UNIVERSITA’ DI MILANO-BICOCCA
FACOLTA’ DI PSICOLOGIA
a.a. 2012/2013
CORSO DI PSICOLOGIA
FISIOLOGICA
Prof.ssa Roberta Daini
MODELLI ANIMALI DELLA MEMORIA
•
Qual è il contributo dell’ippocampo e delle altre
strutture temporali mediali nel consolidamento della
memoria a lungo termine?
•
L’ippocampo è l’unica struttura importante?
Qual è il ruolo dell’amigdala?
E quello delle aree temporali mediali paraippocampali?
•
•
COMPITO DI DISCRIMINAZIONE RITARDATA NON
FAMILIARE TRA DUE OGGETTI (Mishkin, 1978)
L’animale apprende che il
cibo è sotto la figura NON
familiare.
Capacità persa in seguito
a lesioni dell’ippocampo e
corteccia paraippocampale
bilaterale.
Deficit meno grave se
SOLO lesione
ippocampale.
Compito di nonassociazione
ritardata al modello.
N: scimmie non lese
H+: lesioni di formazione
ippocampale e corteccia
para-ippocampale;
H++: lesioni di
formazione
ippocampale, corteccia
para-ippocampale e
peririnale.
CONSOLIDAMENDO SINAPTICO E
CONSOLIDAMENTO SISTEMICO:
LE BASI CELLULARI DELL’APPRENDIMENTO
• Qual è il meccanismo neurale alla base della creazione di
un traccia mnestica?
• 2 livelli di studio:
• cellulare
• anatomo-funzionale
APPRENDIMENTO
• La formazione di associazioni è determinata da
processi nervosi elementari (James, 1890)
• Connessioni tra i neuroni (Tanzi, 1893)
• Segnali tra i neuroni alle loro connessioni (Ramon y
Cajal, 1911)
• ∆ della forza del segnale modifica l’attività cerebrale e quindi la
risposta all’esperienza
• L’apprendimento coinvolge attività pre- e post-
sinaptiche coincidenti (“sinapsi di Hebb”, 1949)
POSTULATO DI HEBB
L’attivazione concomitante degli elementi pre- e postsinaptici è in grado di potenziare una connessione
sinaptica.
• Quando l’assone del Neurone-A ripetutamente e
persistentemente partecipa ad eccitare il N-B, hanno
luogo in A e/o B modifiche metaboliche o di crescita tali
che l’efficienza di A nell’eccitare B aumenta
• Cellule che scaricano assieme, sono collegate.
Nei neuroni piramidali dell’ippocampo una stimolazione ad
alta frequenza delle vie afferenti eccitatorie determina
l’aumento dell’ampiezza delle risposte successive per
lunghi periodi di tempo (POTENZIAMENTO A LUNGO
TERMINE; LTP).
Meccanismo Hebbiano di LTP
• Una sequenza di stimoli elettrici ad alta frequenza per un
breve periodo di tempo accresce i potenziali postsinaptici
prodotti da stimoli successivi per la via stmolata (e non
per altre vie, specificità) à LTP
• Una sequenza di stimoli elettrici a bassa frequenza per un
periodo di tempo lungo inibisce i potenziali postsinaptici
prodotti da stimoli successivi per la via stmolata (e non
per altre vie, specificità) à LTD
CARATTERISTICHE DEL POTENZIAMENTO
A LUNGO TERMINE (E DELLA MEMORIA)
LTP: aumento persistente della forza sinaptica: ampiezza
dell’EPSP (potenziale post-sinaptico eccitatorio)
LTP alle sinapsi CA3–CA1
dell’ippocampo
(A) Curva della fase ascendente
dell’EPSP prima e dopo
stimolazione tetanica (2
stimolazioni di 1s a 100Hz
con intervallo di 20 sec).
Successivi stimoli test
determinano uno stabile
aumento dell’EPSP, che
persiste fino a 2 ore.
(B) Esempi di registrazioni
extracellulari di EPSP prima
(B1)e 90 min dopo
l’induzione di LTP (B2). B3:
sovrapposizione di B1 e B2.
•
POTENZIAMENTO A LUNGO TERMINE
• INDUZIONE DI LTP
• Aumento della quantità intracellulare di Ca+
• NMDA R-LTP
• NMDA R permeabili a Ca+
• Apertura del canale mediata da glutammato
• INDUZIONE DI LTP tardiva
• Attivazione di protein-chinasi
• MANTENIMENTO DI LTP
• Precoce
• Fosforilazione di proteine
• Tardiva
• Modificazioni dell’espressione genica e delle sintesi proteica
• ESPRESSIONE DI LTP
• Potenziamento sinaptico
Cambiamenti morfologici nelle spine
dendridiche associati al mantenimento del LTP
A. Aumento delle
sinapsi
B. Sinapsi perforate
C. Duplicazione delle
spine dendritiche
D. Crescita di nuove
spine dendritiche
• I processi di potenziamento a lungo termine, se mantenuti
nel tempo, sono responsabili di cambiamenti
nell’espressione genica e nella sintesi proteica che, a loro
volta, alterano le sinapsi e, in tempi più lunghi, le
connessioni tra neuroni.
• Ma qual è il legame tra il processo di consolidamento
osservabile nell’ippocampo e nel giro paraippocampale e
la traccia mnestica?
Organizzazione delle regioni del lobo temporale
mediale coinvolte nel processo di consolidamento di
una traccia mnestica
Modello computazionale del sistema di consolidamento
della memoria dichiarativa
Recupero delle memorie dichiarative
non consolidate e consolidate
TEORIA STANDARD DEL CONSOLIDAMENTO
• L’ippocampo crea rapidamente una rappresentazione
integrata di un evento o di un concetto. Le connessioni tra
ippocampo e corteccia vengono lentamente trasformate in
connessioni dirette all’Interno della corteccia.
TEORIA DELLA TRACCIA MULTIPLA
• Tutti i ricordi sono legati all’ippocampo, ma i ricordi più
lontano hanno creato più tracce e sono quindi più
resistenti a lesioni e degenerazione.
• In entrambi i casi perché l’ippocampo agisce in modo più
rapido in termini di consolidamento della corteccia?
• Ipotesi computazionale dell’APPRENDIMENTO
INERSECATO.
• L’esposizione nel tempo a più esempi di una stesso
dominio generale favorirebbe l’estrazione di invarianze e
la formazione di una organizzazione delle conoscenze.
• L’ippocampo acquisirebbe velocemente nuove
informazioni, la corteccia costruirebbe lentamente
relazioni invarianti tra aspetti associati tra loro ponendo le
basi dei ricordi più a lungo terminine e più facilmente
recuperabili.
