Neurosciences geeft nieuwe inzichten in leren

Neuroscience is een discipline die veel wetenschappelijke richtingen omvat, die zich bezig houden met het bestuderen, vanuit een inter-, multi- en transdisciplinair oogpunt, van de structuur en de functionele organisatie van het zenuwstelsel (met name de hersenen). Deze neurowetenschap biedt diepgaand inzicht in het leerproces. Door dit beter te begrijpen ontstaan er nieuwe inzichten hoe leerprocessen verbeterd kunnen worden.

 

Ons brein bestaat uit neuronen. Doordat deze neuronen met elkaar verbonden worden tot netwerken kan informatie worden opgeslagen. Zo zijn er neuron netwerken voor alle object, persoon, dier of ervaring die we zijn tegengekomen. De opgeslagen informatie kan worden aangepaste en/of uitgebreid met nieuwe informatie. Zo worden er neuron netwerken aangemaakt voor alles wat we bewust waarnemen. Aandacht is daarbij belangrijk, dit werkt als een soort filter. Dit is noodzakelijk omdat we dagelijks veel informatie te verwerken krijgen. Het creëren van nieuwe neuron netwerken kost veel energie. Het menselijke brein heeft beperkingen en kan simpelweg niet alles verwerken en opslaan. Het brein heeft zelfs tijd nodig om de informatie om de nieuwe connecties te verwerken en te versterken. Hierbij spelen rust en slaap een belangrijke rol.

 

Voor leren is het geheugen erg belangrijk. Zonder geheugen is er geen leren. Het geheugen werkt in drie stappen: decoderen, opslaan en weer terughalen. De kwaliteit van alle drie de stappen bepalen de uiteindelijke kwaliteit van het leerproces. Een stof die het leerproces positief beïnvloedt is dopamine. Dopamine is een chemische stof die door het brein wordt aangemaakt als reactie op iets positiefs, bijvoorbeeld als we eten wanneer we honger hebben, wanneer we de warmte van de zon voelen of wanneer we een glimlach zien na een bepaalde actie. Deze dopamine stof zorgt ervoor dat dat het neuron netwerk zich makkelijker vormt of versterkt wordt. Zwakke neuron netwerken lopen het risico te vervallen, sterke neuron netwerken worden beter bewaard. In eerste instantie wordt alles opgeslagen in het korte termijn geheugen. Informatie dat bewaard wordt wordt opgeslagen in het lange termijn geheugen dat grofweg uit twee gedeelten bestaat: het expliciete geheugen en het impliciete geheugen. In het expliciete geheugen worden feiten en kennis opgeslagen samen met ervaringen, gebeurtenissen en locaties. In het impliciete geheugen worden geleerde motorieke vaardigheden, gewoontes en vaardigheden opgeslagen. De neuron netwerken zijn helaas aan veroudering onderhevig. Dat betekent dat als de opgeslagen informatie niet wordt onderhouden deze langzaam verdwijnt.

 

In de kern bestaat het leerproces uit het aanbieden van de informatie en er voor te zorgen dat deze wordt opgeslagen. Belangrijke voorwaarde is dat deze aangeboden kennis aandacht krijgt. Maar naast aandacht spelen er ook andere belangrijke zaken een rol. Zo zal het leereffect van iemand die zich zich gezond en gelukkig voelt, van iemand in een goede omgeving zit met bijvoorbeeld een goede temperatuur en geen omgevingslawaai en van iemand die door een instructeur wordt geholpen en gemotiveerd wordt beter zijn dan van iemand die dit niet krijgt. Zo is gebleken dat fysiek, cognitief en emotioneel belangrijke elementen zijn. Fysiek is belangrijk omdat het brein ruwweg 20% van onze energie gebruikt. Een goede energie is belangrijk, denk hierbij aan voldoende hydratatie en suikerspiegel. Daarnaast speelt slaap een belangrijke rol in het consolideren van de informatie. Cognitief is belangrijk omdat volwassenen simpelweg niet alles kunnen leren wat ze tegenkomen. Er moeten keuzes gemaakt voor wat prioriteit heeft en wat niet. Daarnaast moet een balans worden gevonden tussen familie, werk/carrière en ontspanning. Emotioneel is belangrijk omdat emotie direct gekoppeld is aan de kwaliteit van leren. Een grotere emotie leidt tot een diepere leerervaring.

 

Ons brein heeft geen eindeloze capaciteit. Een belangrijk onderdeel van ons brein is de prefrontal cortex. Dit deel van het brein gaat over de uitvoering, ons vermogen om complexe informatie te overzien, bewust te denken, te plannen, te analyseren, te plannen, beslissingen te maken. De neuronen in de cortex kunnen 2.000 eenheden van informatie per seconden verwerken. Het probleem is echter dat onze omgeving veel meer informatie (per seconde) aanbiedt. Om effectief te zien zal er dus een focus moeten worden aangebracht.

Belangrijke barrières in het leerproces zijn: inhoud, beloning, sociaal en stress. Inhoud is belangrijk omdat dit onze aandacht moet krijgen. Bij onvoldoende aandacht blijven de neuron netwerken zwak en/of incompleet en dus zal de kennis maar matig zijn. Beloning is belangrijk omdat dit bepaald of er dopamine wordt aangemaakt. Het ontbreken van deze stof resulteert heeft als effect dat de neuron netwerken niet versterkt worden. Sociaal is belangrijk omdat interactie en ondersteuning in het leerproces belangrijk zijn en het leerproces positief ondersteunen. Stress is belangrijk omdat bij een hoog stress niveau resulteert in een ongewenst effect waarbij het vecht of vluchten mechanisme naar voren komt. Dit zorgt ervoor dat de beschikbare energie niet meer naar het denken gaat maar naar het lichaam zodat het gevecht kan worden aangegaan of men zich snel uit de voeten kan maken. 

 

Uit bovenstaande inzichten uit de neurowetenschappen kunnen een aantal punten als belangrijk benoemd worden. De Lego-foundation die zich actief bezig houdt met keggen van verbanden tussen neurowetenschap en het spelenderwijs leren concludeert dat de volgende aspecten in gaming van belang zijn: Plezier, Betekenisvol, Actieve betrokkenheid, Iteratief en Sociaal interactief. Plezier is nauw verbonden met het leren.Plezier betekent de aanmaak van dopamine waarmee het brein positief beloond wordt en wordt gestimuleerd waardoor de informatie beter wordt opgeslagen. Tevens zullen personen meer gemotiveerd zijn en daardoor meer openstaan voor nieuwe inzichten die worden opgedaan. Betekenisvol betekent dat de nieuwe kennis moet aansluiten op wat al bekend is. Hierdoor wordt het makkelijker om de kennis op te slaan omdat het om het reactiveren en uitbouwen van bestaande neuron netwerken gaat, dit proces werkt vele malen sneller dan het opbouwen van een nieuw neuron netwerk. Actieve betrokkenheid verhoogd de aanwezigheid en daarmee de activering van het brein. Dit verhoogd de kwaliteit van het decoderen van de informatie wat voor een betere opslag zorgt en waardoor de opgeslagen informatie ook beter kan worden teruggehaald. Iteratief betekent dat de informatie in stappen en uitgebouwd. De kleinere stappen resulteren eerder in de gewenste beloning waardoor het brein makkelijker dopamine blijft aanmaken en het leerproces langer positief gestimuleerd wordt. Sociaal interactief zorgt voor een gezonde balans waardoor de stress wordt gereduceerd en er een gezonde leeromgeving ontstaat.

  

Als laatste stap is het interessant hoe deze inzichten vanuit de Lego-foundation zich vertalen naar games zoals de Operations Management game, de Supply Chain Management game en/of de Lean Management game.