4W 11W 6W nascita o f Il cervello ha distinte regioni funzionali La corteccia cerebrale è la regione che contiene diverse aree con specifiche funzioni, che insieme costituiscono la nostra abilità cognitiva AREE SENSITIVE DELLA CORTECCIA CEREBRALE Aree del linguaggio Ideazione-programmazione Coordinazione bilaterale Esecuzione atto motorio Codifica forza, direzione velocità Preparazione o strategia del Movimento ideato (mediale) o comandato (laterale) Esecuzione motoria 40 39 Associativa multimodale (somestesica, visiva, acustica, propriocettiva, vestibolare) Riceve Copie dei comandi motori Codifica la posizione del corpo nello spazio durante Il movimento monitorando movimento e risultati verbale spaziale Abilità manuale grafia dettagli scrittura Lessico e sintassi lettura Capacità spaziale Prosodia globalità Riconoscimento volti Analitico sequenziale Funzioni emisfero sinistro e destro analitico parallelo EMOZIONI E SISTEMA LIMBICO EMOZIONI E SISTEMA LIMBICO EMOZIONI E SISTEMA LIMBICO EMOZIONI E SISTEMA LIMBICO CIRCUITI NEURONALI E PROPRIETA’ ELETTRICHE DEI NEURONI CORTECCIA CEREBRALE CIRCUITI NEURONALI Sinapsi chimica Figura 7.22 a Regolatori del comportamento il cui stato a sua volta modula i processi sensoriali e cognitivi Comportamento Problem solving Pensiero Decision making Sensibilità somatica Linguaggio Visione Acustica Attività motoria Apprendimento - Memoria Emozioni - Motivazioni ÂaxÄ vxÜäxÄÄÉ twâÄàÉ àâààÉ Ñâ´ ÅÉÜ|Üx x Ç|xÇàx Ñâ´ xááxÜx Ü|zxÇxÜtàÉÊ Camillo Golgi (1843-1926) S. Ramon y Cajal (1852-1934) (morte di un dogma e rivoluzione nella concezione plastica del cervello) dal dal greco greco plaistikos, plaistikos, ‘formare” ‘formare” Una Una delle delle più più moderne moderne concezioni concezioni funzionali funzionali del del cervello cervello èè la la plasticità plasticità cerebrale cerebrale intesa intesa come come risposta risposta adattativa adattativa aa stimolazioni-sollecitazioni stimolazioni-sollecitazioni che che porta porta aa riorganizzazione riorganizzazione dei dei circuiti circuiti nervosi nervosi ee migliora migliora le le funzioni. funzioni. Sulla Sulla base base della della plasticità plasticità ilil cervello cervello èè potenziato potenziato dall’esperienza, dall’esperienza, èè capace capace di di apprendere, apprendere, ricordare ricordare ee rigenerare rigenerare dopo dopo lesioni. lesioni. Le esperienze e l’esercizio generano modificazioni plastiche di specifiche aree cerebrali. Cava Ispica. Il Castello visto da Jean Houël, viaggiatore francese del XVIII secolo Per giocare a tennis impieghiamo diverse aree del cervello Attention/control task Late/newly Differenze cerebrali tra musicisti e non musicisti Risonanza Magnetica Cambiamento Cambiamento strutturale strutturaledei deicircuiti circuiti cerebrali del cervello cerebrali del cervello in inrisposta rispostaaa sollecitazioni. sollecitazioni. Finalizzata Finalizzataa: a: migliorare migliorareuna unafunzione funzione (potenziamento (potenziamentofunzionale) funzionale) La regolazione fine dei circuiti nervosi crea chiare differenze microscopiche tra due cervelli diversi e Anche a livello dello stesso cervello in due momenti diversi, variazioni che dipendono dall’attività e quindi dalle esperienze. Le modificazioni plastiche sono durature? Il numero di sinapsi o di ramificazioni si riduce dopo un periodo, compreso tra 6 mesi ed un anno, di completa interruzione dell’esercizio. Lo schema della funzione sopravvive anche per lunghi periodi. Cancellata del Palazzo dei Baroni Bruno di Belmonte (Il Casino) L’ampliamento plastico di funzioni cerebrali come incide nelle esperienze nuove? Facilita l’apprendimento Facilita l’esecuzione Un continuo continuo rimodellamento rimodellamento delle delle sinapsi sinapsi Un (rimozione oo aggiunta) aggiunta) èè alla alla base base (rimozione dell’apprendimento ee potenziamento potenziamento delle delle dell’apprendimento capacità del del cervello cervello nonché nonché del del recupero recupero capacità funzionale nelle nelle lesioni lesioni funzionale La Riorganizzazione plastica delle sinapsi e dei circuiti è attività-dipendente e si riduce con l’età Nel bambino l’apprendimento comporta un utilizzo dei circuiti esistenti che plasticizzano e sviluppano nuove ramificazioni assonali e nuovi dendriti e la plasticità cerebrale è elevata Nell’adulto e con l’avanzare dell’età la plasticità si riduce e le nuove acquisizioni cognitive utilizzano prevalentamente un riarrangiamento sinaptico Memoria dichiarativa Episodica Semantica La memoria esplicita comporta almeno quattro processi: Codifica Consolidamento Conservazione richiamo “Codifica" si riferisce al processo iniziale di riconoscimento ed elaborazione dell'informazione appena appresa. Meglio è codificata una nozione, migliore sarà il successo delle fasi successive. Circuiti memoria dichiarativa cortico-ippocampali e ippocampo-corticali ¾Memoria spaziale, ¾Date e luoghi (episodica) ¾Dettagli contestuali ¾Parole e discorsi ¾Informazioni scritte Codifica e conserva memoria esplicita a breve termine Memoria dichiarativa Episodica Where? When? What? I due flussi di informazioni “What” e “Where” sono integrati nelle regioni ippocampali GD-CA3 Parahippocampal Enthorinal Perirhinal Enthorinal Temporal order Nella regione ippocampale CA3-CA1 le informazioni “What” e “Where” vengono combinate con l’ordine temporale “When” La memoria esplicita comporta almeno quattro processi: Codifica Consolidamento Conservazione richiamo “Consolidamento" corrisponde al processo di trasformazione della memoria appresa in forma stabile. consolidamento Memoria Esplicita Lobo temporale mediale Durante il periodo di consolidamento post-learning l’ippocampo (lobo temporale mediale) agisce come Rigeneratore di combinazione attivando simultaneamente i circuiti neuronali corrispondenti ai differenti moduli sensoriali e consolidando le loro connessioni. Lobo temporale la corteccia prefrontale è attivata durante la formazione della memoria episodica ed è richiesta per processi strategici come la ricerca di informazioni il monitoraggio degli esiti, la scelta degli obiettivi, la pianificazione, il controllo e la valutazione del comportamento. Working memory Retrivied or experienzed Memoria episodica Connessioni delle subregioni della corteccia frontale mediale Aree motrici Amigdala cingulata azioni emozioni Corteccia rinale Esiti Delle azioni Emozioni-motivazioni associati all’episodio Il contesto interno rappresentato dagli stati emozionali e motivazionali (impliciti) evocati dall’esperienza possono essere associati come segnali interocettivi all’evento appreso e come tali costituire parte integrante dell’esperienza esplicita ed essere utili come segnali di consolidamento e richiamo della memoria, oltre che di apprendimento L’acquisizione di nuove informazioni è fortemente incrementata dall’abilità strategica di integrare e organizzare le informazioni rilevanti in una coerente e significativa rappresentazione dell’episodio Il “Consolidamento” permette alla traccia di memoria dichiarativa di trasformarsi in memoria a lungo termine e rendersi progressivamente indipendente dall’ippocampo e dipendere dalle aree corticali siti di deposito a lungo termine. Il tempo impiegato a raggiungere questa indipendenza è variabile e va da giorni-settimane a mesi ed anni dall’acquisizione dell’informazione. Una volta espletato il “consolidamento” la memoria a lungo termine diviene indipendente dall’ippocampo. Amnesia anterograda, retrograda e remota La memoria esplicita comporta almeno quattro processi: Codifica Consolidamento Conservazione richiamo “Conservazione" riguarda i meccanismi, poco noti di mantenimento dell'informazione appresa. Tale capacità è illimitata nel tempo a differenza di ciò che avviene nella memoria a breve termine. La memoria remota è depositata in aree corticali diverse dal lobo temporale mediale e corrispondenti ai moduli sensoriali coinvolti nell’esperienza. Il Lobo temporale mediale conserva la memoria retrograda secondo uno schema temporale di formazione non noto ma graduale in relazione al tempo. Memoria dichiarativa Semantica Le nozioni semantiche sono formate nell’ippocampo e conservate a lungo termine in diverse regioni della corteccia cerebrale La memoria esplicita comporta almeno quattro processi: Codifica Consolidamento Conservazione richiamo “Richiamo" è fondamentale per richiamare allo stato di coscienza l'informazione immagazzinata. Il recupero comporta la riunione di diversi tipi di informazioni che sono custodite in sedi cerebrali diverse. Il richiamo della memoria episodica richiede una ricodifica delle tracce di memoria, attivazione di multiple tracce di memoria mediata dall’ippocampo che permette un legame con i circuiti neuronali o moduli corticali che rappresentano l’esperienza nella traccia di memoria. Richiamo Richiamo delle delle nozioni nozioni episodiche episodiche (luoghi (luoghi ee tempi) tempi) nella nella corteccia corteccia prefrontale prefrontale la la cui cui lesione lesione produce produce amnesia amnesia delle delle origini origini Recupero o richiamo (tanto più efficace quanto più si svolge in un contesto simile al precedente) Il lobo temporale potrebbe svolgere un ruolo di coesione-assemblaggio delle memorie nelle varie regioni ed il richiamo comporterebbe il riassemblaggio. (Povertà del richiamo, confusione nel ricordare, e confusione tra reale ed immaginario supportano questa ipotesi) La memoria non-dichiarativa può essere formata e convertita in memoria a lungo termine con modalità independente dall’ippocampo. Memoria implicita Non dichiarativa abilità motorie-percettive O procedurali Si richiama facilmente La memoria implicita o riflessiva: abilità motorie Dove si forma e conserva la Memoria implicita o non dichiarativa? la memoria implicita non dichiarativa si forma e si conserva nelle aree di pertinenza : L’apprendimento cognitivo implicito percezioni affettive ed emozionali Il bambino prima di imparare a parlare (gestione memoria esplicita) comunica per percezioni implicite Short-term memory Working memory La working memory è una memoria a breve termine che coordina la conservazione transitoria delle informazioni rendendo possibile una simultanea processazione e manipolazione delle informazioni necessaria per la realizzazione di complesse funzioni cognitive. comprensione di una frase –discorso. Guidare in un traffico complesso e disordinato Multicomponenti di working memory integrazione integrazione Link long-term memory Working memory: Mantenere e manipolare le informazioni nel processo di guida ed esecuzione di compiti sotto il controllo di una centrale esecutiva con il compito di attenzione ed integrazione. Spatial-verbal working memory Lo sviluppo delle connessioni neuronali, di nuove sinapsi o stabilizzazione delle esistenti, dipende dall’attività neuronale che entra nel nostro cervello attraverso la nostra attività sensoriale nonché dall’attività intrinseca dei circuiti che elaborano le informazioni e ne conservano una traccia di memoria. Quali sono le basi anatomiche che si accompagnano alle modificazioni plastiche del cevello? Aumento di ramificazioni neuronali Incremento di sinapsi Formazioni di nuovi circuiti neuronali NEUROGENESI La memoria a lungo termine richiede fenomeni di potenziamento e quindi fenomeni plastici Le informazioni sono conservate nei neuroni che sono attivati durante l’apprendimento. L’efficacia della memorizzazione dipende dalla formazione di nuove connessioni e sinapsi. Cambiamento plastico delle sinapsi durante l’apprendimento La formazione di memoria a lungo termine può richiedere ripetizione Synaptic pasticity Learning and memory are based on synaptic plasticity E.R. Kandel Perché persone diverse ricordano un evento in modo diverso? La Conservazione della Memoria è statica o dinamica? Statica: Conservazione degli eventi il cui richiamo se incompleto dipende dalla non Accessibilità ad alcuni particolari. Dinamica: Può essere influenzata dalla registrazione di nuovi eventi o variazioni nei meccanismi di richiamo con perdita di particolari degli eventi (memoria incompleta) o richiami distorti (falsa memoria) “Le modificazioni indotte dall’apprendimento/memoria (esperienza) e l’architettura cerebrale su base genetica rappresentano le basi biologiche della individualità” E.R Kandel