Neuroscienza le 1
Che cosa sono le neuroscienze cognitive. Sono un ibrido tra due scienze,le neuroscienze e la psicologia cognitiva. Quindi è quella che si occupa della componente biologico del funzionamento cerebrale. Quindi ci da il substrato biologico, quando è possibile, alla funzione cognitiva di quello che si sta studiando. Psicologia cognitiva, si occupa principalmente all’aspetto cognitivo. Quindi è costruita per spiegare la costruzione mentale, quindi la dimensione del mentale. Quindi ha un suo aspetto ed è basato sul processo informazionale. E cioè le informazioni cognitive sono dei processi di elaborazione dati come nel computer. Questo è un modello degli anni 80 e 90 anche se oggi è un poco abbandonato. Quindi è costituito da componenti che si possono studiare.
Questi processi sono la percezione e elaborazione dello spazio, quindi l’elaborazione delle informazioni visive. Poi illustreremo come pensiamo siano rappresentate le informazioni del movimento e elaborazione del corpo.
E quindi come immaginiamo il nostro corpo e come possiamo dire come appartengano a noi i processi di elaborazione dei movimenti. Infatti ci sono dei disturbi in cui i soggetti perdono la conoscenza e la consapevolezza di parti del loro corpo. Questi disturbi ci hanno consentito di capire come si costruiscono i processi di consapevolezza spaziale.
Quindi dai disturbi neurologici le neuroscienze cerchino di costruire i modelli di funzionamento, e quali sono le aree cerebrali che governano questi processi.
Quindi parleremo molto della mente e cercheremo di mettere in relazione uno stato mentale con una consapevolezza o non consapevolezza con gli aspetti biologici di questi due aspetti.
Come sappiamo lo studio della consapevolezza è stato oggetto di studio della filosofia, anche se lo studio è stato fatto in maniera non scientifica in quanto mancava l’approccio scientifico in quanto mancava un metodo. Dal 19 secolo si incomincia a studiare con approccio scientifico in quanto si abbandona il comportamentismo in quanto si pensava che dentro la testa ci fosse una scatola nera. La gestalt e poi la psicologia cognitiva comenicia a dare uno stato di dimensione accessibile allo studio con metodo scientifico.
La coscienza e gli altri fenomeni mentali sono fenomeni biologici come la fotosintesi, anche se è una affermazione di tipo hard. Il nocciolo è che è un processo biologico ricondotto alla attività neuronale. Non esiste nessun altro processo biologico che non sia riconducibile a ciò, diversamente non ci sarebbe bisogno di studiare questo. Quindi centinaia di migliaia di sinapsi che trasformano un qualcosa in pensiero. Quindi la mente diventa un qualche cosa che ha a che fare con la religione e con la mistica. Questo è un approccio riduzionistica. Le ricerche che si fanno non è la mente ma specifiche visioni cognitive. Posso spiegare come uno stimolo venga elaborato per diventare una informazione quindi i percorsi che fa.
Quindi sono consapevole del metodi di studio, del metodo riduzioni stico in quanto studio un processo disgiunto dagli altri e parto dalle conoscenze di base dle processo per arrivare a una cosa più complessa. Coscienza e consapevolezza sono due termini, la coscienza è la consapevolezza in se. Quindi ha a che fare con la sicurezza del corpo e della mente e quindi è probabile che sia più una cosa che è il se.
Quindi esiste una consapevolezza spaziale, una consapevolezza motoria, una consapevolezza per ogni singola parte del corpo. Quindi posso avere un coscienza per ciscuno senza avere un complesso allargato. Quindi la coscienza è un processo multicomponenziale. Quando sono integrate insieme e quindi è un discorso degli psichiatri e non dei neuro scienziati cognitivi.
I neuro scienziati cognitivi non sa dove sta la consapevolezza del se e quali neuroni fanno ciò.
Sappiamo che ci sono dei neuroni multimodali che rispondano ad alti livelli di informazione e elaborano le informazioni che già elaborate in precedenza.
Quindi abbiamo qualche difficoltà a studiare la coscienza del se. La psichiatria usa altri strumenti.
Noi ci interssiamo a spiegare a certi effetti delle cause. Quindi li andiamo a cercare a livello biologico. Possiamo anche andare a vedere se modelli della psicologia cognitiva trovano dei riscontri a livello cerebrale.
Quindi in questa accezione la scienza va a indagare in maniera sistematica o scientifica. Quindi quello che non può essere ricondotto a livello biologico lo escludo per principio.
Quindi non esistono due mondi, quello fisico e quello mentale ma uno solo.
Questo approccio potrebbe portare anche a una conseguenza estrema, ed è quello di mappare il cervello in una divisione in singole aree con funzioni cognitive ben precise anche se ciò è molto soggettivo.
Quindi tutto potrebbe avere una localizzazione cerebrale. Quindi tutto è localizzato in modo relativo. Non esiste una localizzazione rigida. Non è vero che la localizzazione del riconoscimento di un volto è a livello del lobo temporale inferiore ventrale. Ci sono aree che hanno un preminenza di elaborazione e questo ci è dato quando si una disconnessione ma elaborano un processo di elaborazione cominciato altrove e a magari l’elaborazione ha coinvolto decine di arre. Quindi sono arre che se lese danno un disturbo anche ad altre aree.
Quindi una rete di elaborazione e all’interno ci sono dei nodi e questi contribuiscono alla elaborazione del segnale verso una altra area.
Quindi la specializzazione è una rete di aree che contribuiscono alla elaborazione. Se così non fosse allora quella elaborazione non esisterebbe.
Quindi per studiare questa area abbiamo il modo che è preso dalle scienze natuali e il secondo modo è il metodo quindi quello più legato alle scienze e alla tecnica. Quindi sono potenti se si può rispondere alle domande giuste.
Quindi se usiamo questi due cose può portare a delle conclusioni molto precise. Quindi possiamo usare le fRMI per seguire il segnale cioè possiamo seguire le fibre che collegano l varie cellule. Fino a qualche anno fa venivano studiati in anatomia ma erano falsate dal fatto che la degenerazione è rapida quindi gli studi erano molto superficiali.
Adesso sappiamo che ci sono centinaia di km di fibre e questi servono la cervello per informare il cervello di quello che succede in tutte le sue parti.
Una mappatura sulle aree lese ci consente di capire quali sono le arre che sono associate con ogni probabilità a quel particolare problema. Noi lo facciamo portando le immagini su un cervello standard e poi confrontando il tutto tra i pazienti con quel problema. Allora abbiamo l’area target del disturbo che stiamo studiando.
Così possiamo veder che pazienti che hanno una lesione su una area lievemente spostata non hanno quel disturbo. Altre tecniche sono prese dall psicobiologia e sono usate per lo studio psicofisiologico come l’EEG. Si usano i tracciati e si vanno a vedere i picchi quando sono costanti e quindi abbiamo una mappatura di quel disturbo. Questo ci serve per aver eil temporale, quindi la cronologia, ciè l’elaborazione della informazione si sviluppa nel cervello. Per le fRMI questo non è possibile perché il tempo è troppo lungo, mentre con l’EEG si vede dove inizia e dove finisce. L’ideale è mettere assieme queste due cose e questo è fatto con la MEG.
Quindi mette in relazione l’attività presa dallo scalpo e la mette all’interno della struttura cerebrale con un certo criterio. Questo ci serve in chirurgia per sapere quali sono le aree che funzionano e quelle che sono danneggiate da un tumore. Questa tecnica è molto costosa.
Brain machine interface. Questa è una macchina che ci serve per una metodologia di indagine. In questa macchina ci sono degli algoritmi in grado di interpretare una serie di eventi elettrici e far muovere un braccio robotico, questo in pazienti che hanno avuto problemi di arti.
Questo è un esempio di come si possono applicare le conoscenze neuro scientifiche vengono applicati nella realtà.
Un altro metodo è la TMS ma serve anche per stimolare la corteccia cerebrale in pazienti che hanno problemi motori e questo accelera il recupero fisiologico anche in presenza di danneggiamenti.
Quindi mettiamo una certa attività cognitiva con una funzione cerebrale. Però i limiti che su può usare solo sugli animali e non sull’umano. Secondo che l’animale non è contento.
Un ulteriore concetto è quello di plasticità neuronale.
La plasticità. Ad esempio a tre anni ha avuto un cancro agli occhi, gli si sono stati asportati tutte e due gli occhi e il cervello è riuscito ad utilizzare una eco localizzazione degli stimoli per poter vedere lo stesso.
Questo è un esempio di plasticità quindi come il cervello può trasformasi per poter supplire a dei problemi. La plasticità può essere potenziata in tutti i campi anche a livello motorio. Un certo Mcklasky. Il concetto è che l’allenamento può portare a una plasticità. Ovviamente ci devono essere determinate caratteristiche. Con ci sono due cervelli uguali. Nel nostro caso c’è una precisione nei movimenti e quindi una precisione nelle connessioni di controllo dei muscoli.
Quindi c’è una variabilità dei canali che sono soggetti a stimolazione elettrica a seguito di esperienze. Quindi c’è una cascata di eventi che porta a una modificazione dei circuiti neuronali e che a sua volta porta a una modifica dei muscoli e del loro movimento, quindi funzionali.
Ci sono due casi nel mondo che nella scatola cranica ci sia un solo emisfero. Una bambina di 9 anni era stata operata a 3 anni e con pazienza è stato recuperato tutta la funzionalità. Un altro caso è quello di una signora di 80 anni che è nata con un solo emisfero e tutte le funzioni sono normali. Questo ci dice quanto poco sappiamo dei fenomeni plastici.
Uno studio promettente è quello di conoscere la plasticità in maniera tale che a seguito di un indicente si possa recuperare la funzionalità. Ogni giorno noi perdiamo circa 100000 neuroni e vengono suppliti dai neuroni sopravvissuti aumentando le connessioni. Un altro sistema è trapiantare cellule embrionali toti potenti. Questa tecnica è ancora da capire in quanto non sappiamo come si sviluppano le cellule embrionali totipotenti. Queste ricostruiscono i circuiti cerebrali.
Si vede, che se lediamo dei neuroni quelli che sopravvivono aumentano di grossezza, in quanto devono aumentare la sintesi proteica e quindi si ingrandiscono. Questo è quello che succede quando ci sono delle lesioni.
Questo anche perché devono integrare molte più funzioni di prima. La risposta plastica è nel giro di ore. Ad esempio mettendo l’NGF nella cultura, questo processo è molto veloce, e questo in natura è plausibile in quanto in natura i cambiamenti devono essere molto veloci.
Ad esempio se due stimoli sono ripetuti in tempi brevi il neurone cambia in maniera diversa che non due stimoli diversi ripetuti a distanza breve. Quindi il neurone distingue stimolazioni diverse.
Trapianto di neuroni embrionali nel Parkinson. Il Parkinson è una degenerazione di nuclei profondi per mancanza della dopamina. La somministrazione della dopamina porta a un miglioramento ma non è la stessa cosa della dopa endogena. Allora prendendo dei neuroni dopaminergici dagli embrioni e trapiantandoli nel parkinsoniano si ha un netto miglioramento in quanto si ricostruiscono i circuiti e la produzione di dopamina.
Vedi anche slide 19 della 1 lezione, dove ci sono le velocità di ricostruzione e di afflusso sanguigno maggiore.
Teniamo conto che non c’è spazio per tutto, viene tenuto quello che ha una frequenza di attivazione e il resto viene perso, in quanto vengono riutilizzati i neuroni per altro.
Dopo 7 settimane il trapianto è maturo e i neuroni sono maturati. Ma se andiamo a veder eil grafico di pagina 22 si vede che aumenta la performance motoria. Questo ci dice che la plasticità è formata anche dalla esperienza. Quindi l’esperienza aggiunge qualcosa in più al sistema che va al di là della maturazione biologica.
Quindi non basta uno sviluppo anatomico per un pieno sviluppo cerbrale, ma bisogna fornire dall’esterno continuamente esperienza.
Il trapianto perché funzioni non basta la maturazione ma che abbia un adattamento, quindi una esperienza data dall’esterno con l’allenamento e l’istruzione. Quindi tutto deve essere addestrato perché funzioni, senò ha uno sviluppo biologico ma non funzionante.
L’esperienza è quella che da il di più al funzionamento.
Una altra cosa molto importante è che la esperienza di vita si trasmette per via genetica ( ontogenia) quindi se siamo scarsi anche i nostri figli sono scarsi.
A questo si è arrivato attraverso un esperimento intelligente sui topini. Si è fatto una lesione al sistema motorio. A un gruppo veniva concesso di correre su una giostra all’altro no. Quiandi si sono fatti riprodurre. Sono poi stati misurati i livelli di plasticità. Si è visto che a seguito della lesione, la ricrescita assonale tra quelli ch hanno fato esperienza e quelli non la ricrescita è stata molto elevata nei topi che hanno fatto esperienza.
Quindi l’esperienza viene immagazzinata a livello di DNA in quanto si ha una sintesi proteica più elevata. Quindi se io ho delle esperienze queste vengono trasmesse alla discendenza.