فیزیولوژی یادگیری و حافظه به بررسی فرآیندهای عصبی می‌پردازد که در جریان یادگیری و یا عملکرد حافظه رخ می‌دهند.
مقدمه
در تبیین یادگیری از دیدگاه فیزیولوژیک دو نظریه کلی وجود دارد که یکی از آنها تغییرات را در سطح سیناپسی و عوامل زیست شناسی مرتبط با آن در نظر می‌گیرد و دیگری توجه خود را به تغییرات در مدارهای نورونی معطوف داشته است. هر دو اینها به تغییرات فیزیولوژیکی توجه دارد، که در حین یادگیری در مغز و سلولهای عصبی اتفاق می‌افتند. اولین بار در سال 1961 بود که جیمز اندر توانست نورونها را به روش شرطی سازی عاملی حساس کند. شرطی شدن سلول عصبی یک حالت افزایش تحریک پذیری را در آن پدید می‌آورد که ناشی از تغییرات در یون و فوریزاسیون پروتئین است.
نظریه سیناپسی در فیزیولوژی یادگیری و حافظه
در حالت عادی ارتباط بین سلولهای عصبی را می‌توان حالتی خاموش و بدون مصرف دانست. بدین معنی که تعداد دندریتها ، تعداد فضاهای بین سیناپسی ، بند سلول ، ضخامت آکسون و مانند آن در حالتی است که بدون مصرف بوده و در واقع مانع از عبور اطلاعات از سلولی به سلول دیگر می‌شود. پیدایش تحریک سبب دگرگون شدن اینگونه خصوصیات در سلولهای عصبی می‌گردد و البته سیناپس تحریک شده مدتی بحال خود واگذاشته شود. این شرایط به حالت اولیه برخواهد گشت.
بطور کلی در این نظریه چنین عنوان می‌شود که عبور جریان عصب ایجاد تکانه عصبی می‌کند. سپس آنزیم درون نورون فعال می‌شود. پس از آن تغییراتی در طرز تهیه پروتئین سلول پدید می‌آید و نهایتا الگوهای هندسی خاصی در نورونها پایدار می‌شود. اصطلاح ردیااینگرام را در تعریف و نمایش فرضی و فیزیک یک خاطره بکار برده‌اند. منظور از اینگرام این است که حین یادگیری تغییراتی فیزیولوژیک یا زیست شیمیایی در نورون اتفاق می‌افتد. لشلی در جستجوی اینگرام به آموختن رفتارهایی به حیوان و سپس برداشتن قسمت‌هایی از مغز مبادرت ورزید، وی کاهش پدید آمده در حافظه را نمی‌توان به عنوان از بین رفتن اینگرامها دانست، بلکه این امر تا حدود زیادی بخاطر انفعال و گسیختگی در فرآیندهای حسی و حرکتی مغز بوده است.
پس از لشلی نظرها معطوف به ساختارهای زیرین قشر مغز گردید و در این زمینه ساختارهایی مثل هیپوکامپ ، استریاتوم و آمیگرال به عنوان ساختارهای اساسی مرتبط با حافظه کوتاه مدت مطرح شدند. هر چند در پستانداران و مخصوصا در انسان دیده شده است که ساختارهای اخیر در حافظه نقش دارند، ولی گفته شده است که جوندگان می‌توانند پس از برداشته شدن قشر جدید (نئوکرتکس) و ساختارهای اخیر تشکیل حافظه دهند.
نظریه مبتنی بر الکتروفیزیولوژی و تشکیل مدارهای حافظه در فیزیولوژی یادگیری و حافظه
از زمان پاولف ، فیزیولوژیست معروف روسی که یادگیری شرطی را مورد بررسی قرار داد، این موضوع همواره مورد توجه بوده است که در جریان یادگیری شرطی به دنبال انتشار تحریک در قشر مخ یک ارتباط موقت بین ناحیه مربوط به محرک شرطی و ناحیه مربوط به محرک غیر شرطی پدید می آید. اگر این ارتباط تقویت شود بازتاب شرطی تثبیت خواهد شد و در غیر اینصورت از بین رفته و خاموشی پدید خواهد آمد. یکی از تاثیرات یادگیری این است که مدارهای جدیدی در مغز فعال یا باز می‌شود.
از نظر الکتروفیزیولوژی امواج آلفای مغز که با گشودن چشم مهار می‌شوند، با پیدایش هر محرک جدید و ناشناخته مجددا پیدا می‌شوند. علاوه بر این دیده شده است که توجه کردن علاوه بر اینکه امواج آلفا را مهار می‌کند، به پدید آمدن امواج تتا منجر می‌شود و اصولا امواج تتا را به عنوان شاخصی برای فعالیت مغز حین یادگیری فرض کرده‌اند. همه اینها دال بر این است که تشکیل حافظه و پیدایش اولین مدارهای حافظه مبنای الکتروفیزیولوژیک دارد. فرآیند تثبیت و ایجاد رویا با طی مراحل عبور از حافظه کوتاه مدت و ضبط در حافظه دراز مدت انجام می‌گیرد. این فرآیند را تحکیم می‌نامند. قطع فعالیت الکتریکی مغز به مدور شدن حافظه و آن هم در مراحل اولیه تشکیل حافظه می‌انجامد.
تفاوت حافظه کوتاه مدت و دراز مدت از لحاظ فیزیولوژی
حافظه دراز مدت که مطالب را به مدت زمان طولانیتری نگهداری می‌کند و ظرفیت آن نامحدود است، مبنای زیست شیمیایی دارد. به عبارتی اطلاعات در این حافظه از تغییرات زیست شیمیایی پدید آمده و نگهداری می‌شوند. خاطرات دراز مدت بیشتر از خاطرات کوتاه مدت حفظ می‌شود. بدلیل وقت بیشتری که این خاطرات برای پیوند یافتن با تعدادی از نواحی قشر مغز را داشته اند. هر چه تعداد ارتباطات بیشتر باشد شانس تماس با یک راه نورونی که به خاطره‌ای ختم می‌شود بیشتر است. فراخوانی مکرر یک خاطره موجب ثبات آن می‌گردد. این کار از طریق تحکیم این تغییرات اولیه انجام می‌شود، ذخیره سنتزی برای حافظه خوب ، نقش اساسی دارد.
ارتباط دادن اطلاعات به معلومات قبلی که از حافظه دراز مدت به معانی بیشتر از حفظ بر حسب عادت مستلزم فعالیت روانی است.این اطلاعات نسبت به اطلاعات حفظ شده بطور سطحی و بدون معانی و مفاهیم بتدریج از بین می‌روند. حافظه کوتاه مدت که به حافظه کاری نیز معروف است و مدت زمان نگهداری اطلاعات در آن و همچنین ظرفیت آن محدود است. بر اساس داده‌های فعلی حافظه کوتاه مدت بیشتر بنیادی الکتروفیزیولوژیک دارد.
تاثیر عوامل مختلف بر فیزیولوژیکی یادگیری و حافظه
گفته می‌شود حتی عوامل دیگری که موثر بر یادگیری و حافظه شناخته شده‌اند موجب ایجاد تغییرات فیزیولوژیک می‌شوند. یکی از این عوامل استرس است که تاثیرات عمیقی روی یادگیری و حافظه دارد. معمولا شرایط استرس‌زا مانع از آن می‌شود یادگیری کاملی اتفاق افتد و در زمان یادآوری از حافظه نیز استرس و اضطراب به عنوان عامل مداخله‌گر مانع بازیابی مطالب یاد گرفته می‌شود (همان چیزی که سر جلسه امتحان اتفاق می‌افتد.) گفته می‌شود در حین استرس ترشح آدرنالین می‌تواند موجب تاثیرات متفاوتی روی یادگیری داشته باشد. در یک حد معینی از استرس که حد معینی از ترشح آدرنالین را سبب می‌شود، استرس می‌تواند موجب تقویت یادگیری شود. اما اگر استرس خیلی شدید باشد یادیگیری مهار می‌شود.
خلق و شرایط روحی شخص نیز تغییرات فیزیولوژیک ایجاد می‌کند که با فرآیند یادگیری و عملکرد حافظه مرتبط هستند. به عبارتی یادگیری مطالب در حالت خوشحالی حافظه را تقویت می‌کند و شخص در چنین حالتی بهتر می‌تواند خاطرات را برای خود زنده کند. تغییرات خلق و خو نیز با ترشح برخی هورمونها و تغییرات زیست شیمیایی مرتبط بوده‌اند. حتی محرومیتهای محیطی ، قرار نگرفتن در محیطی مساعد برای شکوفایی استعدادها نیز با تغییرات زیست شیمیایی در مغز گزارش شده است. یعنی افرادی که در محیطهای دارای فقر اقتصادی ، فرهنگی و کمبود امکانات برای یادگیری زندگی می‌کنند، اغلب عملکرد یادگیری پایینتری دارند. برای این عوامل نیز تغییرات فیزیولوژیک را شناسایی کرده‌اند.