La memoria File - e
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“Chissà se i ricordi sono qualcosa che hai perduto o qualcosa che hai trovato…” Woody Allen - Un’altra donna, 1988 Jorge Luis Borges Pico della Mirandola Aleksandr Luria Memoria dichiarativa (esplicita) memoria di fatti o eventi ! Memoria non dichiarativa (implicita) condizionamento classico; memoria procedurale Memoria a lungo termine ricordi che persistono nel tempo ! Memoria a breve termine ricordi che svaniscono rapidamente nel tempo Memoria a lungo termine ricordi che persistono nel tempo ! Memoria a breve termine ricordi che svaniscono rapidamente nel tempo Memoria di lavoro magazzino limitato (7±2 cifre) legato alla modalità sensoriale L’amnesia Eziogenesi varia (commozioni cerebrali, tumori cerebrali, ictus, encefaliti, alcolismo cronico) Solitamente non è associata ad altri deficit cognitivi (amnesia dissociata) Molto raramente si riscontrano amnesie “assolute” L’amnesia Amnesia retrograda (perdita di memoria per eventi passati ma preservata la capacità di formare nuovi ricordi) Amnesia anterograda (perdita di capacità nel formare nuovi ricordi ma preservata la memoria per eventi passati) Amnesia globale transiente (breve intensità che include sintomi sia retrogradi che anterogradi) Karl Lashley sostenne che tutte le aree corticali partecipassero allo stesso modo nell’immagazzinamento dell’engramma Addestramento di ratti per trovare cibo in un labirinto ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! Osservazione di ratti sani e di ratti sui quali erano prodotte diverse lesioni prima e dopo l’apprendimento Le lesioni operate interessavano ampie aree di corteccia ! ! Il peggioramento nel ricordo è dato dalla grandezza della lesione e non dalla sua localizzazione ! ma le lesioni operate erano eccessivamente grandi, inoltre, i ratti potevano risolvere il labirinto in diversi modi Donald Hebb sostenne che le informazioni vengono ritenute in memoria attraverso rappresentazioni interne tramite assemblamenti cellulari ! Le cellule degli assemblamenti sono interconnesse Se l’attivazione permane il ricordo diventa progressivamente più solido (“processo di crescita”) ! I punti di Hebb sono 1) l’engramma è ampiamente distribuito 2) coinvolge neuroni funzionalmente diversi Stimolo esterno Attivazione Rafforzamento Riverbero Attivazione parziale Engramma Circolo Lobi temporali e memoria dichiarativa Effetti della lobotomia temporale (scimmie studiate da Kluver e Bucy non riescono a riconoscere gli oggetti – “cecità psichica”) ! il caso H.M. forti crisi epilettiche dall’età di 9 anni, operato all’età di 27 anni con asportazione bilaterale di 8 cm dei lobi temporali. operaio addetto alla catena di montaggio, non era più in grado di lavorare e di condurre una vita normale. ! Gli accessi epilettici furono drasticamente ridotti per rimozione della porzione distale del lobo temporale. ! ! ok conservava i ricordi relativi agli eventi della sua vita prima dell’intervento. ! era in grado di apprendere normalmente nuove abilità motorie. ! ! ko gravissimo deficit della memoria ! perdita totale della capacità di trasferire le informazioni apprese dalla memoria a breve termine alla memoria a lungo termine. ! Quando H.M. apprendeva nuove informazioni era incapace di ricordarle per più di un minuto. ! H.M. non era in grado di riconoscere le persone che incontrava, anche se aveva la possibilità di vederle parecchie volte di seguito. 5 pazienti amnesici, compreso H.M.: leggere una sequenza di 5 numeri e di ripeterla in senso inverso. Se la ripetizione era corretta alla sequenza successiva veniva aggiunto un numero. I pazienti amnesici inizialmente riuscivano a ripetere la sequenza, ma avevano bisogno di un numero elevatissimo di prove per imparare successioni più lunghe di numeri. Nessun paziente amnesico riusciva a ricordare più di 12 numeri dopo 25 repliche della prova. H. M. faceva evidenti progressi nell’esecuzione di compiti che comportavano l’apprendimento di movimenti fini. imparare a tracciare con la punta di una matita una linea tra due sagome a forma di stella, avendo la possibilità di vedere la mano attraverso uno specchio. Le sue prestazioni miglioravano nettamente ad ogni nuova esecuzione del test, sebbene egli fosse convinto che non aveva mai eseguito quel test. lobi temporali e l’elaborazione della memoria Nella zona mediale del lobo temporale troviamo strutture molto importanti per consolidare la memoria dichiarativa: ! L’ippocampo Corteccia entorinale Corteccia peririnale Corteccia paraippocampale Corteccia rinale I lobi temporali e l’elaborazione della memoria Al lobo temporale mediale arrivano importanti afferenze dalle aree associative e raccolgono informazioni molto elaborate dal punto di vista sensoriale ! ! ! ! Le informazioni raggiungono la corteccia paraippocampale e rinale, raggiungono l’ippocampo e attraverso il fornice raggiungono talamo e ipotalamo Modello animale di amnesia umana Lesioni a livello del lobo temporale mediale comportano gravi amnesie anterograde Studi su macaca seguendo il paradigma RNAC (compito ritardato non appaiato al campione) Il tipo di memoria osservata è denominata memoria di riconoscimento. Nel compito i soggetti normali imparano rapidamente anche quando il ritardo arriva fino a 10 minuti In soggetti con lesione bilaterale la prestazione è buona con brevi ritardi ma peggiora visibilmente all’aumentare del ritardo Il diencefalo e l’elaborazione della memoria Un’altra struttura che se lesionata da origine a profonde amnesie è il diencefalo ! Le regioni implicate sono: Nucleo anteriore (talamo) Nucleo dorsomediale (talamo) Corpi mammillari corpi mammillari nucleo anteriore giro del cingolo (Circuito di Papez) amigdala neocorteccia nucleo dorsomediale Il diencefalo e l’elaborazione della memoria Lesioni talamiche provocano deficit in compiti ritardanti, lesioni bilaterali anteriori e dorsomediali hanno impatto più lieve ! Il caso di N.A. (lesione dorsomediale): anche in questo caso amnesia anterograda severa e retrograda (ca 2 anni) Questi effetti sono simili a quelli da lesioni temporali. È possibile sostenere che tanto le aree temporali che le strutture diencefaliche facciano parte di un sistema per il consolidamento mnestico ! Sindrome di Korsakoff: dovuta ad alcolismo cronico caratterizzata da confusione, confabulazione e deterioramento della memoria. Il danno strutturale interessa il talamo dorsomediale e i corpi mammillari Amnesia anterograda e retrograda (questa più grave che in H.M. e N.A.) Il ruolo dell’ippocampo Anche questa struttura è implicata nella memoria dichiarativa Registrazioni dell’attività cellulare indicano che le cellule dell’ippocampo scaricano maggiormente quando sono presentati stimoli familiari Lesioni ippocampali nel ratto Test con labirinto a bracci radiali ! ! ! ! ! ! La memoria di lavoro guida il ratto nell’esplorazione del labirinto Soggetti lesionati ripercorrono più volte lo stesso braccio allungando notevolmente il tempo dedicato all’esplorazione Lesioni ippocampali nel ratto Variante del test con cibo solo in alcuni bracci ! ! ! ! ! Soggetti lesionati imparano ad evitare i bracci senza cibo ma ripercorrono più volte quelli che presentano cibo Memoria spaziale e cellule di luogo Nei ratti l’ippocampo è particolarmente importante relativamente alla memoria spaziale Test della vasca di Morris ! ! ! ! ! ! ! ! ! I soggetti con lesioni bilaterali all’ippocampo non imparano a trovare velocemente la piattaforma Memoria spaziale e cellule di luogo Neuroni dell’ippocampo rispondono selettivamente quando il ratto si trova in determinate zone dell’ambiente. Queste sono dette cellule di luogo Queste cellule rispondono sia al luogo che alle caratteristiche visive dell’ambiente Memoria spaziale e cellule di luogo Neuroni dell’ippocampo rispondono selettivamente quando il ratto si trova in determinate zone dell’ambiente. Queste sono dette cellule di luogo Queste cellule rispondono sia al luogo che alle caratteristiche visive dell’ambiente Lo striato e la memoria procedurale Il nucleo caudato, globo pallido e il putamen formano il corpo striato Negli esempi precedenti la capacità di apprendere nuove abitudini era preservata. Esistono lesioni che peggiorino le prestazioni nella memoria procedurale? Variante del test a bracci radiali In questo caso il ratto deve formare un’associazione tra luce e cibo La lesione allo striato impedisce il formarsi di questa associazione ma i ratti risolvono il compito standard Lo striato e la memoria procedurale L’attività dei neuroni dello striato riflette l’acquisizione di nuove abitudini ! ! ! ! ! ! L’attività è maggiore al momento della svolta durante le prime prove e diminuisce col progredire delle prove Abitudini in primati umani e non umani Se una scimmia è lesionata nello striato fallisce nel compito RNAC ma in quanto non apprende a cercare il cibo sotto gli oggetti presentati Sindrome di Huntington: difficoltà nell’associare una risposta motoria ad uno stimolo Morbo di Parkinson e amnesici: Corteccia prefrontale e memoria di lavoro Prerogativa dei primati ! ! ! ! ! ! ! ! Forte interconnessione con lobo temporale mediale e strutture diencefaliche Corteccia prefrontale e memoria di lavoro Lesioni prefrontali impediscono di risolvere compiti a risposta ritardata Un test molto puntuale nel rivelare deficit di pianificazione è il Wisconsin card sorting test meccanismi molecolari di memoria Memoria procedurale e apprendimento -La memoria procedurale è particolarmente forte -L’apprendimento procedurale prevede una risposta motoria ad una stimolazione sensoriale e si suddivide in: -Apprendimento non-associativo -Apprendimento associativo meccanismi molecolari di memoria Apprendimento non-associativo -Avviene dopo un’unica stimolazione e si divide in: -Abituazione -Sensibilizzazione meccanismi molecolari di memoria Apprendimento associativo -Si formano associazioni tra eventi -Condizionamento classico -Condizionamento strumentale meccanismi molecolari di memoria Condizionamento classico -Scoperto dal fisiologo russo Ivan Pavlov -Prevede l’associazione tra uno stimolo incondizionato (SI) che normalmente evoca una risposta, con uno stimolo condizionato (SC) che non evoca alcuna risposta -SI= carne, salivazione -SC= il suono di una campanella meccanismi molecolari di memoria Condizionamento classico -SI= carne, salivazione -SC= il suono di una campanella ! ! ! ! ! ! ! ! ! -Il cane apprende una risposta condizionata (RC) accoppiando SC e SI meccanismi molecolari di memoria Condizionamento strumentale -Scoperto dal fisiologo americano Edward Thorndike -Prevede l’associazione tra uno atto motorio con uno stimolo significativo che di solito è una ricompensa in cibo ! ! ! ! ! ! -SI= cibo -SC= pressione della levetta meccanismi molecolari di memoria Modelli di apprendimento nei vertebrati -Usare invertebrati offre diversi vantaggi: -Sistemi nervosi ridotti (ca 1000 neuroni) -Neuroni di grandi dimensioni -Neuroni facilmente identificabili -Circuiti neurali facilmente identificabili -Struttura genetica semplice meccanismi molecolari di memoria L’aplysia californica e lo studio dell’apprendimento nonassociativo Eric Kandel meccanismi molecolari di memoria Apprendimento non-associativo in Aplysia -Presenta un riflesso simile a quello del soffio sull’occhio nell’uomo -Se si spruzza dell’acqua sul sifone dell’aplysia questa ritrae sifone e branchia (riflesso di retrazione della branchia) meccanismi molecolari di memoria Riflesso di retrazione della branchia -L’informazione nervosa viaggia dal sifone lungo il nervo fino a raggiungere il ganglio addominale per poi essere distribuita a motoneuroni e interneuroni -Il motoneurone L7 innerva i muscoli implicati nel riflesso di retroazione meccanismi molecolari di memoria Abituazione del riflesso di retrazione della branchia -Dove ha sede l’abituazione? -Presso il nervo sensoriale? -Presso il muscolo? -Presso la sinapsi? ! -La modificazione è a livello sinaptico: con le successive stimolazioni si ha un progressivo decremento del PPSE meccanismi molecolari di memoria Abituazione del riflesso di retrazione della branchia -Ma in quale punto della sinapsi ha luogo la modificazione? -Un decremento del rilascio di neurotrasmettitore a livello presinaptico? -Una diminuzione della capacità di risposta postsinaptica al trasmettitore? ! -Le molecole di nt vengono rilasciate in quanti -Dopo l’abituazione diminuisce il numero di quanti rilasciati per potenziale d’azione -il cambiamento è a livello presinaptico -Questo pare essere legato ad una ridotta efficienza dei canali voltaggio-dipendenti per il Calcio con il progredire delle stimolazioni meccanismi molecolari di memoria La sensibilizzazione del riflesso di retrazione della branchia -Un breve shock elettrico sul capo dell’aplysia causa un forte riflesso di retroazione -Anche in questo caso la base del riflesso è una modificazione del rilascio di nt presso la terminazione del nervo sensoriale ! -Una terza cellula L29 viene attivata dalla stimolazione elettrica e fa sinapsi sul terminale dell’assone del neurone sensoriale -Il nt utilizzato è la serotonina che sensibilizza il terminale e causa maggiori entrate di Calcio per potenziale meccanismi molecolari di memoria La sensibilizzazione del riflesso di retrazione della branchia -Il recettore per la serotonina è associato ad una proteina G che produce un secondo messaggero: l’AMP ciclico ! -L’AMPc attiva la protein-chinasi A che a sua volta va a fosforilare il canale per il potassio e quindi…. meccanismi molecolari di memoria La sensibilizzazione del riflesso di retrazione della branchia -Chiude il canale potassio e provoca un prolungamento nel potenziale presinaptico, quindi…. -Entra una maggiore quantità di calcio provocando la risposta esagerata meccanismi molecolari di memoria Apprendimento associativo in Aplysia -SI= forte shock elettrico alla coda -SC= stimolazione lievissima del sifone -Come per i vertebrati l’accoppiamento tra SC e SI deve avvenire in un determinato arco di tempo per generare una risposta condizionata (max 0,5 sec) meccanismi molecolari di memoria Apprendimento associativo in Aplysia -La modificazione critica avviene tra motoneurone e neurone sensoriale: -A livello cellulare: SC=potenziale d’azione nel terminale dell’assone sensoriale SI=rilascio della serotonina da parte di L29 ! -A livello molecolare: SC= influsso di Calcio SI=attivazione dell’adenilato ciclasi meccanismi molecolari di memoria Apprendimento associativo in Aplysia -L’apprendimento avviene quando un impulso presinaptico di Calcio COINCIDE l’attivazione dell’adenilato ciclasi (ovvero maggior AMPc) -Il processo mnestico coincide con la fosforilazione dei canali per il potassio (ovvero maggior rilascio di nt)
