individual basis, has emerged as a major breakthrough for neuroscience's Human Connectome
Project.^[7]

Neurověda a procesy učení



Komputační neurověda v roce 1949?
•David Hebb formuloval následující pravidlo:
•„Předpokládejme, že přetrvání nebo opakování-vystřelování (firing) aktivity (nebo stopy) má sklon
k vyvolání buněčné změny, která přispívá k jeho stabilitě… Když axon buňky A je dostatečně blízko,
aby excitoval buňku B, a opakovaně nebo trvale se podílí na vystřelování signálu, pak růstový
proces nebo metabolická změna probíhá v jedné nebo obou buňkách tak, že účinnost A jako jedné z
buněk vystřelujících signál do B se zvyšuje“ (Hebb, 1949, s. 62).
•Toto pravidlo je nejčastěji zjednodušováno jako: „Neurony, které vysílají (vystřelují) signál
společně v jeden okamžik, budou mít tendenci vysílat signál společně i v budoucnosti“ (Siegel,
2012b, s. 49).

•Hebbovo učení je založeno na myšlence, že váhové hodnoty na spojení mezi dvěma neurony, které jsou
současně ve stavu „on“, budou narůstat a naopak, tj. váhové hodnoty na spojení mezi dvěma neurony,
které jsou současně ve stavu „off“, se budou zmenšovat. Změna synaptické váhy spoje mezi dvěma
neurony je úměrná jejich souhlasné aktivitě, tj. součinu jejich stavů.

Experimentální ověření
•Z pohledu na úrovni sítí neuronů je pro učení významný fenomén Hebbova pravidla učení, který byl
experimentálně poprvé ověřen Kandelem a Taucem (1965).

Synaptická facilitace
•Z pohledu na úrovni sítí neuronů je pro učení významný fenomén Hebbova pravidla učení, který byl
experimentálně poprvé ověřen Kandelem a Taucem (1965).
•Když byly dva elementární mozkové procesy aktivní současně nebo bezprostředně po sobě, má jeden z
nich, když se znovu objeví, tendenci šířit svůj vzruch do druhého. Přičemž opakování takového úsilí
je pro učení důležité, viz Gomulicki (1953) – jeho pojetí synaptické facilitace, které znamená, že
neuronová spojení vznikají tím snadněji, čím častěji jsou asociované prvky aktivovány společně.

Tři typy plasticity
•Synaptická plasticita je definována jako schopnost synapse změnit svoji synaptickou sílu (synaptic
strength) v závislosti na vlastní aktivitě.
•Zkušenostně nezávislá plasticita - odkazuje ke změnám v mozku, které nejsou výsledkem vlivu
vnějšího prostředí
•Zkušenostně-nastávající plasticita – spojena předně s vývojem v dětství, když mozek používá vstupy
z vnějšího prostředí v určitém období dítěte k jeho rozvoji (koordinace očí).
•Zkušenostně závislá plasticita - když mozek používá vstupy z vnějšího prostředí k provedení změny
v její struktuře. Spojována s procesy učení. Experti: Michael Merzenich, Edward Taub, William
Greenough.

Učení a plasticita
•Komutační neurověda: „Učením v tomto kontextu rozumíme takovou změnu vnitřního stavu systému,
která zefektivní schopnost přizpůsobení se změnám okolního prostředí“ (Volná, 2012, s. 43).
•Neuronální teorie jazyka: „Učení není přidání znalosti do nezměněného systému, ale je to změna
systému [neuronové sítě]“ (Feldman, 2006, s. 72).
•Sociální neurověda edukace: „Učení nastává skrze změnu konektivity mezi neurony v reakci na jeho
stimulaci“ (z vnějšího či vnitřního prostředí) (Cozolino, 2013, s. 28).

Neuroplasticita
Neuroplasticita = zastřešuje synaptickou (posilování a zeslabování synaptických spojů,,
synptogeneze, neurogeneze) a nesynaptikckou plasticitu (změna neuronální dráždivosti dendridů).
Neuroplasticita je „schopnosti neuronů a neuronálních sítí vyvářet, růst a měnit způsob, kterým se
k sobě navzájem vztahují v závislosti na reakci na zkušenost“ (Cozolino, 2013, s. 159).

Zkušenostně závislá plasticita



Adaptační neuroplasticita –
•Mozek člověka je schopen pod vlivem trvalé stimulace vnějšími podněty měnit svou strukturu,
zvyšovat počet synapsí, „zhušťovat se“….
•16 Londýnských taxikářů mělo (měřeno na MRI) významně objemnější zadní část hipokampu než 50 mužů
z kontrolní skupiny.
•Objem hipokampu úměrně narůstal s dobou po kterou taxikáři povolání provozovali.
Mullanová, Z. (2000): Taxi-driving induces plasticity in adult brain structures. Lancet, 335.
Maguireová, E. A., et al. (2000):  Navigation related structural change in the hippokampi of taxi
drivers. PNAS 97(8), str. 55-66

•http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-2581184/The-dynamic-mind-Stunning-3D-glass-brain-sh
ows-neurons-firing-real-time.html
•https://www.youtube.com/watch?v=JismoWKknZ4




Motorické učení a neuroplasticita
•What kind of practice changes the brain?
•9,600 retrievals over 4 weeks (Nudo et al., 1996)
•12,000 repetions of skilled movement (myelin; Borich, et al 2013; Lakhani et al., 2014)
•31,500 repetions of a finger sequence over 35 days (Karni et al., 1995)
•12-14 hours X 14 days = 196 hours of use of the stroke affected arm & hand (Taub et al., 1993;
Wolf et al., 1989)

10 Principles of Experience-Dependent Plasticity (Kleim & Jones, 2008)?
1.Use it or Lose it: Failure to drive a specific brain function can lead to functional degradation
2.Use it & Improve it: Training that drives a specific brain function can lead to an enhancement of
that function
3.Specificity: The nature of the training experience dictates the nature of the plasticity
4.Repetition Matters: Induction of plasticity requires repetition
5.Intensity: Induction of plasticity requires sufficient training intensity

10 Principles of Experience-Dependent Plasticity (Kleim & Jones, 2008)?
6. Time Matters: Different forms of plasticity occur at different times during training
7. Salience Matters:  The training experience must be sufficiently salient to produce plasticity
8. Age Matters: Training-induced plasticity occurs more readily in younger brains
9. Transference: Plasticity in response to one training experience can enhance the acquisition of
similar behaviors
10. Interference: Plasticity in response to one experience can interfere with the acquisition of
others

Cozolino (2013, s. 232-234)
Učení posíleno prostřednictvím:
•pravidelného znovunabývání pozornosti k tématu, které se člověk učí (v intervalu 5 až 10 minut je
dobré posunout svou pozornost k jinému tématu)
•praxe a opakovaného působení, protože učení vyžaduje „posilování spojení mezi jednotlivými
neurony“
•„více kanálového zpracování“ (je důležité informaci předávat více způsoby, například skrze
senzorický, sémantický, motoricky, vizuální či emoční kanál).
•„pojmového zpracování“ (to znamená, že materiál k učení je důležité rozdělovat do smysluplných
celků, které vytváří možnost snazšího zapamatování).
•testování hypotéz a zpětné vazby (učení je založeno na pokusu a omylu a pro učení je důležité co
nejdříve vyhodnotiti případný omyl a napravit jej).
•stimulace některých podnětů z prostředí (správná akustika, dostatečné osvětlení ve třídě,…)
•hudebního tréninku (děti, které cvičí na hudební nástroj, například prokázaly lepší slovní paměť,
atd.).

Funkce neuromodulátorů
•More specifically, we propose the following set of hypotheses to explain the roles of the four
major ascending neuromodulators (Doya, 2000b):
•(i) Dopamine represents the global learning signal for prediction of rewards and rein- forcement
of actions.
•(ii) Serotonin controls the balance between short-term and long-term prediction of re- ward.
•(iii) Noradrenaline controls the balance between wide exploration and focused execution. (iv)
Acetylcholine controls the balance between memory storage and renewal

Tak trochu jiné učení…



Epigenetika: Babičin život v mých genech
•Druhá světová válka, zima 1944/45: V západním Nizozemsku lidé hladoví, desetitisíce jich umírají.
Německé vojsko je odřízlo od veškerých dodávek potravin. Mnozí z těch, kteří v té době přišli na
svět, dodnes trpí následky podvýživy v prenatálním období. Nejčastější jsou poruchy metabolismu a
diabetes. Jejich těhotné matky musely dlouhodobě vystačit s asi 2000 kilojouly denně a nepřijímaly
tak v dostatečném množství živiny nezbytné ke správnému růstu a vývoji plodu.

Strach, který se dědí u myší…
•V laboratoři Kerryho Resslera vládne strach z vůně acetofenonu. Fobie z chemikálie vonící po
třešních a mandlích je však rozšířená jen mezi laboratorními myšmi. Mnohé z nich se kupodivu s
acetofenonem nikdy nepotkaly. Averzi k chemikálii zdědily po rodičích, u kterých Ressler společně s
Brianem Diazem vypěstovali strach z acetofenonu v experimentech, jaké podnikal už na konci 19.
století ruský fyziolog Ivan Petrovič Pavlov.
•Oba biologové nechávali v laboratořích Emory University v americké Atlantě čichat myšky acetofenon
a přitom uštědřovali zvířatům slabé elektrické šoky do tlapek. Netrvalo dlouho a myšky tuhly
strachem i bez elektrošoků. Stačilo, aby ucítily vůni chemikálie.
•Vlastní pokus Resslera a Diaze začal až ve chvíli, kdy myši s vypěstovaným strachem z acetofenonu
zplodily potomstvo. Vědci si dávali pozor, aby se malé myšky s touto chemikálií náhodou někde
nepotkaly. Když je konečně vystavili účinku acetofenonu, pečlivě sledovali reakci zvířat. Myši se
vůně bály. Tuhly strachem, i když nikdy předtím acetofenon neucítily a nikdy v životě nedostaly
jediný elektrický šok. Zdědily strach, který vědci vypěstovali u jejich rodičů.
•Zdroj:http://technet.idnes.cz/strach-je-dedicny-0e8-/veda.aspx?c=A140102_141721_veda_mla

Epigenetika
•Epigenetika je v moderním slova smyslu vědní podobor genetiky, jenž studuje změny v genové
expresi (a tedy obvykle i ve fenotypu), které nejsou způsobeny změnou nukleotidové sekvence DNA.
Jde o výjimku z obecného pravidla, že dědičné fenotypické změny jsou způsobeny změnami v genech.
•Tento jev shrnují odborníci pod pojmem epigenetika. Slovo „epi“ pochází z řečtiny a znamená „mimo
to, na povrchu“. Základní tezí mladého vědního oboru je předpoklad, že geny reagují na vnější vlivy
a jejich aktivita tak může být zčásti trvale pozměněna.
•Za rozhodující molekuly jsou považovány takzvané metylové skupiny, které se váží na geny nebo je
naopak opouštějí a fungují jako spouštěcí či deaktivující mechanismus. Gen s navázanou metylovou
skupinou není čten. Zda bude účinek pozitivní nebo negativní, je pro každý případ individuální.
Někdy může být tímto způsobem potlačen gen, který chrání tělo před rakovinou, jindy může naopak
dojít k zastínění škodlivých genů.

Genetika
•Změna nastává v rámci jedné buňky.
•Změna je nevratná.
•Nedědí se získané vlastnosti.
•Prostředí nemá vliv.
Epigenetika
•Změna nastává ve skupině buněk se stejným receptorem pro daný atom či iont.
•Změna je často vratná.
•Dědí se získané vlastnosti – je to tedy duální dědičnost a jedná se o návrat myšlenky, za kterou
byl Lamarck zesměšňován.
•Prostředí má vliv.

•Epigenetické procesy nemění sekvenci nukleotidů v DNA, ovlivňují tedy fenotyp bez změny genotypu.
Epigenetické modifikace jsou podkladem fenotypové plasticity; zajišťují adaptabilitu organismu,
ovlivňují fyzický vzhled, metabolismus, chování, odpověď na stres, dlouhověkost a vnímavost k
chorobám.
•Epigenetické mechanismy představují propojení vnějších vlivů a změn fenotypu v průběhu celého
života jedince, nicméně tento proces neprobíhá stále stejnou intenzitou.
•Zdroj´: http://apps.szu.cz/svi/hygiena/archiv/h2013-2-08-full.pdf

Guzowski et al. (2001)



Můžeme ovlivňovat expresi genů během života?
•Psychosocial Genomics (PG) is a field of research first proposed by Ernest L. Rossi in 2002.
PG examines the modulation of gene expression in response to psychological, social and cultural
experiences. Independent research shows that the experience of novelty, environmental enrichment
and exercise facilitates activity and experience dependent gene expression and brain plasticity as
well as stem cell healing processes.
• Ernest L. Rossi describes the new science of Psychosocial Genomics:
•“I call this new perspective on the role of genes as active players in psychological experience
psychosocial genomics. Psychosocial genomics focuses on the how the highly personal and subjective
states of human consciousness can modulate gene expression in the brain and body for illness or
health."

Rossi et al., 2008?
•This pilot study assessed the hypothesis that a creatively oriented positive human experience of
therapeutic hypnosis could modulate gene expression on the molecular level. We documented changes
in the expression of 15 early response genes within one hour that apparently initiated a further a
further cascade of 77 genes 24 hours later. This proof-of-principle pilot study now requires cross
validation with more subjects to document the validity and reliability of using DNA microarrays to
assess our therapeutic protocol, The Creative Psychosocial Genomic Healing Experience, as a new
approach for facilitating therapeutic hypnosis, psychotherapy, rehabilitation, meditation, and
pastoral counselling.

(Rossi & Rossi, 2008, s. 14)