Neuroscienze Cognitive - Vocabolario Gazzaniga

I Metodi delle Neuroscienze Cognitive

  • Psicologia Cognitiva e Metodi Comportamentali: La psicologia cognitiva studia l'attivit mentale come elaborazione di informazioni. Si occupa sia della performance esterna sia dei processi interni.     - Processo: Informazione (input) → Processo interno → Comportamento (output).     - Concetti chiave: 1) L'elaborazione dipende da rappresentazioni interne; 2) Le rappresentazioni mentali subiscono trasformazioni.
  • Studio delle Rappresentazioni Mentali: Esperimento dell'associazione di lettere. Condizioni:     - Identit fisica: AA. TR (Tempi di Reazione) minori.     - Identit fonetica: Aa.     - Identit di categoria: AU (entrambe vocali).     - Differenza: AS.     - Gerarchia di attivazione: Prima le caratteristiche fisiche, poi fonetiche, infine la categoria.
  • Caratterizzazione delle Operazioni Mentali: Sternberg (1975) propose quattro fasi nel compito di memoria: 1) Codifica, 2) Confronto, 3) Decisione, 4) Risposta.     - Risultati: Il TR aumenta linearmente con il numero di item da memorizzare, indicando un processo di confronto sequenziale (seriale).
  • Effetto di Superiorit della Parola: Le lettere sono riconosciute pi velocemente se inserite in parole reali piuttosto che in stringhe casuali. Questo suggerisce un'attivazione in parallelo delle rappresentazioni delle singole lettere e dell'intera parola.
  • Limiti dei Processi: L'effetto Stroop dimostra la molteplicit delle rappresentazioni. Il colore del testo e il significato della parola competono, attivandosi in modo automatico. L'effetto persiste anche dopo pratica prolungata.
  • Lo Studio del Cervello Danneggiato: Cause dei disturbi neurologici:     - Disordini Vascolari: I neuroni dipendono dal 20 %20\,\% dell'ossigeno corporeo. L'angiografia visualizza il sistema circolatorio.     - Ictus (CVD): Interruzione improvvisa dovuta a emboli o occlusioni. Sintomi: afasia, cefalea, emiparesi.     - Ischemia: Occlusione parziale con caduta di pressione.     - Emorragia: Aumento della pressione arteriosa.     - Tumori (Neoplasie): Masse di tessuto abnorme, spesso da cellule gliali. Possono essere benigni (non recidivi) o maligni.     - Malattie Degenerative: Huntington, Alzheimer, Parkinson, Sclerosi Multipla, Sindrome di Korsakoff.     - Traumi Cranici (TBI): Possono essere ferite aperte o chiuse (commozioni). Si distinguono lesioni da colpo (sito del trauma) e contraccolpo (lato opposto).     - Epilessia: Attivit cerebrale eccessiva. Trattamenti chirurgici forniscono dati sulle correlazioni sito-funzione.
  • Metodi Neurochimici: L'uso di MPTP simula il Parkinson negli animali distruggendo cellule dopaminergiche.
  • Manipolazione delle Funzioni Neurali:     - Farmacologia: Uso di agonisti e antagonisti. Esempio L-DOPA: aumenta i guadagni finanziari nei compiti sperimentali ma non modifica la percezione delle perdite.     - TMS (Stimolazione Magnetica Transcranica): Bobine generano campi magnetici che inducono correnti nei neuroni (area 1.0−1.5 cm21.0-1.5\,cm^2). Interrompe temporaneamente l'attivit normale ("lesione virtuale").     - tDCS (Stimolazione Transcranica in Corrente Continua): Corrente costante (1−2 mV1-2\,mV). Anodo → depolarizzazione (eccitazione); Catodo → iperpolarizzazione (inibizione).
  • Visualizzazione Cerebrale:     - TAC (Tomografia Computerizzata): Raggi X, ricostruisce immagini 3D. Risoluzione 0.5−1.0 cm0.5-1.0\,cm.     - MRI (Risonanza Magnetica): Sfrutta i protoni di idrogeno. Campo magnetico (0.5−1.5 tesla0.5-1.5\,tesla). Ottima per tessuti molli (risoluzione <1 mm< 1\,mm).     - DTI (Visualizzazione con Tensione di Diffusione): Misura il movimento dell'acqua negli assoni. L'anisotropia massima negli assoni mielinizzati.
  • Studio delle Funzioni Neurali:     - Registrazione di singola cellula: Misurazione extracellulare dell'attivit elettrica. Definisce i campi recettivi e le mappe retinotopiche.     - EEG e ERP: L'elettroencefalogramma misura potenziali di popolazioni di neuroni. Gli ERP (Potenziali Correlati ad Eventi) mediano i segnali EEG per eliminare il rumore di fondo, fornendo un'eccellente risoluzione temporale.     - MEG: Misura campi magnetici. Migliore localizzazione rispetto a EEG, ma richiede temperature di 4 K4\,K (circa −277.15 ∘C-277.15\,^\circ C).     - PET: Usa isotopi instabili come 15O^{15}O. Misura il rCBF (flusso sanguigno regionale). Il PiB cercatelo in riferimento all'amiloide per l'Alzheimer.     - fMRI: Sfrutta l'effetto BOLD (Blood Oxygenation Level Dependent). Il picco della risposta BOLD avviene tra 66 e 1010 secondi dopo lo stimolo.     - Optogenetica: Utilizzo della luce per attivare o inibire neuroni specifici geneticamente modificati.

Specializzazione Emisferica

  • Il Caso del Paziente W.J.: Primo paziente split-brain. Poteva nominare oggetti nel campo visivo destro (emisfero sinistro), ma non nel sinistro (emisfero destro). Tuttavia, la mano sinistra poteva premere pulsanti per rispondere a stimoli non visti consapevolmente.
  • Anatomia degli Emisferi:     - Test di Wada: Iniezione di amobarbital per anestetizzare un emisfero e testare le funzioni linguistiche.     - Asimmetrie macroscopiche: L'emisfero destro sporge in avanti, il sinistro indietro. Il Planum Temporale (area di Wernicke) pi grande nel 65 %65\,\% dei destrimani a sinistra.     - Asimmetrie microscopiche: L'emisfero sinistro presenta una maggiore ramificazione dendritica di ordine superiore e colonne corticali pi distanziate nelle aree del linguaggio.
  • Comunicazione Interemisferica: Il corpo calloso contiene circa 250250 milioni di assoni.     - Divisioni: Genu (anteriore), Corpo (mediale), Splenio (posteriore).     - Funzione: Connette aree omotopiche (stessa posizione) o eterotopiche (posizioni diverse). Fibre pi sottili (0.4 μm0.4\,\mu m) avanti, pi grosse (5 μm5\,\mu m) dietro.     - Commissure minori: Anteriore (connette lobi temporali e amigdale) e Posteriore (riflesso pupillare).
  • Specializzazioni Funzionali:     - Linguaggio: Localizzato nel sinistro nel 96 %96\,\% dei destrimani. Il lessico (significati) pu essere presente a destra, ma la grammatica quasi esclusivamente a sinistra.     - Prosodia: L'elaborazione del contenuto emotivo del linguaggio a carico dell'emisfero destro.     - Elaborazione Visuospaziale: L'emisfero destro superiore nel disegno con cubi e nel riconoscimento di volti familiari. Il sinistro migliore per riconoscere il proprio volto.     - Globale vs Locale: L'emisfero destro estrae la forma globale, il sinistro analizza i dettagli locali.
  • Teoria della Mente: L'attribuzione di credenze localizzata nella giunzione parietotemporale destra.
  • L'interprete: Meccanismo dell'emisfero sinistro che tenta di dare senso alle azioni e agli stati emotivi, producendo spiegazioni plausibili (anche se errate) per comportamenti generati dall'emisfero destro o da processi inconsci.
  • Evoluzione e Manualit: Teoria di Previc: la manualit destra deriva dalla posizione fetale (testa in basso, orecchio destro rivolto alla parete addominale) che stimola maggiormente l'apparato vestibolare sinistro.

Sensazione e Percezione

  • Principi Generali: La percezione la costruzione mentale, la sensazione l'elaborazione precoce. I recettori hanno una soglia minima di intensit. L'adattamento pi veloce nell'olfatto.
  • Udito: Le onde vibrano la membrana timpanica → tre ossicini → finestra ovale → coclea. La membrana basilare tonotopica: base per alte frequenze, apice per basse frequenze. Localizzazione: tempo interaurale e intensit.
  • Olfatto: Odoranti → recettori olfattivi → glomeruli nel bulbo olfattivo → corteccia piriforme (primaria) → corteccia orbitofrontale (secondaria). L'annusamento attiva la corteccia primaria indipendentemente dall'odore.
  • Gusto: Cinque gusti base. Papille gustative → nervo facciale → nucleo VPM del talamo → corteccia gustativa primaria. Siamo 10001000 volte pi sensibili all'amaro che al salato.
  • Somatosensazione: Recettori (Meissner, Merkel, Pacini, Ruffini). Archi riflessi nel midollo. S1 (rappresentazione somatotopica/homunculus) e S2. Plasticit: se un input manca, l'area corticale corrispondente viene "conquistata" dai vicini (arto fantasma).
  • Visione:     - Percorso: Retina → Nervo Ottico → Chiasma Ottico → LGN (Talamo) → V1.     - Campi recettivi: Diventano pi grandi procedendo nelle aree gerarchiche (V1 → V4 → LO).     - Aree Specializzate: V4 per il colore, V5 (MT) per il movimento.     - Deficit: Acromatopsia (perdita colore, lesione V4); Achinetopsia (visione "stroboscopica", lesione V5); Emianopsia (cecit in un campo visivo).
  • Percezione Multimodale: Il collicolo superiore integra segnali visivi, uditivi e tattili. Effetto McGurk: la vista influenza l'udito. Sinestesia: unione di modalit sensoriali (es. vedere numeri colorati).

Il Riconoscimento degli Oggetti

  • Le due vie:     - Via Ventrale (Cosa): Dal lobo occipitale al temporale. Specializzata in identificazione.     - Via Dorsale (Dove/Come): Dal lobo occipitale al parietale. Specializzata in percezione spaziale e guida all'azione.
  • Paziente D.F.: Agnosia visiva (lesione ventrale). Non riconosceva oggetti ma poteva eseguire compiti motori (inserire una lettera in una fessura orientata).
  • Atassia Ottica: Deficit opposto a D.F.; riconoscono gli oggetti ma non sanno come interagirvi o afferrarli.
  • Costanza dell'Oggetto: Capacit di riconoscere oggetti nonostante cambi di luce e prospettiva. Due teorie: Veduta-dipendente (match con archivi di memoria) e Veduta-indipendente (analisi strutturale).
  • Codifica della Forma: La LOC (Lateral Occipital Complex) si attiva sia per oggetti familiari che insoliti, purch abbiano una forma coerente.
  • Cellule della Nonna vs Codifica d'Insieme: L'unit gnostica un neurone ultra-selettivo. La teoria dell'insieme suggerisce invece che il riconoscimento derivi dall'attivazione simultanea di un gruppo di neuroni.
  • Agnosie:     - Appercettiva: Difficolt con prospettive insolite o disegni frammentati.     - Integrativa: Incapacit di unire le parti in un tutto (fallimento nel test delle figure sovrapposte).     - Associativa: Percezione intatta ma incapacit di collegare l'oggetto al suo significato.
  • Prosopagnosia: Cecit per i volti. Legata alla FFA (Fusiform Face Area). I volti sono elaborati in modo olistico piuttosto che per singole parti.
  • Altre aree specifiche: PPA (luoghi), EBA/FBA (parti del corpo).

L'Attenzione

  • Sindrome di Balint: Danno occipitoparietale bilaterale. Tre sintomi: Simultanagnosia (vede un solo oggetto alla volta), Aprassia oculare, Atassia ottica.
  • Negligenza Spaziale Unilaterale (Neglect): Danno emisfero destro. Il paziente ignora la parte sinistra dello spazio (e talvolta degli oggetti).
  • Estinzione: Se vengono presentati due stimoli contemporaneamente, il paziente neglect vede solo quello ipsilaterale alla lesione.
  • Modelli di Selezione:     - Selezione Precoce: L'attenzione filtra lo stimolo prima dell'analisi percettiva completa.     - Selezione Tardiva: Tutti gli stimoli sono elaborati percettivamente, la selezione avviene al momento della risposta.
  • Meccanismi Neurali: L'attenzione aumenta l'ampiezza dell'onda P1 nell'ERP (100 ms100\,ms dopo lo stimolo). L'LGN talamico modulato dal nucleo reticolare talamico (TRN).
  • Ricerca Visiva: Il "Pop-out" avviene quando il target ha una singola caratteristica distintiva. La ricerca di congiunzioni (colore + forma) richiede attenzione seriale.
  • Reti Attentive:     - Rete Dorsale (Frontoparietale): IPS, FEF. Controllo Top-down, attenzione spaziale volontaria.     - Rete Ventrale: TPJ, VFC. Emisfero destro. Controllo Bottom-up, orientamento riflesso verso stimoli inaspettati.

L'Azione

  • Anatomia Motoria: Organizzazione gerarchica. Motoneuroni alfa (contrazione, acetilcolina) e gamma (sensibilit fusi).
  • Sottocortex:     - Cervelletto: Vestibolo-cervelletto (equilibrio), Spino-cervelletto (coordinazione), Neo-cervelletto (pianificazione). Atassia cerebellare causata da lesioni qui.     - Gangli della Base: Striato (Caudato + Putamen), Globo Pallido, Nucleo Subtalamico, Substantia Nigra. Fungono da "guardiani" (gatekeeper) del movimento.
  • Corteccia Motoria: M1 (Area 4) ha rappresentazione somatotopica. Emiplegia: perdita movimento controlaterale.
  • Pianificazione: Ipotesi della competizione dell'affordance: il cervello prepara piani d'azione multipli in parallelo prima di scegliere il vincitore.
  • Neuroni Specchio: Localizzati nella corteccia premotoria e parietale. Scaricano sia quando si esegue un'azione sia quando si osserva la stessa azione compiuta da altri.
  • Gangli della Base e Vie: Via Diretta (disinibisce il talamo → facilita movimento); Via Indiretta (inibisce il talamo → inibisce movimento). Nel Parkinson manca dopamina dalla substantia nigra.

Emozioni

  • Modelli di Generazione:     - James-Lange: Stimolo → Risposta Fisiologica → Emozione.     - Cannon-Bard: Stimolo → Talamo → Emozione e Risposta in parallelo.     - LeDoux: Via bassa (veloce, talamo-amigdala) e Via alta (lenta, talamo-corteccia-amigdala).
  • Amigdala: Cruciale per la paura. Paziente S.M. (lesione bilaterale): non provava paura e non riconosceva l'espressione di paura negli altri (perch non guardava gli occhi).
  • Regolazione Emotiva: La rielaborazione (reappraisal) aumenta l'attivit della PFC e diminuisce quella dell'amigdala. La soppressione ha costi fisiologici pi alti.
  • Insula: Associata al disgusto e all'interocezione (percezione degli stati corporei).

Controllo Cognitivo e Ricompensa

  • Dopamina: Prodotta nella VTA e Substantia Nigra. Non segnala la ricompensa in s, ma l'Errore di Previsione (PE).     - PPE (Errore Positivo): Ottieni pi di quanto atteso → aumento scarica DA.     - NPE (Errore Negativo): Ottieni meno di quanto atteso → diminuzione scarica DA.
  • Sistemi: Berridge distingue tra "Liking" (piacere) e "Wanting" (desiderio/salienza). La dopamina medierebbe solo il Wanting.
  • Abenula Laterale: Invia proiezioni inibitorie ai neuroni dopaminergici per segnalare l'assenza di ricompensa o eventi negativi.