Neuroni specchio - Istituto Ven. A. Luzzago

sistema nervoso parte 3:
neuroimaging, neuroni specchio, memoria,
sistema limbico, plasticità sinaptica, malattie del
sistema nervoso.
neuroimaging
• Il Neuroimaging è l’utilizzo di varie tecnologie di in
grado di visualizzare quali aree cerebrali entrano in
funzione durante una determinate attività.
• È uno strumento di primaria importanza
nelle neuroscienze cognitive e in neuropsicologia.
EEG
• I ricercatori studiano il tipo di attività elettrica del
cervello durante la veglia e il sonno mediante una tecnica
detta elettroencefalografia: un dispositivo trasforma i
segnali elettrici, chiamati onde cerebrali, in un tracciato
detto elettroencefalogramma o EEG.
Paziente sveglio, a riposo, con gli occhi chiusi (onde alfa)
Paziente sveglio, con intensa attività mentale (onde beta)
Sonno non-REM (onde delta)
Paziente addormentato
Sonno REM Sonno non-REM (onde delta)
neuroni specchio
• “... i neuroni specchio faranno per la
psicologia quello che il DNA ha fatto per la
biologia: forniranno una visione unificata e
aiuteranno a spiegare una quantità di
capacità mentali che sono ancora
misteriose e inaccessibili alla
sperimentazione”
V.S. Ramachandran
• Neuroni specchio
I neuroni specchio sono una particolare classe
di neuroni che si attivano sia quando l’uomo o
la scimmia esegue un’azione specifica, sia
quando osserva un altro individuo (uomo o
scimmia) eseguire un’azione simile.
• Il sistema specchio ha la funzione di
riconoscere e comprendere i gesti degli altri.
Inviando segnali al sistema limbico, il luogo
delle origini delle emozioni, i neuroni specchio
sembrano essere responsabili di quel senso di
empatia che si sviluppa tra gli uomini.
• La scoperta dei neuroni specchio ricopre un
ruolo importantissimo, non solo, per le
neuroscienze, ma anche per la psicologia
sociale e per la filosofia: la spiegazione dei
fenomeni di imitazione o di empatia che fanno
parte della vita quotidiana di ogni persona
richiamano l’attenzione sul rapporto che
l’uomo ha con il mondo e la società che lo
circonda, una sorta di dimostrazione
scientifica della socialità dell’essere umano.
Senza il sistema di neuroni specchio non
sarebbe possibile riconoscere cosa avviene
realmente al di fuori del soggetto.
• Un simile meccanismo permette di catturare
l’intenzione del comportamento motorio degli
altri, e di percepire e condividerne le
emozioni.
• La scoperta dei neuroni specchio sembra
fornire la chiave per la scoperta delle basi
neurobiologiche dell’intersoggettività e
dell’empatia, che, in seguito a questi studi, è
tornata ad occupare il ruolo centrale
nell’indagine sull’esperienza umana.
sistema limbico
RABBIA GIOIA RISO PIANTO ODIO AMORE MEMORIA
• Il sistema limbico è coinvolto nelle emozioni,
nella memoria e nell’apprendimento.
• Gran parte delle emozioni, della memoria e
dell’apprendimento umani dipende dal nostro sistema
limbico, un’unità funzionale del prosencefalo, costituita
da numerosi centri di integrazione e da aree neuronali
interconnesse, che include parti del talamo e
dell’ipotalamo.
Talamo
Ipotalamo
Cervello
Corteccia prefrontale
Olfatto
Bulbo olfattivo
Gusto
Ippocampo
• Il sistema limbico comprende regioni che
“coordinano le afferenze sensoriali con le reazioni
corporee e le necessità viscerali” e che
“rappresentano il luogo di origine delle emozioni”.
• Il concetto di Sistema Limbico non è tanto
morfologico, quanto fisiologico e psicologico. Tale
porzione del Sistema Nervoso Centrale interviene
nell’elaborazione di tutto l’insieme dei
comportamenti correlati con la sopravvivenza della
specie, elabora le emozioni e le manifestazioni
vegetative che ad esse si accompagnano ed è
coinvolto nei processi di memorizzazione.
• Il Sistema Limbico è una formazione
filogeneticamente antica. Tali osservazioni
fanno ritenere che le basi fisiologiche
dell’emotività e del comportamento siano
simili in tutti i mammiferi.
Tra le strutture del sistema limbico
osserviamo, la corteccia del cingolo,
l’ippocampo, parte del nucleo amigdaloideo, i
nuclei del setto pellucido, i nuclei mammillari
dell’ipotalamo, il complesso nucleare
anteriore del talamo.
madeleine
amidgala
• Organo deputato all’associazione
emozionale ed affettiva tra le
percezioni e la memoria
(memoria emozionale).
• Coinvolto nella percezione e
memorizzazione degli stati di
paura.
ippocampo
• Struttura indispensabile alla
fissazione della traccia di
memoria, da breve a lungo
termine.
memorie
memorie
• La memoria a breve termine
• La memoria a lungo termine dichiarativa
– Memoria episodica
– Memoria semantica
• La memoria a lungo termine procedurale
• Memoria prospettica (processi e alle abilità implicate
nel ricordo di intenzioni che devono essere realizzate nel
futuro)
• Memoria spaziale (cellule di posizione)
• Memoria genetica
plasticità
• Il nostro cervello cambia continuamente
durante la nostra vita. Questa capacità del
cervello di cambiare è detta plasticità.
• Non è il cervello nella sua totalità a poter
essere modificato bensì i singoli neuroni, in
particolare durante lo sviluppo nella fase
giovanile, durante l’apprendimento, o in
seguito ad un trauma.
plasticità sinaptica
Esistono vari meccanismi di plasticità, il più
importante dei quali è la plasticità sinaptica –
ovvero come i neuroni modifichino le loro
capacità di comunicare l’uno con l’altro.
• Il Glutammato è rilasciato dalle terminazioni
sinaptiche, attraversa lo spazio sinaptico e si
lega ai diversi tipi di recettori del glutammato;
AMPA, NMDA, kainato (ionotropi) e mGLUR
(metabotropo).
• I recettori NMDA: macchine molecolari per
dare il via alla plasticità ed all’apprendimento:
Il trasmettitore viene rilasciato sia durante
l‛attività basale che nell‛induzione di LTP. Il sito
dove gli ioni Mg bloccano il canale degli ioni
Ca è all‛interno della membrana cellulare e
viene spiazzato da un‛intensa
depolarizzazione. Questo accade quando i
neuroni debbono cambiare le loro connessioni
con altri neuroni. LTP può venire espresso sia
come un grande numero di recettori AMPA sia
come recettori AMPA più efficienti .
Glutammato
principale neurotrasmettitore eccitatorio del sistema nervoso
centrale
• L’attività eccitatoria dei neuroni del cervello e del midollo viene
regolata dai diversi tipi di recettori del glutammato:
- i recettori ionotropi (recettori-canale)
- i recettori metabotropi (controllano canali ionici attraverso secondi messaggeri)
Recettori ionotropi del glutammato
• Tre tipi:
AMPA (Na+, K+)
NMDA (Na+, K+, Ca2+)
kainato (Na+, K+)
• proteine formate da 4 o 5
subunità (2a, b, g, d)
•• attivato
da 2del
molecole
l’apertura
recettorediNMDA
glutammato
è potenziata dalla glicina.
• il Mg2+ blocca il canale
NMDA a riposo
Sinapsi_4
25
I meccanismi alla base del potenziamento a lungo termine (LTP, plasticità
sinaptica)
• il glutammato si lega ai recettori AMPA
e NMDA.
• l’NMDA a riposo è bloccato dal Mg2+
• ripetute depolarizzazioni della m.
postsinaptica rimuovono il blocco del
Mg2+, permettendo al Ca2+ di entrare nel
bottone sinaptico.
• il Ca2+ attiva delle proteine chinasi che
inducono modificazioni locali che portano
ad un aumento degli effetti del
glutammato (ad esempio AMPA più
numerosi o efficienti).
LTP
Formazione di spine
dendritiche durante la long-termpotentiation (LTP)
• effetto potenziante a feedback positivo
che induce plasticità sinaptica
(alterazione funzionale pre- e postsinaptica delle sinapsi)
• l’effetto può essere a lungo (LTP) 26
oa
breve termine (STP)
plasticità sinaptica e cervello
Esercitare il cervello!
Quando le memorie diventano più permanenti, avvengono dei
cambiamenti strutturali. Le sinapsi cambiano forma o
dimensioni, nuove sinapsi possono comparire.
morire.
La materia di cui il nostro cervello è composto si modifica in
Ai cervelli piace esercitarsi come ai nostri muscoli!
malattie
• Alterazioni delle funzioni fisiologiche
nell’encefalo possono causare:
– disturbi neurologici
malattia di Alzheimer, morbo di Parkinson, epilessia,
ictus
– disturbi psicologici
schizofrenia, depressione, autismo
malattia di Alzheimer
– La malattia di Alzheimer è una malattia
degenerativa del cervello.
– La sua incidenza nella popolazione varia a seconda
dell’età (5% 65enni, 35% 85enni). In Italia si contano
attualmente mezzo milione di casi.
Matassa neurofibrillare
LM 250
Placca amiloide
Sintomi della malattia di Alzheimer
• Afasia: difficoltà a pronunciare nomi di cose o
persone.
• Alterata percezione dello spazio: perdita della
memoria di percorsi, non riconoscimento della
destra dalla sinistra.
• Aprassia: difficoltà a compiere movimenti
finalizzati, il paziente non sa usare un oggetto
noto.
Malattia di Alzheimer
• Agnosia: non riconoscere oggetti noti.
• Deficienza cognitiva: incapacità di pensare in
astratto.
• Diversi livelli di amnesia: deficit nella memoria
prospettica, episodica retrograda, semantica.
morbo di Parkinson
– Il morbo di Parkinson è una malattia a cause
genetiche ed ambientali ove degenerano neuroni del
mesencefalo che normalmente rilasciano Dopamina.
– Questo morbo è progressivo, legato all’età del
paziente e, in genere, si manifesta dopo i 60 anni.
200.000 persone in Italia ne sono attualmente
colpite.
Malattia di Parkinson
• Bradicinesia: difficoltà ad iniziare un movimento
/movimento rallentato.
• Acinesia: riduzione dei movimenti volontari.
• Tremore a riposo.
• Rigidità muscolare.
• Catatonia (stupore / postura e comportamento
anomali).
• Instabilità posturale.
ictus
• Ictus ischemico
È una condizione caratterizzata dall’occlusione
di un vaso (ischemia) o, meno
frequentemente, da un’improvvisa e grave
riduzione della pressione di perfusione del
circolo ematico.
• Ictus emorragico (intracerebrale o
intraventricolare)
È una condizione determinata dalla presenza
di un’emorragia intracerebrale non
traumatica.
Sintomi del post-ictus
•
•
•
•
•
Emiparesi
Perdita di sensibilità e formicolii
Riduzione del campo visivo
Vertigini, assenza di equilibrio
Perdita del linguaggio (afasia) o incapacità di
articolare le parole (disartria)
• Cefalea
schizofrenia
– La schizofrenia è un grave disturbo mentale
caratterizzato da episodi psicotici durante i quali il
paziente perde la capacità di distinguere la realtà.
– Tra i sintomi ci sono le allucinazioni, manie,
insensibilità, mancanza d’iniziativa, facilità alla
distrazione e difficoltà nell’espressione verbale.
– Le cause sono sconosciute, anche se è presente una
componente genetica. E’ implicata una eccessiva
produzione di Dopamina.
schizofrenia
• Disturbi del pensiero (talvolta il soggetto ha la sensazione che
i suoi pensieri vengano creati da altri ed immessi nella sua
mente, o che altri siano in grado di rubare i suoi pensieri);
disturbo dell’attenzione; mancanza di collegamento tra idee.
• Allucinazioni, specialmente acustiche (ad esempio sentire voci
offensive o denigratorie); percezione alterata (cose o persone
che non esistono percepite come reali).
• Deliri di vario tipo, ad esempio di potere o di gelosia.
Convinzioni del tutto assurde.
• Affettività disturbata, eccessi di ansia e di paura, anedonia o
altre sindromi
• Autismo (chiusura della psiche in se stessa).
• Catatonia, ovvero disturbi come immobilismo, mutismo,
improvvisa aggressività.
Depressione maggiore e bipolare
– Sono state identificate due forme di depressione:
la depressione maggiore e il disturbo bipolare.
– La depressione maggiore colpisce circa il 5% della
popolazione.
– Il disturbo bipolare interessa circa l’1% della
popolazione ed è caratterizzato da drastici
cambiamenti dello stato d’animo.
• Molte persone depresse presentano uno squilibrio
della concentrazione dei neurotrasmettitori (in
particolare della serotonina).
• Alcune medicine sono in grado di correggere tale
squilibrio: la classe più comune di farmaci
antidepressivi inibisce il riassorbimento della
serotonina (SSRI come la fluoxetina o l’escitalopram ), o
inibisce il riassorbimento sia della serotonina che della
noradrenalina (duloxetina).
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Prescrizioni (milioni)
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1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003
Anno
Sintomi principali dell’autismo
• Fobia per qualunque cambiamento,
isolamento, movimenti stereotipati, tendenza
a ripetere suoni o frasi sentite pronunciare.
• Eccezionale capacità di calcolo, mnemoniche,
grande sensibilità musicale
dipendenza da droghe
Rapporto ONU del 2013: mortalità nel mondo di 5
milioni di persone per fumo, 2.500.000 per alcol,
300.000-600.000 per sostanze illegali.
Relazione annuale Dipartimento Politiche Antidroghe
del Parlamento Italiano del 2012: mortalità in Italia di
80.000 persone per fumo, 25.000 -30.000 per alcol,
circa 400 per sostanze illegali.