Le neuroscienze cognitive

Le neuroscienze
L’aspirazione del neuroscienziato è stata da
sempre quella di scoprire quali fossero
i processi neurali su cui si fondano il
comportamento e la mente
Separazione tra neuroscienze e scienze
psicologiche
Psicologia ha sostenuto che il livello di analisi
dei fenomeni comportamentali e mentali va
distinto dal livello dei fenomeni neurali…
Ma la mente non esisterebbe senza il cervello
La mente incontra il cervello: le
neuroscienze cognitive
Le neuroscienze cognitive
Costituiscono il campo di ricerca che tenta di
comprendere i legami tra processi cognitivi e
attività cerebrale
Le neuroscienze cognitive
Verso la fine degli anni ‘70 in un taxi di New York Miller e Gazzaniga in
viaggio verso un simposio coniarono il termine
Neuroscienze cognitive
-Sviluppi nelle neuroscienze (scoperta di specializzazione funzionale
dei neuroni, di specializzazione emisferica, di macrosistemi di
modulazione dell’attività cerebrale, ecc.)
e sviluppo di tecniche invasive (registrazione intracellulare) e non
invasive (Potenziali evocati, PET, fMRI) di studio del sistema nervoso
hanno consentito una più stretta connessione tra la psicologia
cognitiva e le neuroscienze
Modelli neuro-cognitivi: gerarchia di elaborazione = livello
molecolare, neuronale, sistemico, funzionale. I processi psicologici
costituiscono il livello più alto ed “emergono” dai processi di tipo
elementare
Teorie delle funzioni cerebrali
Cap. 8
1) Localizzazionismo – frenologia
ciascuna area cerebrale ha una specifica funzione
2) Corrente olistica
Le funzioni psichiche sono fondate sull’attività
integrata di più aree cerebrali
3) Neuroassociazionistica
Cervello come rete intricata di sistemi neurali
altamente specializzati
Alcuni importanti contributi…
Effetti di lesioni cerebrali:
Leonardo Bianchi
Importanza dei lobi frontali per pianificazione e controllo del
comportamento e dell’attività mentale
Karl Lashley (1890-1958)
Apprendimento dipende dal funzionamento integrato di più
regioni corticali
Principio dell’azione di massa: maggiore è l’estensione della
lesione più grave è l’effetto sul comportamento
Tutte le regioni cerebrali sono importanti
Regioni cerebrali integre suppliscono a quelle lesionate
Alcuni importanti contributi…
Studi su pazienti epilettici
Anni’50
Wilder Penfield (1891-1976)
Localizzazione delle funzioni sensoriali, corticali, motorie
la stimolazione di determinate aree del cervello provoca la
rievocazione di ricordi, ossia può far rivivere con grande
chiarezza avvenimenti del tutto dimenticati, talvolta con le
sensazioni (suoni, odori,...) ad essi associati.
Alcuni importanti contributi…
'53 H.M. subì l'asportazione dei lobi temporali mediali con
un'operazione del chirurgo William Scoville.
è stata svolta una resezione bilaterale dei lobi temporali medial
Quando H.M. si riprese dall'intervento, che alleviò sensibilmente
la gravità dei suoi disturbi, vennero identificati alcuni seri effetti
collaterali, descritti da Scoville e Milner come una "perdita
completa della memoria per gli eventi [...] assieme ad una
amnesia retrograda parziale fino a tre anni prima
dell'operazione". Fu costatato inoltre dagli stessi che "le
memorie precoci sembrano apparire normali, non ci furono
alterazioni della personalità o deficit intellettivi generali".
Non riusciva più ad apprendere nuove informazioni
Alcuni importanti contributi…
A. R.Lurija (1902-1977)
La sua teoria comportò una radicale revisione del concetto di
sintomo: per essa i disturbi del comportamento non sono sintomi di
disfunzioni o danni riguardanti precise aree della corteccia
cerebrale, ma devono essere considerati esiti disfunzionali di
processi funzionali integrati di aree cerebrali ad essi connesse.
Le funzioni cerebrali superiori sono processi derivanti dalla
interconnessione di sistemi che investono più aree funzionali
cerebrali, anche molto diverse per caratteristiche e topologia,
superando decisamente la teoria meccanicistica della localizzazione
delle funzioni in aree cerebrali specifiche ogni singola funzione.
Nell'analisi diagnostica, al sintomo si sostituì allora la sindrome, e
mediante complessi esperimenti si riuscì a riferire diversi sintomi
neurologici a sistemi funzionali interessanti aree corticali e
sottocorticali connesse tra loro.
Neuropsicologia
Anni ‘60 -> Neuropsicologia
Studiare gli effetti di lesioni cerebrali sui processi mentali (in
pazienti cerebrolesi)
Alcuni importanti contributi…
Roger Sperry (1913-1994)
Split Brain
Fu un neuropsicologo e neurobiologo fra i maggiori del
Novecento, Premio Nobel per la medicina nel 1981 insieme a
David Hunter Hubel e Torsten Nils Wiesel per le sue scoperte
sulla specializzazione emisferica delle funzioni cognitive
indagate in soggetti "split-brain", ovvero con rescissione del
corpo calloso tale che i due emisferi cerebrali non comunicano
più tra loro (cervello diviso).
Specializzazione Emisferica
Alcuni importanti contributi…
Neuroassociazionismo
Donald O. Hebb (1904-1985), psicologo canadese
1949 The organization of behavior: A neuropsychological theory
Apprendimento e memoria
“Neurons that fire together, wire together”
due neuroni che scaricano assieme si potenziano reciprocamente
Assemblamento cellulare, per definire un gruppo di neuroni che
costituiscono un'unità di elaborazione, e ipotizzò che la
combinazione delle connessioni tra gruppi di neuroni costituisse
l'algoritmo, in continua mutazione, che dettava al cervello la
risposta ai diversi stimoli
Fu decisivo per lo sviluppo del cognitivismo…
Reti neurali
Elaborazione in parallelo
Reti neurali sono formate da un numero altissimo di
connessioni di unità che lavorano simultaneamente
Connessionismo
PDP (Parallel distributed processing, 1986)
Funzionamento del sistema nervoso
Simulazione al calcolatore
Evoluzione della psicologia…
Grazie all’incredibile sviluppo
delle tecniche d’indagine si possono
studiare dove nel cervello hanno luogo
le funzioni mentali
The Rise of fMRI
746 papers (2001)
Number of papers (PubMed)
800
700
600
500
400
300
200
100
0
1990
1995
Slide modified from Mel Goodale
Year of Publication
2000
MRI vs. fMRI
MRI studia l’anatomia del
cervello.
Functional MRI (fMRI)
studia le funzioni
cerebrali.
Localizzazionismo
Localizzare a livello cerebrale le varie
funzioni mentali
-> una nuova frenologia?
I VOLTI SONO SPECIALI…
Fusiform Face Area
Attivazione maggiore in presenza
di volti rispetto ad altre categorie
di stimoli (kanwisher, 1998)
Giro fusiforme medio (FFA)
Giro occipitale inferiore (OFA)
Fusiform Face Area
Nonpreferred!
Preferred!
FFA
A face area in the human brain
23
Neuroni specchio:
So quel che pensi…
So quel che fai…
Sento cosa provi
Michelangelo
Michelangelo, Slave called Atlas Caravaggio’s Incredulity of St Thomas (1601–1602) Lucio Fontana, Concetto Spaziale ‘Attesa’ (1960)