Fisiologi Belajar: Learning & Memory

Indra Kusuma

Dept. Fisiologi 2012/2013

Definisi

Learning:

Process by which long-lasting changes occur in behavioral potential as a result of experience

Proses yang dilalui sehingga terjadi perubahan pemahaman/perilaku akibat pengalaman/pembelajaran

Definisi

Memory: Record of the experience that underlies learning

Rekaman pembelajaran/pengalaman yang mendasari proses belajar

Recall: Conscious or Unconscious retrieval process

Upaya sadar atau tanpa sadar proses mengulang hasil pembelajaran

Daftar Isi

Riset Learning & Memory: Ebbinghaus, Pavlov, Thorndike

Hull, Tollman

Newell & Simon, Atkinson & Shiffrin

Neurobiology of Learning & Memory Overview sistem saraf pusat

Plastisitas Sinaps & LTP

Metode Belajar & Siklus Tidur

The Meaningfull Learning

Kurva Pembelajaran

Bagaimana pengaruh jumlah pengulangan terhadap kemampuan belajar?

Kemampuan belajar meningkat dengan

pengulangan

Learning Curve

(Ebbinghaus 1850-1909)

Kurva Retensi

Bagaimana proses belajar yang telah dialami mempengaruhi kemampuan untuk mempelajari topik yang sama setelah lupa?

Efisiensi belajar berkurang dengan semakin lamanya

penundaan

Retention Curve (Ebbinghaus 1850-1909)

Classical Conditioning

Bagaimana membuat asosiasi?

Asosiasi terbentuk setelah sejumlah tertentu pairing

dilakukan

Conditioning Curve

(Ivan Petrovich Pavlov 1849-1936)

Initial Pairing

Conditioned Response

Extinction

Instrumental Conditioning

Thorndike (1850-1909):

A Stimulus-respond bond would be formed whenever a reinforcement followed emission of the response in the presence of stimulus

Asosiasi terbentuk bila respon diikuti dengan pemberian reinforcer/reward

Motivasi

Bagaimana hubungan pembelajaran dan motivasi?

E = (H x D x K) I Reaction Potential (E): Probabilitas, kecepatan dan kekuatan

munculnya perilaku sebagai respons atas stimulus Habit Strength (H): Reinforcement meningkatkan relasi

stimulus-respons Drive (D): Motivasi untuk mendapatkan reinforcer Incentive Reinforcer (K): Volume dan lama penundaan

reward Inhibition (I): Hal yang mencegah penerimaan reward

Clark L Hull ( 1884-1952)

Latent Learning

Tollman 1886-1959 :

Organism are continously learning (reinforcement is not necessary) but learning is only demonstrated when reward is presented

Organisme adalah pembelajar natural namun hasil belajar hanya didemonstrasikan bila ada

reward

Metafora Komputer

General Problem Solver (GPS) Identifikasi perbedaan utama antara situasi saat ini dengan tujuan

Pilih rencana aksi untuk menghilangkan perbedaan

Bila rencana dapat diterapkan, laksanakan, bila tidak, buat tujuan antara dan mulai dari langkah awal

Pembelajaran terkait dengan belajar memilih rencana aksi

Newell & Simon (1961)

Komponen Memory

4 komponen memory:

Memory sensorik

Memori jangka pendek

Memori jangka panjang

Kontrol proses

Atkinson & Shiffrin (1968)

Sweatt (2003)

Area Utama Otak

Cerebellum Gerakan

Hypothalamus Naluri

Korteks Serebri Fungsi Luhur

Lobus Oksipitalis Penglihatan

Lobus Parietalis Persepsi

Lobus Frontalis Motorik dan kognitif

Lobus Temporalis Pendengaran dan Memory

Neuron

Dendrit

Terima informasi

Badan Sel

Housekeeping

Akson

Impuls Saraf

Terminal Akson

Sinaps

Sinaps & Neurotransmitter

Neurobiology of Memory

Dimana memory disimpan?

H.M regio medial lobus temporal

Tidak dapat mengingat informasi baru

Mengingat kenangan masa kecil

Platisitas Sinaps

Perubahan biokimiawi sinaps ( Short-term)

Ekspresi gen modifikasi kekuatan dan jumlah sinaps

( Long-term)

Long-term Potentiation

LTP: Peningkatan kekuatan hubungan sinaps yang

berkelanjutan sebagai respons atas stimulus

Mekanisme penyimpanan memori jangka panjang

cAMP: cylic adenosine monophosphate NMDA: N-methyl-d-aspartate AMPA: -amino3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid CREB: cAMP-response element binding protein

Mekanisme LTP

1. Potensial Aksi tiba di Terminal Akson Influks ion Ca va Reseptor Glutamat (NMDA)

2. Aktivasi cAMP oleh ion kalsium Rekrutmen reseptor AMPA Aktivasi CREB dalam inti

3. Aktivasi gen Sintesis protein: e.g Neurotrophin

4. Neurotrophin Pertumbuhan sinaps Peningkatan respon neuron thd stimulasi

Plastisitas Sinaps

Kemampuan sinaps merubah karakteristiknya

Short vs long term

Potensiasi vs depresi

Terjadi terutama pada struktur Spina Dendrit

Brain Plasticity

Otak dewasa

Fleksibel

Tumbuh sel baru (neural stem cells)

Membentuk koneksi baru (sinaps)

Tidak ada limit usia dalam belajar

Efisiensi penyimpanan informasi berkurang dengan pertambahn usia

Metode Pembelajaran

Visual Imagery Tutup mata dan hitung gambar berada dalam kamar anda?

Imitasi & Simulasi Observasi tindakan mengaktifkan area otak yang diperlukan melakukan tindakan tersebut

Olahraga: Use It or Lose It Individu yang berolahraga lebih mudah mempertahankan LTP

Belajar saat tidur Area otak yang terlibat pada proses belajar hari tersebut mengalami reaktivasi saat tidur REM Konsolidasi Memori

Alert Wakefulness Small,irregular

BETA waves attentive

Hypnogogic State

(relaxed wakefulness) ALPHA waves Spaced out,

dude

L.O.C.

Sleep stage 1

1-7 minutes

Sleep stage 2

Sleep stage 3

30-45 min. into sleep

Sleep stage 4

THETA waves

(3-7 seconds)

Breathing normal

Heart slows

Muscles relax

Easily awakened

spindles More relaxed

Harder to

awaken

Deep Sleep

Some DELTA

waves

Mostly DELTA

waves

REM stage Sawtooth waves

(BETA waves)

5-6 times per night

In REM for 15-45 minutes

fast brain activity;

breathing and pulse

fast + irregular

genital arousal

NO MUSCLE

The Meaningfull Learning

Perolehan pengetahuan dengan jalan sedemikian rupa hingga memungkinkan anda melakukan hal tertentu

1. Tujuan belajar yang eksplisit/obyektif utama

2. Identifikasi masalah/mengetahui dimana harus memulai

3. Bagaimana merasionalisasi prediksi penyebab masalah, penjelasan munculnya gejala dan tanda

4. Peer teaching and Talk Medicine

5. Integrasi yang semakin luas

Dr Joel Michael 2001

Learning-induced Epigenetic Changes

Referensi

1. Brain Facts: a primer on the brain and nervous system; Society of Neuroscience

2. Sweatt JD, Mechanism of Memory; Elsevier 2003

3. Blakemore and Frith, The learning brain: Lessons for education; Developmental Science (2005) p 459-471

4. Guyton & Hall, Textbook of Medical Physiology edisi 11 (2006)

Terima Kasih