Neuroscienze Cognitive PDF

NEUROSCIENZE COGNITIVE 25/09 Neuroscienze = studio dell’organizzazione del sistema nervoso e del suo funzionamento. Cognitive = "facoltà di conoscere", processo di conoscenza che deriva dalla percezione e dal ragionamento. Sono le scienze che studiano i processi mentali/cognitivi e la loro base biol...

NEUROSCIENZE COGNITIVE 25/09 Neuroscienze = studio dell’organizzazione del sistema nervoso e del suo funzionamento. Cognitive = "facoltà di conoscere", processo di conoscenza che deriva dalla percezione e dal ragionamento. Sono le scienze che studiano i processi mentali/cognitivi e la loro base biologica e i meccanismi cerebrali che li realizzano. È lo studio della relazione tra cervello e comportamento. L’obiettivo è capire quali sono le aree e i meccanismi che permettono di mettere in atto le funzioni. Questo studio può essere diviso in diversi livelli di analisi: - Molecolare: studio delle molecole del cervello (macromolecole come le proteine) - Cellulare: studio del neurone - Dei sistemi: circuiti di elaborazione (es. sistema visivo) - Comportamentale e cognitivo: come i sistemi neurali lavorano per produrre un comportamento (es. ripetizione di un concetto—> miglior memoria; come si crea un ricordo, una frase). Storia delle neuroscienze Egizi: visione cardiocentrica—> la sede del pensiero è il cuore. Aristotele: il cervello come misterioso, con funzione di ra reddamento del sangue. Galeno: primo ad ipotizzare una relazione tra cervello e comportamento osservando le lesioni che subivano i gladiatori. Thomas Willis: anatomista che per primo associò i sintomi di pazienti alle lesioni cerebrali osservate nelle dissezioni. Il circolo di Willis rappresenta la rete di vasi arteriosi alla base dell’encefalo. Cartesio: la sicità del corpo può essere separata dalla mente—> res cogita e res extensa. 1800: danni al cervello hanno e etti sul comportamento. 1810: Teoria pseudoscienti ca di Franz Gall: si fonda su un estremo localizzazionismo, le facoltà sono localizzate in regioni speci che del cervello, il quale è diviso in funzioni speci che intellettuali, morali e a ettive (es. linguaggio, calcolo, inclinazione alla lotta, all’amore…). Ciò permette di osservare sul cranio dei rilievi della scatola cranica (es. il bernoccolo della matematica) che corrispondono allo sviluppo di funzioni. 1836: Marc e Gustave Dax studiano il linguaggio e tramite osservazioni cliniche e autoptiche arrivano alle prime evidenze di associazione tra emisfero sx e linguaggio. 1861: Paul Broca stabilì la lateralizzazione del linguaggio, osservando che il linguaggio e soprattutto la produzione di questo è localizzata nel lobo frontale dell’emisfero sx. Risultati del Signor Tan. Seconda metà del 1800: La dottrina del neurone Afasie nel linguaggio Fine '800 - inizi '900 Golgi: metodo di colorazione per identi care i neuroni e neuroni come una rete di cellule attaccate tra loro. Ramon y Cajal: era un anatomista e illustratore che fu in grado di mappare la micro- organizzazione del cervello. Scoprì che il cervello è costituito da singoli neuroni, che la trasmissione delle informazioni nervose è di natura elettrica e che la direzione dell’impulso elettrico è dai dendriti all’assone. Sherrington: studio delle sinapsi, del ri esso senso-motorio, Studio dell’epilessia Jackson: l’epilessia inizia col movimento di una parte del corpo e poi si di ondono con una sequenza de nita. fi fi ff fi ff fi fi fl ff ff fi  Ipotizza che le crisi originano dalla corteccia motoria e che la corteccia cerebrale è suddivisa in aree, ciascuna responsabile del movimento di una parte del corpo. Pen eld: tratta l’epilessia attraverso l’asportazione dell’area epilettogena. Mappa la corteccia motoria e sensoriale attraverso la tecnica di stimolazione corticale applicando una debole corrente elettrica alla corteccia cerebrale. Ha scoperto che le cortecce sensoriale e motoria hanno un’organizzazione topogra ca—> homunculus somatosensoriale e motorio. Hebb: sostiene che la psicologia e la biologia non possono essere separate. L’apprendimento ha una base biologica: neuroni che scaricano insieme diventano interconnessi—> quando 2 neuroni si attivano contemporaneamente (il neurone A eccita il neurone B) la loro sinapsi si ra orza aumentando la probabilità che successivi impulsi di A eccitino B. Miller: uno dei fondatori delle Neuroscienze cognitive, con lui c’è la ne del comportamentismo e dello studio della psicologia come relazione stimolo-risposta. Sostiene che i fenomeni mentali possono essere indagati. Brenda Milner: sviluppò studi sulla memoria. 26/09 I metodi delle neuroscienze cognitive: 1. COMPORTAMENTALI 2. ELETTROFISIOLOGICI 3. BIOIMMAGINE METODI COMPORTAMENTALI Utilizzati per studiare i processi mentali in termini di elaborazione delle informazioni per identi care i processi interni alla base del comportamento (come capire come sono rappresentati i concetti—> es. pensare a un animale a 4 zampe). Assunto di base: i processi cognitivi non sono osservabili direttamente poiché il nostro modo di percepire non è diretto ma dipende da trasformazioni interne. Input —> Processi mentali interni (trasformazione) —> Comportamento Es. nella lettura delle parole che non sono familiari c’è un’elaborazione e un riconoscimento visivo della parola più lenti e quindi una lettura più lenta. La psicologia cognitiva studia i processi cognitivi in termini di elaborazione delle informazioni che permettono di mettere in atto un comportamento in soggetti sani tipicamente giovani adulti. Le neuroscienze cognitive studiano i processi cognitivi con diversi metodi non solo comportamentali, ma anche strutturali o funzionali (es. metodi di imaging come la RM). Studiano anche bambini e anziani per i processi di evoluzione e pazienti (neuropsicologia). Es. testi di esperimento comportamentale per processi cognitivi per leggere: è emerso che se manteniamo le lettere in posizione iniziale e nale, la lettura resta abbastanza conservata—> le lettere in posizione nale e iniziale sono molto importanti. 2 concetti chiave alla base dell’approccio cognitivo: 1. L’elaborazione delle informazioni dipende da RAPPRESENTAZIONI INTERNE —> esistono diverse forme di rappresentazione di un oggetto (es. una palla) a seconda del contesto. 2. Le rappresentazioni mentali sono soggette a TRASFORMAZIONI —> due stimoli, come 2 R che possono essere uguali o speculari, portano a due tempi di decisione (riguardo l’uguaglianza o meno delle lettere) diversi a seconda di come viene presentata la lettera. Shepard - Esperimenti sulle rotazioni mentali: presenta coppie di gure di R che di eriscono per una rotazione angolare—> emerge una relazione tra l’angolo di inclinazione della R e i tempi di risposta: maggiore è l’angolo di rotazione, maggiore è il tempo di risposta. fi fi fi fi fi fi fi ff ff  Compito di associazione di lettere: decidere se sono uguali (due consonanti o due vocali) o diverse con misurazione dei tempi di risposta per l’analisi dei processi interni. Nonostante la risposta sia sempre uguale (lettere uguali) abbiamo diverse rappresentazioni degli stimoli: nella condizione identiche la rappresentazione, che è su ciente per dare una risposta immediata, è visiva/ sica; quando si presenta la stessa lettera (Aa) ci si basa sull’identità fonetica; la rappresentazione basata sulla categoria si attiva se le prime due si annullano per veri care se lo stimolo appartiene alla categoria vocale o consonante. Le di erenze di risposta ri ettono il grado di elaborazione richiesta dal compito: - rappresentazione visiva (attivata per prima) - rappresentazione fonetica - rappresentazione di categoria ↳ la mente crea una molteplicità di rappresentazioni a partire da stimoli speci ci. Compito di confronto mnemonico di Sternberg: dire se una lettera era presente nella serie precedente. Eseguiamo 4 operazioni mentali: - Codi ca del target - Confronto con la precedente serie —> simultaneo o seriale? - Presa della decisione - Risposta I TR aumentavano in maniera lineare all’aumentare del numero delle lettere da memorizzare—> l’operazione mentale di confronto è un processo seriale. Test di Stroop: si usa per lo studio delle funzioni esecutive, per il linguaggio ed è sensibile nel far emergere di erenze tra persone con di coltà linguistiche. I TR sono maggiori quando dobbiamo mettere in atto un processo di inibizione (3° condizione in cui il colore della parola è diverso dal signi cato della parola) nonostante la richiesta sia la stessa—> viene attivata la rappresentazione del signi cato della parola (nonostante sia irrilevante ai ni del compito) oltre alla rappresentazione del colore dello stimolo. NEUROPSICOLOGIA - studio del cervello danneggiato Disciplina scienti ca che mira a descrivere e interpretare i de cit di processi/funzioni cognitive come linguaggio, riconoscimento di oggetti, controllo motorio…causati da lesioni cerebrali, tramite il metodo anatomo-clinico—> unire le osservazioni cliniche dei sintomi con una valutazione anatomica. Ha dimostrato che la mente non è unitaria ma si articola in diverse componenti tra loro collegate —> area di Broca e di Wernicke per il linguaggio. Nasce con l’osservazione di Paul Broca (1861) del caso del Signor Tan: ha portato a concludere che le lesioni al giro frontale inferiore sinistro portano a de cit nel linguaggio parlato—> produzione del linguaggio e non comprensione: il disturbo viene associato ad una lesione speci ca nel lobo frontale sinistro. ↳ metodo anatomo-clinico: collegare sintomi clinici ad aree anatomiche. Le cause dei disturbi neurologici studiati sono disturbi vascolari (ictus emorragici e ischemici), tumori, traumi cranici, malattie degenerative, epilessia, ecc. La neuropsicologia studia i de cit cognitivi ed emotivi causati da lesioni cerebrali con l’obiettivo di: 1. Esplorare la relazione tra struttura (correlato neurale, le basi) e funzione cognitiva—> metodo anatomo-clinico: neuropsicologia sperimentale (ricerca di base in università, centri di ricerca); ff fi fi fi ffi fi ff fi fl fi ffi fi fi fi fi fi fi 2. Fare diagnosi e riabilitazione: neuropsicologia clinica in contesti ambulatoriali e ospedalieri. È importante per vedere il prima e il dopo di un intervento nel contesto chirurgico, nell’ambito del post-traumatico. La valutazione neuropsicologica che si fa ai pazienti è più completa se si monitora nel tempo tramite la valutazione di una performance. La neuropsicologia è una disciplina scienti ca perché utilizza il metodo scienti co, che considera l’osservazione di un fenomeno e la sperimentazione come strumenti per rispondere a domande. Descrive e interpreta i principali de cit causati da lesioni cerebrali (es. linguaggio e memoria). Dalla seconda metà del 900 utilizza i modelli di scatole-e-frecce di elaborazione dell’informazione. Architetture neuro-funzionali: in serie, in parallelo, gerarchica—> è incluso solo il tempo di elaborazione, non il tempo che impieghiamo a leggere la parola intera. Modello cognitivo "standard" del linguaggio È un modello "box and arrow" (diagrammi): le scatole sono i processi, le elaborazioni e le frecce sono le vie di comunicazione dell’informazione. Le parole possono essere scritte o udite e l’informazione, per essere compresa, passa per vie di erenti (sistema visivo e stilema uditivo). Le parole entrano in un sistema semantico (parolacce già conosciamo) ed escono per essere articolate (pronunciate) o scritte. Le parole che non conosciamo prima non possono passare per il sistema semantico perché non vi è contenuta, prima infatti passano per una via di conversione della parola che viene scomposta per poter essere scritta o detta. Le parole con cui abbiamo già familiarità passano prima per il sistema semantico. La neuropsicologia ha osservato che la mente non è un sistema unico ma è articolata in diversi sistemi, come ad esempio ha dimostrato l’afasia di Broca, caso in cui riusciamo a comprendere il linguaggio ma non a produrlo. La neuropsicologia si avvale dello studio di casi singoli: i pazienti vengono studiati e confrontati con soggetti sani su test standardizzati, ma rimane di cile replicare i risultati perché ogni caso è singolo ed ha speci ci de cit e speci ci bagagli di conoscenza. Ciò permette di speci care un processo che prima non era stato scoperto. E di studi di gruppi: i gruppi devono essere omogenei per il de cit neuropsicologico o per la sede lesionale. Permettono di applicare un metodo più sistematico per grandi numeri, ma le lesioni non sono mai tutte uguali e i de cit possono essere più eterogenei. La neuropsicologia permette di testare un’ipotesi o una teoria della psicologia cognitiva, di confermare dei dati di modelli. Test di memoria: rievocazione di parole su pazienti. Viene presentata per 5 volte a pazienti una lista di parole da memorizzare e rievocare (12-16 item). Dopo una pausa di 15 minuti, si osserva la performance sia di soggetti sani sia di soggetti a etti da Alzheimer. La neuropsicologia moderna combina dati comportamentali con dati provenienti da altre tecniche di indagine come: risonanza magnetica (strutturata e funzionale) e potenziali evento-relativi. L’esame neuropsicologico consiste nella valutazione delle funzioni cognitive attraverso: - Esame di base, comune a tutti i pazienti; - Esame mirato, con test utili per lo speci co paziente. Finalità: 1. Fare una diagnosi: un quadro generale di un paziente (es. MMSE, esame per avere un quadro completo della persona che si ha davanti); 2. Fare una prognosi: fornire indicazioni sull’esito di patologie, in base alla performance (bassa o buona); 3. Riabilitazione: sviluppare un progetto mirato a migliorare o ripristinare le funzioni de citarie individuando le abilità residue; ff fi fi fi fi fi fi ffi fi fi fi fi fi ff  4. Legale-assicurativa: in seguito a un atto criminale, un danno cerebrale può avere causato quel comportamento? 9/10 ELEMENTI DI NEUROLOGIA Il metodo anatomo-clinico è utile per la comprensione delle basi neurali delle funzioni cognitive e quindi fare correlazioni tra sintomi/comportamento e sede lesionale. In questo ambito è utile conoscere le principali patologie neurologiche che colpiscono il cervello. Assunti di base: - i neuroni hanno bisogno di un costante apporto di ossigeno e glucosio; - il cervello è vulnerabile alle lesioni dall’esterno e dall’interno; - un’anossia, mancanza di ossigeno per + di 10 min, può causare la morte neuronale, così come una sovrapproduzione di glutammato (nt eccitatorio), che ha e etti tossici dato che iperstimola il neurone, con danneggiamento e in ne morte del neurone. Le principali patologie neurologiche sono: - Disturbi cerebrovascolari - Trauma cranico - Tumori cerebrali - Demenze - Epilessia Disturbi cerebrovascolari (ictus) Si tratta della principale causa di disabilità dell’adulto. Il quadro clinico è caratterizzato dall’insorgenza improvvisa di segni o sintomi indicativi di un danno focale conseguente ad un’alterazione della circolazione cerebrale (es. de cit di linguaggio o de cit di memoria), ma dipende dalla sede della lesione. I neuroni possono sopravvivere poco senza ossigeno e glucosio (pochi minuti se l’arresto è totale), poi si innescano delle alterazioni metaboliche che portano alla morte cellulare. Si classi cano in: (A) Ischemico: le ischemie sono molto più probabili (85%); c’è un coagulo di sangue che blocca o altera il usso sanguigno di un vaso diretto a una certa area del cervello. Può avvenire per: Meccanismo trombotico: il vaso è occluso da un trombo (coagulo). I trombi si formano lungo le pareti di un vaso sanguigno. I trombi crescono e il sangue non riesce a passare. Meccanismo embolico: il vaso è occluso da un embolo (materiale che si forma in una parete di un vaso, es. deposito lipidico) che si stacca e, trasportato dal usso sanguigno, raggiunge un vaso più piccolo per passarci attraverso. I fattori di rischio sono: età, genere, struttura genetica, ipertensione arteriosa (es. con una pressione troppo alta si ha rischio maggiore di mala gestione del usso sanguigno, si riesce meno a far uire il sangue), patologie cardiache, diabete, obesità, fumo, alcool. TIA: attacco ischemico transitorio, i cui sintomi regrediscono entro 24 ore. Sulla base dell’anatomia della circolazione cerebrale è possibile distinguere: Ictus nel territorio dell’arteria cerebrale anteriore: sintomi da lesione frontale, parietale, meno occipitale, es. emiparesi (perdita apricale dell’attività motoria volontaria di una metà del corpo), emiplegia (perdita totale dell’attività motoria volontaria di una metà del corpo), afasia (di produzione, area frontale sinistra), emianestesia (perdita della sensibilità da un solo lato del corpo), de cit visuospaziali, ecc. Ictus nel territorio dell’arteria cerebrale posteriore: sintomi da lesione del tronco cerebrale e/o cervelletto (es. atassia, diplopia, disfagia, ecc.) e da lesione occipitale e parietale. fi fi fl fi fl fl fi ff fl fi  (B) Emorragico: (15%) causato dalla rottura di un vaso con successivo sanguinamento nel tessuto. Le cause sono: Ipertensione arteriosa (il vaso non riesce più a reggere). Rottura di aneurismi—> aneurisma = dilatazione simile a una sacca di un’arteria del cervello la cui rottura provoca un’emorragia cerebrale. Si presentano diversi sintomi: - Da aneurisma non rotto: disturbi visivi, mancanza di sensibilità a un lato della faccia, di coltà a parlare, mal di testa, perdita di equilibrio, di coltà a concentrarsi. - Da aneurisma rotto: mal di testa improvviso e forte, nausea e vomito, irrigidimento del collo, disturbi visivo, convulsioni, perdita di coscienza, debolezza di un lato dl corpo. L’aneurisma può essere trattato per via endovascolare che prevede l’occlusione di questa dilatazione del vaso. Malformazioni artero-venose (MAV): gomitolo di vasi arteriosi e venosi malformati senza interposizione di una rete capillare che permette di far rallentare il usso. Il quadro clinico di un ictus emorragico è simile a quello di un ictus ischemico, ma la sintomatologia non è riconducibile ad un territorio vascolare de nito perché può essere più focale a seconda di dove si rompe il vaso. Si veri cano danno focale + ematoma (raccolta di sangue che può venire in diverse sedi, come tra osso e dura madre) che produce un e etto massa comprimendo e dislocando tessuti circostanti. Tipicamente avviene in: nuclei della base, cervelletto, ponte e tronco cerebrale. L’interruzione sanguigna e quindi la mancanza di ossigeno e glucosio non è l’unica causa di morte neuronale, la quale può essere generata anche dalla presenza eccessiva di glutammato. In presenza di interruzione sanguina, i canali sodio-potassio smettono di funzionare, la cellula ha di coltà nel mantenere il potenziale di riposo. Le membrane dei neuroni si depolarizzano causando rilascio di glutammato, portando ad un ulteriore aumento di sodio nelle cellule e di calcio—> tossicità. Il sodio intracellulare porta la cellula ad assorbire acqua e a gon arsi con conseguente morte neuronale. Traumi cranici È la principale causa di disabilità nell’età giovanile ( no a 45 anni). È tipicamente causato da contusioni (es. incidenti d’auto, cadute o ferite). Il cervello è protetto dalle meningi, osso e liquor che permettono di attutire i colpi, ma la scatola cranica è un contenitore non espansibile. Un brusco movimento del capo o un brusco arresto possono determinare movimenti di torsione e rotazione, o causare lesione per urto contro l’osso. Il trauma può portare a un contraccolpo nella parete opposta (lesioni da colpo o contraccolpo). Il cranio può restare intatto, ma il cervello risulta danneggiato dalle forze meccaniche generate dal colpo, gli assoni possono essere allungati e lacerati con conseguente torsione e strappamento degli assoni dai corpi neuronali—> danno assonale. Se il trauma è di uso si ha un danno assonale di uso (più grave). Quando il trauma cranico causa la frattura dell’osso si può avere anche la frattura della dura: in questo caso il trauma viene de nito "aperto" e la frattura ossea può lacerare un vaso provocando un’emorragia. Il trauma cranico induce l’aumento di glutammato che causa in ammazione. In questo caso le terapie farmacologiche che inibiscono il rilascio di glutammato tentano di contenere il danno. Provoca un indebolimento dell’autoregolazione cerebrovascolari, che può essere locale nei danni più limitati e di usa nei danni più gravi. Un edema è un aumento del liquido intracellulare ed extra-cellulare che determina un rigon amento. ffi fi ffi ff ff fi fi ff fi ffi ff fi fi fi fl  Il trauma cranico può essere minore o moderato/grave. Minore (commozione cerebrale): ha un mantenimento dello stato di coscienza o breve perdita di coscienza. C’è un’alterazione dello stato di coscienza e dura da qualche secondo a minuti. L’esame alla TAC sembra essere negativo, non si vedono alterazioni nell’imaging. Moderato/grave (contusione cerebrale): c’è una perdita di coscienza maggiore e prolungato stato confusionale. Le contusioni più grandi possono causare edema, aumento della pressione e ingrandirsi nei giorni successivi (poi intervento chirurgico)—> la scatola cranica ha un volume limitato. Alla TAC si possono vedere delle iperintesità (segno più chiaro) derivanti da emorragie puntiformi legate al danno assonale di uso. La perdita di coscienza potrebbe essere causata da un momentaneo scollegamento funzionale (non per forza anatomico) a livello della formazione reticolare (sostanza grigia nel tronco che proietta alla corteccia per poter stare svegli). Anche un trauma cranico lieve può causare sintomi persistenti. I de cit più frequenti sono legati all’attenzione e alle funzioni frontali. Tumori cerebrali Si tratta di una massa di tessuto che cresce in modo abnorme. Il sistema nervoso centrale può essere sede di neoplasie primitive, ovvero tumori che originano dalle cellule del cervello, oppure di metastasi da tumori sviluppati in altri organi. Tra i tumori primitivi, quelli che si formano dalla glia (tumori gliali) sono i più frequenti (50%). Possono presentarsi in acuto con cefalea, crisi epilettiche o alterazioni delle funzioni cerebrali (motorie, sensitive o cognitive). Se è benigno non si riforma se viene asportato; se è maligno ha la recidiva. Può essere grave se localizzato nelle aree eloquenti (aree rilevanti per le funzioni cognitive). Può essere in ltrate (distrugge i neuroni) o dislocante (genera pressione sui testi circostanti). ↳ paziente con tumore in ltrate in un’area eloquente (area motoria del piede). Es. meningioma: tumore benigno derivato dalle cellule che costituiscono le meningi, con una grande capacità dislocativa. Es. glioblastoma: tumore primario, molto aggressivo, in sede frontale sinistra. Ha una crescita in ltrate che invade altre parti del cervello e mostra un e etto massa—> e etto di compressione e in ltrazione. Demenze Chiamato anche disturbo neurocognitivo maggiore, è un complesso di patologie croniche- degenerative caratterizzate da una progressiva perdita di funzioni (de cit cognitivi e disturbi del comportamento). Non è una speci ca malattia, ma un complesso di diverse demenze. Le caratteristiche comuni sono: - Esordio insidioso, può essere confuso con altro, con disturbi più periferici (motori), e gradualmente ingravescente, va peggiorando; - Riduzione progressiva del numero di neuroni, spesso in una speci ca sede; - Spesso sono patologie sporadiche (non riconducibili ad una speci ca alterazione del DNA e, quindi, non trasmissibili, sono imprevedibili), ma per alcuni si conoscono varianti familiari o mutazioni genetiche; - Spesso non esistono marcatori a dabili di malattia; ff fi fi fi fi ff fi ffi fi fi fi fi ff  - Ci possono essere sovrapposizioni tra quadri clinici. Esistono diverse forme di demenza: - Demenza di Alzheimer - Demenza fronto-temporale - Demenza associata al Parkinson - Demenza a corpi di usi di Lewy - Còrea di Huntington: movimenti coreici involontari - Demenze vascolari (multi-infartuati): nascono da infarti, problemi cerebro-vascolari che portano a morte neuronale - Demenze infettive (encefalite erpetica) - Altre demenze I neuroni non si replicano e, a parte la presenza di un numero limitato di cellule staminali (es. nell’ippocampo), non possono essere sostituiti. Perciò si parla di danno irreversibile dei neuroni. Malattia di Alzheimer (AD) È la forma più comune di demenza associata all’invecchiamento. Colpisce il 10% della popolazione con età > 65 anni e il 50% della popolazione con età > 85 anni. È caratterizzata da una progressiva perdita di memoria e di altre funzioni mentali. La AD inizia con una grave degenerazione dell’ippocampo e della corteccia entorinale (in generale del lobo temporale). La corteccia è atro ca e i solchi sono molto ampi—> degenerazione del corpo cellulare del neurone e quindi della corteccia. Da un punto di vista siologico è caratterizzata da: 1. Presenza di matasse neuro brillari (proteina tau) all’interno del neurone: la proteina tau è costituente del citoscheletro dei neuroni, in particolare dei microtubuli—> composti dalla proteina tubulina, rappresentano l’impalcatura del neurone, ovvero forniscono supporto strutturale e servono al trasporto intracellulare assonale, sono cruciali per la sintesi di proteine. La proteina tau stabilizza i microtubuli. In condizioni patologiche, la proteina tau subisce delle modi che che la portano a comportarsi in modo anomalo, causando danni ai neuroni. In particolare: - la tau viene eccessivamente fosforilata, ovvero si legano più gruppi fosfato -PO4. - la tau fosforilata in eccesso tende a distaccarsi dai microtubuli (non è più riconosciuta dai microtubuli, non c’è più a nità) e si accumula nel soma sotto forma di lamenti e grovigli noti come "tangles"—> grovigli neuro brillari. - questa alterazione del citoscheletro causa l’avvizzimento degli assoni, poiché il citoscheletro non riesce più a sintetizzare neurotrasmettitori. - i grovigli neuro brillari si di ondono dalle cellule colpite a quelle circostanti, contribuendo alla progressione della malattia. 2. Deposito extra-cellulari di beta-amiloide: la -amiloide è una proteina costituita da 39-42 amminoacidi che si accumula al di fuori dei neuroni, formando placche senili. È un frammento proteico che deriva dalla proteina precursore dell’amiloide (APP), un proteina di membrana espressa in diversi tipi di cellule (in particolare non cervello, nel cuore, nella milza, nei reni). Gioca un ruolo importante nella crescita e nella riparazione dei neuroni (funzione neurotro ca e neuroprotettiva). Svolge un certo ruolo quando è intatta, svolge un altro ruolo quando è ridotta in frammenti. La proteina di membrana APP viene scissa da diverse secretasi (enzimi). Le secretasi scompongono la APP per regolare vari aspetti della funzione cellulare e del metabolismo proteico. Questo è un processo naturale e necessario, ma un suo clivaggio (taglio) errato, come una scissione troppo elevata, può portare alla formazione di -amiloide. Il frammento giallo è chiamato peptide beta-amiloide e provoca danni enormi in rapporto alle sue piccole dimensioni. Quando diventa libero cambia forma e si aggrega in lunghe brille che formano delle placche resistenti, insolubili all’esterno dei neuroni. Queste placche, fi fi fi fi fi ff fi ffi ff fi fi 𝝱 𝝱 fi  accompagnate dalla proteina tau all’interno, portano all’insorgere della demenza perché il cervello perde lentamente la sua funzionalità. ↳ perdita di usa di neuroni. A causa delle alterazioni strutturali descritte, nell’AD si veri ca una diminuzione del neurotrasmettitore acetilcolina cerebrale perché si perdono i neuroni colinergici. L’Ach è il nt legato al funzionamento dei circuiti della memoria e di altre funzioni cognitive. Ciò avviene a livello del nucleo basale di Meynert (telencefalo basale), le cui proiezioni colinergiche raggiungono di usamente la corteccia cerebrale, l’ippocampo (nel lobo temporale in posizione mediale), l’amigdala, il talamo e anche il tronco (lobi temporali), le quali vengono colpite mostrando i disturbi cognitivi a insorgenza progressiva e una perdita progressiva delle funzioni cognitive. Tipicamente si presentano disturbi della memoria (memoria dichiarativa, episodica), linguaggio, funzioni esecutive, prassia. Sono presenti anche disturbi comportamentali, motivazionali e dell’umore (depressione). Il paziente diviene totalmente dipendente anche per le funzioni di base. Malattia di Parkinson È una malattia degenerativa con prevalenti disturbi del movimento. Colpisce l’1% della popolazione con età > 65 anni. È causata dalla degenerazione dei neuroni dopoaminergici (che producono dopamina) nella sostanza nera—> anatomicamente nel mesencefalo ma appartiene ai nuclei della base. Ha un esordio graduale, spesso asimmetrico (colpisce più una parte del corpo rispetto all’altra) e la diagnosi è fondamentalmente clinica, basata sui sintomi che si presentano. Sintomatologia: - Assenza o riduzione dei movimenti volontari; - Lentezza nei movimenti (bradicinesia); - Instabilità posturale; - Rigidità muscolare (aumento del tono muscolare); - Tremore a riposo; ↳ es. quando un paziente è seduto ha di coltà a rialzarsi, quando cammina non riesce a girare o fermarsi. L’andatura risulta essere di coltosa con passi brevi, c’è freezing nella marcia (congelamento della marcia), improvvisa di coltà a muoversi, girarsi o passare spazi stretti; i piedi rimangono come incollati per terra. Caratteristiche cliniche: - Esordio graduale; - Decorso lentamente ingravescente; - Sintomi cognitivi: de cit esecutivi (presa della decisione), problemi di memoria di lavoro, attenzione ridotta; - Depressione. Il globo pallido (GP) è meno inibito dalla sostanza nera (SN) e quindi aumenta l’inibizione del globo pallido al talamo—> riduzione dell’eccitazione della corteccia a causa di un’eccessiva inibizione talamica. ff fi ffi ffi ff ffi fi  In un soggetto sano, la sostanza nera proietta al corpo striato producendo dopamina, parte dei gangli della base e composto da caudato e putamen, il quale inibisce il globo pallido in modo da inibire il talamo, il quale trova l’equilibrio per eccitare la corteccia. In presenza di morbo di Parkinson, la sostanza nera non proietta più ai gangli della base, e quindi al corpo striato, e si veri ca una diminuzione nell’inibizione del globo pallido. Il globo pallido, inibito di meno, inibisce di più il talamo, il quale, essendo più inibito, ecciterà meno la corteccia. La corteccia può piani care i movimenti, ma sono lenti a iniziare e a proseguire. Avviene una degenerazione del circuito nigro-striatale, dei neuroni dopoaminergici della substancia nigra che inviano gli assoni ai gangli della base. C’è una terapia che usa la L-dopa (precursore della dopamina), che fa aumentare la sintesi di dopamina da parte delle cellule della sostanza nera. Epilessia È una condizione neurologica caratterizzata da attività cerebrale eccessiva e anomala. Interessa circa l’1% della popolazione. La frequenza delle crisi è variabile: da poche a settimana/mese a centinaia al giorno. La terapia farmacologica ha un’e cacia nel 70/80% dei casi. Epilessia può essere primaria, quindi rappresentare una malattia di per sé, oppure secondaria ad altre malattie (tumori, emorragie, traumi cranici, ecc.). La diagnosi è basata su una valutazione clinica ed esami diagnostici (EEG e RM). Il tracciato EEG è caratterizzato da oscillazioni molto ampie e sincrone relazione causa-e etto è lineare) Indica che una regione è essenziale per un compito fi ff fi fi fi ff fi fi fi fi fi fi  2. STIMOLAZIONE CEREBRALE PROFONDA (Deep Brain Stimulation - DBS): avviene quando bisogna stimolare un’area sottocorticale, talamica, dei gangli della base (es. sostanza nera). Implica una procedura chirurgica, un impianto in profondità di elettrodi a nché si producano dei segnali elettrici che vadano ad innescare un’attività neurale. Utilizzata per motivi clinici quando dietro c’è una patologia. Si inserisce un elettrodo nella zona target in modo sottocorticale (es. globo pallido o nucleo subtalamico che stimola la sostanza nera) che è collegato a un generatore di impulsi sottocute posto sotto la clavicola. La corrente ad alta frequenza passa all’elettrodo e la stimolazione altera l’attività nella zona target e in tutto il circuito poi (che bene cia della tecnica). Gli impulsi elettrici portano a una diminuzione dei sintomi, non sono chiari i meccanismi ma la stimolazione altera le interazioni tra i neuroni. ↳ Le applicazione cliniche sono: - disturbi del movimento: malattia di Parkinson (solo per alcuni pazienti - 10% - non più curabili coi farmaci, dai 20-25 anni) e distonia (contrazioni muscolari involontarie e torsione degli arti). - dolore cronico - disturbo ossessivo compulsivo 3. STIMOLAZIONE MAGNETICA TRANSCRANICA (TMS): tecnica di stimolazione elettromagnetica della corteccia, tecnica di neuromodulazione esterna. Prevede l’utilizzo di una bobina elettromagnetica posizionata sullo scalpo che eroga degli impulsi elettrici che inducono un campo magnetico che induce una corrente nei neuroni—> il neurone è portato a generare impulsi (potenziali d’azione) e quindi risposte. L’impulso della TMS induce una modi cazione temporanea del comportamento: es. se posto sull’area motoria della mano fa si che la mano si contragga tramite l’attivazione dei muscoli delle dita (controllati dai motoneuroni) in modo involontario. La TMS altera transitoriamente l’attività neurale in un’area sferica di circa 1-2 cm³: è possibile in uenzare i neuroni che si trovano a una profondità di circa 2,5 cm sotto la super cie del coil (bobina), quindi va a stimolare un’area piuttosto super ciale (corteccia), non la zona sottocorticale. 2 tipologie: Stimolazione a singolo impulso Stimolazione ripetitiva (rTMS): più impulsi per ogni stimolazione per un e etto più duraturo. Gli impulsi possono essere: - A bassa frequenza (< 5 Hz): down-regulation, ha e etti inibitori poiché deprime l’attività cerebrale; es. nell’ictus riduce l’eccitabilità dell’emisfero sano; associata a riabilitazione, permette all’emisfero danneggiato di recuperare rispetto a quello sano (che tende a prendere in mano l’attività generale). - Ad alta frequenza (> 5 Hz): up-regulation, ha e etti eccitatori (escluso se l’intervallo tra gli impulsi è molto breve o molto lungo) per aumentare l’attività corticale dell’emisfero malato; es. se applicata sulle aree motorie provoca movimenti involontari, se applicata sull’area visiva provoca la comparsa di fosfeni ( ash). La TMS è utile per studiare funzioni cognitive perché utilizza un approccio CAUSALE. Lo fa in modo non troppo preciso, ma eroga un impulso in una certa area producendo un certo comportamento. Può fornire informazioni su dove e quando avviene un certo processo: interagisce transitoriamente con l’area stimolata, modi cando l’attività di quell’area e consentendo così di valutare la sua funzione. In ambito clinico è usata come strumento di trattamento di disturbi come ictus, depressione, emicrania. fi fl fi fl fi ff fi ff ffi ff fi  In ricerca è usata come strumento di indagine per studi di linguaggio, studi motori, studi della visione o immaginazione. Limiti: Vantaggi: - Rileva solo le aree più super ciali, la corteccia - Ha gli stessi vantaggi delle lesioni dirette ma - Stimola aree continue all’area bersaglio non è invasiva - Ci sono rischi (mal di testa, attacco epilettico, - Ottima risoluzione temporale fastidio locale…) - Buona risoluzione spaziale (2 cm) - I soggetti sono i soggetti di controllo di loro stessi, loro stessi fanno da controllo sia quando sentono un rumore ma senza stimolo sia quando ricevono uno stimolo METODI DI BIOIMMAGINE (di imaging o neuroimaging) Forniscono informazioni anatomiche relative alla struttura dei tessuti o informazioni funzionali relative alla funzionalità di quel tessuto. I dati possono essere combinati con dati clinici o neuropsicologici e questo consente una correlazione anatomo-clinica. Ogni tecnica fornisce delle informazioni visive speci che. L’approccio integrato permette di avere una visione più completa della struttura-funzione. Utilizzano radiazioni elettromagnetiche = oscillazioni del campo magnetico e elettrico. Ci sono radiazioni più innocue e radiazioni che possono provocare danni biologici: Radiazioni non ionizzanti (bassa frequenza) hanno bassa intensità e minore energia e sono poco dannose. Radiazioni ionizzanti (alta frequenza) dall’ultravioletto, hanno un’energia su ciente per rompere i legami molecolari delle cellule e indurre mutazioni genetiche (si percepisce anche calore). Sono comunque molto utilizzate in campo medico perché sono utili quando si usa: - TAC - Angiogra a cerebrale: si introduce un mezzo di contrasto nel sistema circolatorio che colora tutti i vasi per poterli visualizzare tramite delle immagini ricavate da raggi X. - Radioterapia: utilizzato nel trattamento dei tumori, si utilizzano radiazioni gamma per rompere le catene del DNA delle cellule tumorali. Si concentra la radiazione su un tessuto speci co, preservando il tessuto sano circostanze (di cile). Principio di base comune alle metodiche che utilizzano immagini: [Il sistema di detezione visualizza quanto viene assorbito e quanto viene rilasciato dal tessuto dell’organo in termini di radiazioni]. Tecniche strutturali: forniscono immagini anatomiche relative alla struttura del cervello. 1. TAC o TC (Tomogra a Assiale Computerizzata): è la prima metodica diagnostica sviluppata intorno agli anni 70. Utilizza raggi X (radiazioni ionizzanti) ed è basata sul fatto che l’osso, la sostanza grigia e la sostanza bianca (tessuti molli) e il liquor hanno diversa densità e quindi un diverso assorbimento delle radiazioni X—> permette la discriminabilità dei diversi tessuti. fi fi fi fi fi ffi ffi  Se un tessuto assorbe molto i raggi X appare chiaro (es. ossa), se assorbe poco i raggi X appare scuro (es. liquor). Tuttavia, fornisce informazioni poco dettagliate, c’è una bassa de nizione delle strutture, ovvero ha una bassa capacità di distinzione. Un generatore di raggi X ruota intorno alla testa, mentre i rilevatori misurano l’intensità dei raggi ritrasmessi (grado di assorbimento). La rilevazione è ripetuta per diverse angolazioni. I dati vengono elaborati attraverso algoritmi speci ci e convertiti in immagini: le di erenze di assorbimento di raggi X dei vari tessuti sono riprodotte in scala di grigio. Osso = bianco Sostanza grigia e bianca = grigi Liquor = neri Il sangue uscito dai vasi appare bianco in fase acuta (iperintensità) per poi diventare ipointenso in fase cronica per necrosi del tessuto. ictus emorragico si crea una magnetizzazione longitudinale. Quando si applica un impulso di radiofrequenza (tramite la bobina) gli atomi assorbono energia e l’asse del loro campo magnetico si inclina orizzontalmente (prima erano verticali) in maniera sincrona. Al cessare dell'impulso RF (dura qualche secondo), gli atomi tornano al loro allineamento originale (asse verticale). In questo processo rilasciano l’energia assorbita sotto forma di segnale magnetico, registrato dai detettori. La fase di rilascio dell’energia è chiamata rilassamento. L’impulso viene ripetuto molte volte (sequenza di impulsi). I segnali magnetici emessi vengono elaborati per creare un’immagine: l’immagine ricostruita è una mappa del contenuto di idrogeno dei tessuti che ri ette il contenuto d’acqua. ff fl fi fl fi  Tessuti diversi hanno tassi diversi di rilassamento (ovvero di liberazione di energia) e quindi hanno diverse intensità di segnale—> permette di avere un contrasto tissutale: velocità diversa del segnale di onda elettromagnetica a seconda di quanto idrogeno c’è nel tessuto Nella fase di rilassamento si distinguono 2 tempi: T1 e T2 = il tempo impiegato dai protoni per tornare allo stato di equilibrio. I tempi dipendono dal tipo di tessuto, ovvero cambiano a seconda che i protoni siano circondati da grassi, liquido cerebrospinale, sostanza bianca, ecc. Questi tempi di rilassamento dell’energia fanno la di erenza. Il segnale di RM ri ette le di erenze dei tempi di rilassamento dei diversi tessuti e queste di erenze vengono tradotte nell’immagine con diverse tonalità di grigio. Il segnale proveniente da ciascuna piccola area del cervello viene tradotto in un tono di grigio sull’immagine. La RM può fornire diversi tipi di immagine: - Immagine pesata in T1 - Immagine pesata in T2 Nella RM si possono visualizzare bene i solchi e le lesioni cerebrali, avendo una risoluzione spaziale e tessutale (di erenziare grigia e bianca) molto maggiore rispetto alla TAC—> distinzione di corticale e sottocorticale poco chiara. La WI si usa quando c’è sanguinamento (ematoma). Esempio di applicazioni cliniche della RM La risonanza permette di identi care delle aree attraverso dei segni in modo preciso: es. localizzazione del solco centrale (area del piede e della mano) attraverso il segno "omega", del giro frontale inferiore attraverso il segno della "M" (in soggetto sano). In caso di sclerosi laterale amiotro ca (SLA) c’è una degenerazione delle vie motorie (fasci piramidali) e si osserva un’iperintensità in M1 e nella sostanza bianca sottocorticale. Situazione preparatoria e postoperatoria in caso di asportazione di un tumore ——> Paziente con glioblastoma temporale sinistro. ff fl ff fi fi ff ff  Studio della sostanza grigia Le indagini di RM strutturale possono essere elaborate da metodi che permettono la segmentazione di strutture (es. ippocampo) in modo più o meno automatizzato e calcolare il volume della struttura. Segmentare una struttura nei soggetti sani è utile per vedere come cambia in uno stato di malattia rispetto a una condizione di controllo (stato di malattia precedente o successivo). Es. su un’immagine T1 vengono segmentati: - ippocampo, suddiviso in testa corpo+coda - paraippocampo, suddiviso in anteriore e posteriore Si può calcolare il volume per valutare il grado di atro a, per vedere come cambia tra soggetti sani e pazienti (es. Alzheimer). Studio della sostanza bianca Per comprendere le funzioni cognitive è importante conoscere non solo le aree corticali, ma anche come queste sono connesse tra loro—> connessioni strutturali del cervello a livello microscopico e macroscopico. Le tecniche RM di di usione rilevano il tasso di movimento delle molecole d’acqua (di usione) nella sostanza bianca e conoscere la direzione di questo movimento (trattogra a DTI). Le immagini RM pesate in di usione forniscono informazioni sulla struttura dei tessuti e sono utili per delineare i tratti di sostanza bianca. L’acqua tende a di ondere lungo la direzione dell’assone, non perpendicolare ad esso, lungo la mielina che riveste i tratti di bre, perciò ha una chiara direzionalità. Seguendo la direzione di massima di usione è possibile ricostruire in maniera dettagliata la traiettoria delle bre della sostanza bianca. È utile in caso di interventi per aiutare il chirurgo a capire quanto andare lontano. La RM: è utile sia per la clinica che per la ricerca: patologie, a livello operatorio o post-operatorio, o vedere che volume ha una struttura nel tempo. permette di rilevare accuratamente lesioni di diversa natura fornisce informazioni sia strutturali che funzionali: l’unica che dà informazioni dettagliate sulla struttura e sulla funzionalità in modo non invasivo. Forniscono delle immagini anatomiche relative alla struttura del cervello. Tecniche funzionali: 1. RISONANZA MAGNETICA FUNZIONALE (fMRI) Rispetto alla RM strutturale, cambiano la bobina e le sequenze utilizzate per acquisire altri tipi di dati. Come la PET, non misura direttamente l’attività neuronale, ma le risposte emodinamiche, ovvero le variazioni di volume sanguigno, usso sanguigno e ossigenazione dei tessuti che accompagnano l’aumento dell’attività neuronale. In presenza di uno stimolo (es. scacchiera) c’è un aumento dell’attività neuronale, quindi una maggiore richiesta di ossigeno e glucosio, trasportati dal usso sanguigno—> aumenta il usso ematico cerebrale. L’aumento di usso sanguigno a livello locale viene rilevato dalla RM. Le regioni che aumentano la loro attività neuronale appaiono più chiare. Si misura la di erenza tra la condizione di attività (più emoglobina ossigenata) e di riposo (più emoglobina de- ossigenata): questa di erenza è quella che consideriamo attività neuronale. Contrasto BOLD: Blood Oxygenation Level Dependent = segnale di risonanza, segnale che dipende dal livello di ossigenazione del sangue; il livello di ossigenazione del sangue porta ad un piccolo aumento locale del segnale RM, che corrisponde a una maggiore attività neuronale. ff ff fl fl ff ff ff fi fi fl fl ff fi fi ff  In un’area inattiva c’è sangue poco ossigenato e il segnale RM diminuisce (segnale BOLD basso) In un’area attiva c’è più sangue ossigenato e il segnale RM aumenta (segnale BOLD alto) Il segnale RM dipende da livello di ossigenazione nel sangue (BOLD). L’a usso di sangue ossigenato alle aree attive riduce la concentrazione locale di de-ossiemoglobina (emoglobina ossigenata). La de-ossiemoglobina ha proprietà paramagnetiche che causano una disomogeneità del campo magnetico e questo porta a una caduta del segnale di RM. Man mano che la quantità di de-ossiemoglobina diminuisce, le disomogeneità magnetiche diminuiscono e il segnale RM aumenta. Il segnale emesso dagli atomi di idrogeno, nei tessuti ricchi di ossigeno, ha un’intensità maggiore, è più chiaro rispetto ai tessuti con un metabolismo "di base". Condizione Condizione di riposo attiva Nella condizione attiva il segnale che proviene dagli atomi vicini al sangue ossigenato è più intenso rispetto al segnale che proviene dagli atomi vicini al sangue de-ossigenato. Il segnale cambia quando il sangue ossigenato si riversa nei neuroni attivi e rilascia ossigeno al loro interno: il cambiamento è veramente piccolo. Fasi: 1. Compito sensoriale, motorio, cognitivo 2. Aumento attività neurale 3. Aumento del usso sanguigno e dell’ossigeno 4. Eccesso Hb - Diminuzione dHb 5. Diminuzione delle disomogeneità magnetiche 6. Aumento del segnale RF 7. Maggior brillantezza dell’area Risposta fMRI (segnale BOLD o risposta emodinamica) a un evento o stimolo Al tempo 0 si presenta lo stimolo, la risposta BOLD impiega 5 s ad arrivare al suo picco. La risposta BOLD è lenta, anche per tornare al tempo 0. La fMRI non misura direttamente l’attività cerebrale, ma le risposte emodinamiche (volume sanguino, usso cerebrale, ossigenazione dei tessuti) che accompagnano l’aumento di attività neuronale. ffl fl fl  L’attività è misurata in ciascun voxel (unità di misura del volume; corrispettivo 3D del 2D) per un certo periodo di tempo (es. 5 minuti). Esperimento di fMRI Paradigma: - Implementazione degli stimoli su video attraverso software - Struttura: a blocchi/ evento relato - Spiegazione del compito Acquisizione dati RM: - il partecipante entra nello scanner - Preparazione sequenza RM: buon rapporto segnale/rumore. - Acquisizione immagini RM strutturali (anatomiche T1) ad elevata risoluzione, utili per sovrapporre le regioni di attivazione cerebrale - Acquisizione immagini RM funzionali attraverso una sequenza EPI che ha una bassa risoluzione spaziale sulle quali si misura il contrasto BOLD. Vengono acquisiti molto velocemente tanti volumi di cervello (es. 100 volumi, ciascuno costituito da circa 25 fette) per circa 3-5 minuti. 1 volume = un cervello intero Lo scopo è misurare le variazioni dell’attività cerebrale, ovvero il segnale BOLD, nel tempo. I volumi vengono acquisiti tante volte nella condizione 1 (attività) quante nella condizione 2 (riposo) e faccio la di erenza tra le due condizioni. Dai dati noto che nella condizione 1 il segnale BOLD è più alto rispetto alla condizione 2, faccio l’analisi statistica per vedere se ottengo una di erenza statisticamente signi cativo, lo è: ottengo una mappa 3D delle aree che sono più attive rispetto alle altre. Un’attivazione fMRI indica che un maggior a usso sanguigno locale è associato a una maggiore attività locale. Applicazioni della fMRI: 1. Soggetti sani: organizzazione strutturale e funzionale 2. Pazienti: mappaggio preoperatorio, studio di malattia neurologiche La RM può essere usata anche in condizione di riposo: lo studio del cervello inattivo è molto interessante perché il cervello a riposo analizza molte cose, non è totalmente inattivo. ↳ Paradigma resting-state fMRI (rs-fMRI) Viene studiata l’attività spontanea del cervello, ovvero la frazione maggiore dell’attività funzionale del cervello, che consuma più del 70% dell’energia. Si tratta dell’attività intrinseca generata nel cervello che supporta i processi siologici (es. comunicazione tra neuroni, integrazione di informazioni), l’attività cognitiva conscia, il cui correlato comportamentale non è sempre presente. Viene studiata tramite la rilevazione di uttuazioni spontanee a bassa frequenza nel segnale BOLD. Identi ca regioni che hanno un’attività sincrona, attività che aumenta e diminuisce in modo coerente. L’attività evocata riguarda i processi riconosciuti (es. linguaggio, memoria, movimento). Ci sono network di aree che mostrano un andamento di attività sincrono (aree che non sono stimolate ulteriormente), ma sono strettamente correlati. Ci sono certe aree legate all’attività spontanea (non evocata da stimolo), questa è sincronizzata è pronta ad elaborare gli stimoli esterni, è il risultato di ciò che facciamo in continuazione. Il cervello si è organizzato in pattern di attività che fa di solito ed è utile per essere pronto ad elaborare stimoli, è una predizione di come dovrà fare quando elabora stimoli. fi fi fl ffl ff ff fi  Vantaggi: Limiti: - Non invasiva (specialmente se confrontata - Segnale relativamente debole (il BOLD presenta con PET) variazioni dell’1-4% rispetto alla conduzione di riposo) - Buona risoluzione spaziale - Non misura direttamente l’attività neuronale ma il usso ematico nella zona attiva - Povera risoluzione temporale (nell’ordine di secondi) - Sensibile a numerosi artefatti (movimenti della testa) - Alto costo 3. TOMOGRAFIA AD EMISSIONE DI POSITRONI (PET) Tecnica diagnostica di medicina nucleare che utilizza radiazioni ionizzanti. È la prima tecnica di neuroimmagine funzionale. Utilizza traccianti radioattivi (molecole marcate con sostanze che emettono radiazioni), che emettono positroni, e si rileva la loro distribuzione. Fornisce immagini tridimensionali della distribuzione del tracciante all’interno di un organo. Fornisce informazioni sulle aree che consumano maggiormente la sostanza radioattiva, che hanno una maggiore a nità al radiofarmaco (es. metabolismo, perfusione…). La PET misura indirettamente l’attività neuronale (come la fMRI). Fornisce informazioni sul metabolismo del cervello in condizioni di riposo o durante compiti (come fMRI). Si tratta di una tecnica invasiva. Si somministra per via venosa una sostanza presente nel nostro organismo (es. glucosio, ossigeno) marcata con una molecola radioattiva, il radiotracciante, che entra in circolo dopo un pò di tempo e si di onde. Il tracciante radioattivo si concentra nelle zone con maggiore attività, con maggior consumo: le aree che accumulano il radiofarmaco sono quelle in cui avvengono i processi metabolici—> marcare la molecola con un radioisotopo signi ca rilevare dove questa si concentra. Il funzionamento cerebrale è strettamente legato all’apporto sanguigno di ossigeno e glucosio, a principale fonte di energia per il cervello—> c’è una stretta associazione tra attività funzionale, usso sanguigno e consumo di ossigeno e glucosio. Il radiotracciante emette particelle chiamate positroni che vengono captate dallo scanner (tomografo). In base al tracciante radioattivo utilizzato si possono avere misure diverse: classicamente nella PET si utilizzano il tracciante di perfusione o il uoro desossi glucosio, tracciante per il metabolismo del glucosio, la principale fonte di energia per il tessuto cerebrale. Applicazioni della PET: tumori, demenza, epilessia, disturbi di coscienza. Es. Compito visivo (ora non più usata per motivi di ricerca perché è invasiva) Con l’uso della FDG, dalla PET si nota un ipometabolismo nelle aree temporali e parietali in AD rispetto alla conduzione normale. Vantaggi: Limiti: - Buona risoluzione spaziale - Invasiva - È possibile studiare il metabolismo di vivere - Non misura direttamente l’attività neuronale sostanza come glucosio, ossigeno ma il usso ematico nella zona attiva - Un tempo utilizzata per studi funzionale, ora - Povera risoluzione temporale sostituita con la fMRI - A causa del lento decadimento di alcuni isotopi, è di cile sottoporre il soggetto a molte condizioni sperimentali - Alto costo fl fl fl ffi ff fl ffi fi  16/10 PLASTICITÀ CEREBRALE Il cervello di un feto è già molto sviluppato perché il tubo neurale darà luogo al cervello e al midollo (SNC) già nella fase dell’embriogenesi (entro 1° mese della gravidanza). La parte anteriore del tubo darà origine agli emisferi cerebrali. Il cervello fetale è già ben sviluppato. Nella prima fase di gravidanza il cervello si organizza su base genetica, ma senza apprendimento. Sono presenti gli strati corticali, i circuiti di connessioni, le pieghe della corteccia ed è iniziata la mielinizzazione. Si tratta già di una complessa organizzazione, sebbene il cervello non sia ancora totalmente sviluppato. Alla nascita il cervello è ben organizzato, ma solo parzialmente maturo. Ciò fornisce una grande ricchezza all’uomo perché dà la possibilità al cervello di essere in uenzato dall’ambiente—> maggiore essibilità e complessità con poca pre-speci cazione. Il lento sviluppo cerebrale ha come conseguenza un maggiore sviluppo cerebrale che permette di ottenere comportamenti complessi. Partendo da un minimo livello di specializzazione genetica possiamo apprendere il resto perché il cervello è aperto all’in uenza da parte dell’ambiente esterno. Quando nasciamo l’architettura di base del cervello è già presente; i dettagli saranno liberi di variare in funzione dell’ambiente in cui cresciamo. Es. I grandi fascicoli di connessioni sono già presenti alla nascita, la connessione più ne si de nirà —> vantaggio perché possiamo imparare, ad esempio, le lingue. Dopo la nascita, la di erenza non è fatta dal numero di neuroni che aumenta, ma dalla sinaptogenesi (formazione delle sinapsi), dalla connessione dendritica, dalla mielinizzazione (aumento di velocità di trasmissione, crescita del rivestimento di bianca) e dall’eliminazione delle sinapsi inutili sovraprodotte alla nascita (processo detto pruning o sfoltimento) che porta a una maggiore specializzazione. Ci sono ondate di sovrapproduzione di sinapsi, rami dendritici e assonali utili che poi vengono eliminati se inutilizzati—> use it or lose it. Si a na la connettività neurale ed i circuiti cerebrali che acquistano maggiore e cienza funzionale: ciò che è e ciente si ra orza e rimane—> intensa plasticità nei primi anni di vita, si strutturano le connessioni e ettivamente utilizzate. Maturazione della corteccia Le diverse aree corticali raggiungono il loro picco di densità di materia grigia a di erenti età. Studio: 13 soggetti di 4-21 anni sottoposti a RM ogni 2 anni per vedere come si sviluppa il cervello. Si sviluppano rapidamente le cortecce visive e motorie: le aree sensoriali primarie si sviluppano prima, mentre le aree associative integrano le funzioni primarie associative e maturano dopo. [Blu: maturazione grigia]. La corteccia prefrontale si sviluppa tardivamente (comportamento degli adolescenti meno piani catorio)—> ultima a svilupparsi e la prima a invecchiare. Fenomeni di plasticità cerebrale Durante tutta la vita, le esperienze e i diversi fattori ambientali modellano costantemente il cervello, determinando le sue funzioni e le abilità: si tratta del processo chiamato NEUROPLASTICITÀ = capacità del cervello di riorganizzarsi, formando nuove concessioni di fronte a cambiamenti siologici (legati all’età che cambia) o patologici (legati a una lesione): Permette di continuare ad apprendere per tutta la vita e ad acquisire competenze; Permette ai neuroni di ricablarsi, ovvero di formare circuiti per compensare lesioni o malattie—> in caso di lesione, es. nella TMS viene stimolato un emisfero per compensare l’emisfero malato fi ff ffi fl fi ff fl ffi fi fi ff ff fi fl ffi  —> circuito reclutato per cercare di sopperire a una funzione danneggiata a causa di una lesione. La plasticità cerebrale: - è una proprietà intrinseca del cervello umano e rappresenta il motore dell’evoluzione. - consente al sistema nervoso di superare le restrizioni imposte dal proprio genoma e quindi di adattarsi alle pressioni ambientali; - è strettamente connessa all’apprendimento, serve per imparare e memorizzare. È la capacità del cervello di adattarsi agli stimoli dell’ambiente (es. esporsi a una lingua), alle esperienze che facciamo (es. suonare uno strumento), ai cambiamenti siologici (es. invecchiamento o lesione). Il cervello è un organo plastico che si modi ca in risposta alle in uenze genetiche e alle esperienze dell’individuo. Plasticità e apprendimento: Esp. 1: Musicisti di violino Raccolti musicisti di violino, che sviluppano particolari abilità sensoriali e motorie particolari e asimmetriche perché dipendono dalla mano che usano per fare pressione sulle corde: la mano sinistra sviluppa una sensibilità spiccata, un uso rapido e coordinato delle dita (tranne il pollice) —> si ri ette sulla rappresentazione nella corteccia somatosensoriale e motoria nella corteccia. Studio MEG della corteccia somatosensoriale per osservare la rappresentazione corticale dell’emisfero destro ricevente informazioni sulla mano sinistra e vedere gli e etti dell’apprendimento nei musicisti e nei non musicisti. Hanno studiato la localizzazione dei dipoli (= cariche elettriche con un orientamento e un’intensità). ↳ Risultati: la rappresentazione corticale delle dita della mano sinistra è maggiore nei musicisti rispetto ai non musicisti a forza di esercitarsi. In più, l’e etto è maggiore per il mignolo (D5) rispetto al pollice (D1)—> l’apprendimento rimane speci co, non si estende a tutta la mano. Per la mano destra che usa l’archetto non c’è di erenza tra musicisti e i controlli. L’entità della riorganizzazione è correlata con l’età di inizio dello studio musicale: prima si inizia a studiare, maggiori sono gli e etti. Esp. 2: Studio sulla plasticità delle aree visive in soggetti non vedenti Su 14 soggetti non vedenti in uno studio PET. Esploravano stringe di 8 lettere in Braille (e stimoli tattili non Braille). La lettura Braille è un sistema per non vedenti che quindi stimola la via tattile. Nei pazienti ciechi si registra un aumento della corteccia visiva primaria e secondaria durante le lettura Braille. L’informazione tattile attiva anche la corteccia visiva mettendo in atto una riorganizzazione delle connessioni cortico-corticali, in modo che il tessuto cerebrale non rimanga inattivo, tramite una conquista dei territori limitro. Esp. 3: Riorganizzazione percettiva: vedenti deprivati delle informazioni 15 soggetti vedenti che per 5 giorni sono stati bendati e sottoposti a un programma intensivo di Braille. Alla ne dovevano svolgere un compito di discriminazione tattile di Braille. Rilevazione attività tramite fMRI. ↳ i soggetti che imparavano a usare il Braille iniziavano a mostrare delle Una volta sbendato la corteccia visiva tornava a fare il suo lavoro. I risultati mostrano che la discriminazione tattile porta a un’attivazione della corteccia visiva. Il giorno dopo l’attivazione visiva scompare. Se il sistema visivo adulto è deprivato di un normale input, il sistema visivo si riorganizza per diventare più e ciente nell'elaborazione degli altri sensi. fi fl fi ff ffi fi ff fl ff fi fi ff Esp. 4: Un ambiente arricchito aumenta la plasticità cerebrale Studio sui topi: dimostra che in una gabbietta standard i topi sviluppano certe connessioni neuronali (povere), mentre in una gabbia arricchita a livello di stimoli aumentano le connessioni. L’esposizione a un ambiente arricchito ovvero sicamente e cognitivamente stimolante: - Aumenta il numero di neuroni e connessioni; - Migliora la circolazione sanguigna nel cervello; - Cresce il livello di neurotrasmettitori (come Ach) e dei fattori di crescita; - Cresce il numero di endor ne e aumenta il senso di benessere. LA VISIONE È il senso più espanso nell’uomo: oltre 1/3 della corteccia è dedicato al riconoscimento degli stimoli visivi. Le informazioni vengono acquisite tramite processi speci ci: - Fisici—> formazione dell’immagine degli oggetti sulla retina; - Biochimici—> reazioni chimiche nelle cellule; - Nervosi—> generazione di segnali neurali nelle varie stazioni del cervello (talamo e corteccia). La luce raggiunge l’occhio che cattura e analizza la luce, i raggi convogliati sulla retina, costituita da più strati di cellule (fotorecettori, bipolari e gangliari). La fototrasduzione avviene tramite una modi cazione del potenziale di membrana. Esistono anche vie sottocorticali (10% delle informazioni) Le cellule gangliari proiettano anche a: - Area pretettale (mesencefalo) per il ri esso pupillare; - Collicolo superiore (mesencefalo) per il controllo dei movimenti degli occhi e della testa quando sono coordinati; - Ipotalamo per il ritmo circadiano. e vie extra-striate Le informazioni possono essere inviate anche dal NGL (talamo) alle cortecce extra-striate bypassando V1. Dal collicolo superiore (mesencefalo) al pulvinar (talamo) alla corteccia extra-striata. Non necessariamente le informazioni raggiungono V1, possono proiettare alle cortecce extra-striate V2, V3, V4… Una lesione a V1 può comunque permettere l’elaborazione di informazioni perché, dato che un 10% dalla retina arriva all’extra-striata, qualche elaborazione, sebbene non ra nata, riusciamo a farla. Analisi visiva nel sistema visivo Il campo recettivo è la zona della retina la cui stimolazione produce una risposta elettrica = area del campo visivo. I neuroni nel talamo rispondono a stimoli concentrici perché hanno un campo recettivo circolare, rispondono quando lo stimolo occupa la regione ON e inibiscono quando colpisce la zona OFF— > campi recettivi centro-periferia antagonisti. ↳ si attivano per piccoli puntini luminosi. fi fl fi fi ffi fi Il talamo proietta alle cellule semplici in V1 che rispondono preferibilmente a stimoli a barre inclinate verticalmente in una certa posizione con un certo orientamento, mentre le cellule complesse rispondono a stimoli con certi angoli (es. rettangolari)—> V1 (in generale il sistema visivo) è sensibile alla posizione e all’orientamento degli stimoli). La complessità aumenta passando dalla retina a V1. Corteccia visiva primaria (V1) In V1 i neuroni non sono tutti uguali: rappresentano diverse caratteristiche del mondo sico, ovvero fanno un’analisi del movimento, colore, forma e stereopsi (profondità)—> elaborazione in parallelo nelle vie. Ciò che noi percepiamo del mondo circostante dipende da quale informazione viene estratta dai neuroni della retina e da come questa viene successivamente elaborata dalle aree successive. L’informazione è poi perfezionata e integrata man mano che si procede verso le aree associative. Oltre la corteccia striata: le AREE EXTRA-STRIATE Dopo V1 si attivano vie e aree diverse. Tutte danno un contributo, ma quelle che danno un contributo maggiore sono quelle che leggono meglio le caratteristiche dello stimolo che stiamo vedendo (es. neuroni che rispondo selettivamente ai volti, nell’occipito-temporale). L’informazione da V1 viene successivamente elaborata in V2, V3, V4, V5. V2 Integra l’informazione da V1 e mostra un maggiore livello di complessità e di pattern di risposta agli oggetti. Risponde a caratteristiche visive semplici come orientamento, frequenza spaziale, dimensione, colore, forma. Risponde a caratteristiche più complesse es. capire se lo stimolo appartiene allo sfondo o all’oggetto. —> Invia le informazioni a V3 e V5. V3 2 suddivisioni: - V3 dorsale: riceve input da V2 e V1 e proietta alla corteccia parietale posteriore—> elaborazione del movimento. - V3 ventrale-V4: proietta alla corteccia temporale inferiore—> elabora colore e forma. fi  V4 Area più ventrale che elabora colore e forma. Aiuta a de nire i margini che separano gli oggetti. Ha campi recettivi ampi. V5 (MT) Area più dorsale che elabora il movimento. Da V1 partono 2 vie di percezione visiva: - DORSALE (corteccia parietale): via del where—> localizzazione degli oggetti nello spazio e riconoscimento della direzione e velocità del movimento dello stimolo. - VENTRALE (corteccia temporale): via del what—> riconoscimento degli oggetti; colore, forma e ↳ procedono per due percorsi segregati, in parallelo. Ricostruzione dei fasci di sostanza bianca che connettono le diverse aree del cervello tramite RM Di usion Tensor Imaging (DTI). Come procede l’analisi visiva: I campi recettivi diventano più grandi (i neuroni rispondono a stimoli più grandi). Dai puntini si arriva all’elaborazione delle facce. Studi imaging sulle aree del colore e del movimento Studio PET per studiare il sistema visivo umano: Uno stimolo colorato attiva le aree di V4 quando la persona percepisce il colore. Uno stimolo in movimento (puntini che si muovono) attiva le aree di V5. fi ff  Studio fMRI per studiare le funzionalità delle aree cerebrali: Stimolo per studiare i quadranti Stimolo per studiare la fovea vs periferia Organizzazione delle vie visive L’elaborazione visiva ha un’organizzazione specializzata e in parte gerarchica (= i neuroni visivi di ordine superiore integrano l’informazione proveniente dai neuroni dei precedenti livelli. L’informazione procede in parallelo, l’analisi non è strettamente seriale (dalla retina a V1 sì, poi l’informazione può saltare degli step). Percezione visiva É il risultato di un complesso processo di "ri-costruzione" del mondo a partire dalle simbolo visivo e dalle conoscenze di cui disponiamo. Stimolo visivo —> Analisi area primaria —> Analisi aree secondarie e associative La percezione è legata più all’attività delle aree associative piuttosto che dell’area primaria. De cit della percezione 1. Acromatopsia: disturbo della percezione del colore. Danno alla corteccia occipitale ventrale V4 porta a vedere un mondo in sfumature di grigio. Associato spesso a de cit per le forme. Il difetto non è periferico (non vede i colori non perché non abbia i recettori), ma centrale a livello di corteccia. Il paziente vede, riconce le forme, distinte gli oggetti (vie separate). ≠ daltonismo = difetto genetico che provoca un’anomalia nei fotorecettori (coni) e può mancare il pigmento sensibile alle lunghezze d’onda corte ovvero alla luce blu. 2. Achinetopsia: disturbo della percezione del movimento. È un disturbo raro dovuto a un danno bilaterale all’area V5/MT. Es. paziente con lesioni occipito-temporali bilaterali. La percezione delle forma e del colore è intatta ma la capacità di valutare direzione e velocità degli stimoli è gravemente de citaria. fi fi fi  Proprietà di elaborazione della via ventrale e dorsale Esp. Studio PET: identi care le regione della via ventrale e dorsale con compiti selettivi (in soggetti sani). Compito: elaborazione di stimoli uguali ma secondo proprietà di posizione o di oggetto, relativo a cosa era l’oggetto o dove era (proprietà dorsali o ventrali). Gli stimoli sono gli stessi? Sì. Gli stimoli sono nella stessa posizione? No. Gli stimoli sono gli stessi ma sono in posizioni diverse. ↳ A parità di pattern con gli stessi stimoli si hanno risultati diversi: 1. Attivazione bilaterale occipito-temporale (ventrale); 2. Attivazione parietale a seconda del compito da attuare. Esp. Studio sul macaco - Desimone, 1984 Tramite la registrazione dell’attività di un singolo neurone nell’area temporale inferiore (—> via ventrale del what), studia le proprietà selettive degli stimoli nei neuroni del macaco, neuroni temporali inferiori. ↳ Risultati: I neuroni mostrano una preferenza per gli stimoli complessi. Man mano che la mano diventava più stilizzata i neuroni rispondevano in maniera sempre più debole. Dati imaging (studio PET) e neuro siologici (macaco) confermano l’esistenza di aree specializzate per l’elaborazione visiva, che cambiano a seconda dello stimolo o del processo messo in atto. 17/10 RICONOSCIMENTO DI OGGETTI Agnosia visiva = de cit di riconoscimento visivo e identi cazione di oggetti. La persona guarda un oggetto e non lo riconosce, non sa dire cos’è. Non è un disturbo visivo di base, primario perché la persona riconosce la presenza di qualcosa di sico, l’elaborazione delle caratteristiche di base (forma e colore) è preservata, ma non sa cosa sia. Non c’è perdita delle conoscenze concettuali della memoria. Il paziente non riesce a riconoscere l’oggetto tramite la via visiva ma attraverso un’altra modalità, es. tatto (se tiene in mano l’oggetto lo sa riconoscere). È un disturbo che riguarda solo la modalità visiva. Esempio neuro siologico del Paziente DF: Agnosia per la forma. Faceva errori grossolani nel riconoscimento visivo (es. posacenere—> tazza; forchetta—> coltello). Vedeva le caratteristiche di base ma non sapeva dare una forma completa e approfondita che potesse essere associata ad un concetto. Ma toccando l’oggetto identi ca l’item. La paziente non riconosce disegni basati sulle linee, sulle forme. La paziente aveva avuto danno di ipossia per intossicazione da monossido di carbonio con conseguente lesione ventrale e danno alla corteccia occipitale laterale (LOC), corrisponde all’area attivata in compiti di imaging di riconoscimento di oggetti in soggetti sani (confronto). Un danno alla LOC permette di riconoscere le forme di base ma non di integrarle bene in una forma. Compito: 1. Guardare il cartoncino e orientarlo come la fessura (percezione)—> la paziente non riconosce l’orientamento della fessura e quindi non orienta bene il foglio. fi fi fi fi fi fi fi  2. Inserire il cartoncino nella fessura senza chiedere di orientarlo: la paziente sa fare l’azione ↳ C’è una dissociazione tra percezione (danneggiata) e azione (conservata) Atassia ottica = disturbo causato da lesioni parietali. I pazienti riconoscono gli oggetti ma non riescono a raggiungerli sotto controllo visivo: vedono l’oggetto ma non lo prendono. Non è causato da un disturbo di base perché sono preservati senso di posizione, coordinazione e forza muscolare degli arti. È un disturbo speci co per la modalità visiva dato che i bersagli acustici vengono raggiunti. Compiti: 1. Matching di forme, compito di abbinamento esplicito semplice: riuscito; 2. Percezione con azione, vomito di esecuzione dell’azione: non riuscito. C’è una dissociazione tra: - La visione per il riconoscimento di oggetti (preservata) - La visione per l’azione (danneggiata) ↳ Conferma dell’esistenza delle due vie del what e del where in quanto l’informazione per l’azione può essere dissociata dall’informazione per il riconoscimento—> le due vie non sono isolate tra loro, ma l’interconnessione è intensa. Tutte le vie si attivano per la percezione, ma una può servire più dell’altra. Riconoscimento degli oggetti La forma è molto importante per il riconoscimento di oggetti (più del colore e della tessitura). Come viene rappresentata la forma nel nostro cervello? Indipendentemente da come un oggetto di presenta riusciamo a riconoscerlo anche da diversi punti di vista. Costanza dell’oggetto: riusciamo comunque a riconoscere un oggetto nonostante cambiamenti per ombre, occlusione e angolature (es. nonostante una sua parte non sia visibile). Il sistema visivo possiede: Capacità generali che supportano la costanza dell’oggetto—> permettono di distinguere un oggetto indipendentemente da come si presenta: es. una macchina da una bicicletta. Capacità ni che ci permettono di cogliere lievi di erenze tra membri di una stessa categoria (es. vari tipi di cani, di macchine, ecc.). Il riconoscimento visivo coinvolge un’elaborazione sempre più complessa, gerarchica perché aggiunge complessità allo stadio precedente. Caratteristiche iniziali di basso livello (linee) vengono combinate a percetti di alto livello (pentagoni, piramidi). Esp. Studio PET sul riconoscimento di oggetti vs forme insolite in soggetti sani. Vengono mostrati oggetti familiari e oggetti insoliti e confrontati con caratteristiche di base (linee). Il confronto tra oggetti familiari e linee e oggetti insoliti e linee porta ad un’attivazione delle aree della corteccia occipitale laterale (LOC) bilateralmente, che indica che questa area è importante per la forma. fi fi ff  Esp. Studio fMRI sul riconoscimento della forma di oggetti in soggetti sani. Si presentano ai soggetti stimoli semplici (OFL), stimoli in movimento (OFM), forme visibili per contrasto (N) e pattern di sfondo. Un’area più attiva, impegnata neuralmente avrà più ossigeno per un usso maggiore, quindi più contrasto BOLD. Si misura la risposta emodinamica (segnale BOLD) legata alla dinamica del sangue. Vengono acquisite molte immagini in circa 5 minuti di sequenza: alcune acquisite durante la condizione 1 (attività) e altre nella 2 (riposo). Il segnale BOLD aumenta o diminuisce a seconda degli stimoli legati alla forma, non al movimento o a pattern casuali. ↳ La risposta della LOC aumentava per gli stimoli N e OFL (a seconda della forma). Perciò la LOC permette il riconoscimento di un elefante anche quando è blu o striato. Come riconosciamo gli oggetti dalle di erenti prospettive? I modelli cognitivi di riconoscimento visivo e identi cazione di oggetti hanno previsto diversi stadi. Devono essere a stretto contatto con il funzionamento del neurone, come i neuroni elaborano le caratteristiche dell’oggetto. Marr et al. hanno proposto un modello di identi cazione (1987): Abbozzo primario dell’oggetto tramite elaborazione delle linee, margini, angoli (V1- V2). Come l’osservatore vede l’oggetto in quel momento, da quella prospettiva. Raggiungimento della costanza percettiva, la percezione delle caratteristiche di un oggetto non risente dalla prospettiva, distanza o illuminazione da cui si osserva. Identi cazione dell’oggetto: test di associazione semantica: come associare semanticamente un oggetto a un altro. Nome dell’oggetto: attivazione della rappresentazione lessicale corrispondente all’oggetto identi cato, output verbale. Come facciamo a riconoscere un oggetto speci co? Perché un modello si basi su fondamenti biologici, il modello teorico deve far riferimento a dati legati al funzionamento neuronale. I neuroni in V1 codi cano le caratteristiche elementari (linee, orientamento, colori…). Gli output si combinano per formare neuroni sensibili a caratteristiche di ordine superiore (angoli, intersezioni…). Ciascuno stadio codi ca combinazioni sempre più complesse. ↳ Ma esiste un neurone in grado di riconoscere uno speci co oggetto? Un neurone che si aia grado di combinare le varie informazioni a livello speci co: Il neurone di Halle Barry - Quiroga et al., 2005 Registrazione da un singolo neurone dal lobo temporale in MTL in un paziente epilettico. Si registra una forte attività neurale quando al paziente viene mostrato lo stimolo dell’attrice Halle Barry; la risposta era alta con diverse immagini dell’attrice. fi fi