Appunti Neuroscienze

Corso 2 – Introduzione alle Neuroscienze: Fondamenti

anatomo-fisiologici della mente.

IL SISTEMA NERVOSO:

1. Introduzione alla neuroscienze cognitive

2. Il sistema nervoso

1. La struttura e le funzioni fondamentali dei neuroni

2. Il sistema nervoso periferico

3. Il sistema nervoso centrale

1. Le strutture cerebrali subcorticali

2. La corteccia cerebrale

INTRODUZIONE ALLE NEUROSCIENZE: INDICE:

N e u ro sci

e n za

co g n itiva

S iste m Le sio n i

L ate ra lizza

a n e g li

zio n e/sp eci

n e rvo s e m isfe

a lizza zion e E m isfe

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SN SN ro

S p lit o :

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e

1. Introduzione alle neuroscienze cognitive:

Vedi appunti ippocampo, amigdala, insula 25/10

Il fine delle neuroscienze:

Scopo della neuroscienza, in particolare dalla neuroscienza cognitiva, è

lo studio di come cognizione ed emozione siano implementate nel cervello.

- Ogni emozione o pensiero emette segnali fisici, e le nuove

tecnologie per captarli sono così raffinate che possono letteralmente

leggere nella mente di una persona e dire al neuroscienziato cognitivista

se sta immaginando un volto o un luogo.

I neuroscienziati sono in grado di eliminare da un topo un gene (un

 gene che è stato trovato anche negli esseri umani), impedendogli di

apprendere, oppure di fornirgliene delle copie, facendo sì che impari

più in fretta.

› Il fine delle neuroscienze 

– arrivare a comprendere le facoltà della mente e cioè i

meccanismi attraverso i quali riusciamo a provare

percezioni, ci muoviamo, pensiamo e siamo in grado di

ricordare.

› Come 

– Studiando il comportamento a livello di singole cellule

nervose, cercando di rispondere a cinque quesiti di ordine

generale:

1. Come si sviluppa il sistema nervoso centrale?

2. In che modo le cellule nervose comunicano fra loro?

3. Mediante quali meccanismi sistemi di

interconnessione diversi generano atti percettivi e

motori differenti?

4. Con quali meccanismi i segnali mediante i quali le

cellule nervose si pongono in comunicazione fra di

loro vengono modificati dall’esperienza?

5. In che modo queste comunicazioni vengono alterate

dai processi morbosi?

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Le rappresentazioni nervose dei processi mentali:

› L’approccio cognitivo allo studio del comportamento è fondato

sull’assunzione che 

– le percezioni e le manifestazioni motorie abbiano una

rappresentazione interna a livello del sistema nervoso centrale.

› Poiché il sistema nervoso centrale è un organo materiale, la

rappresentazione interna di un atto percettivo o motorio non può che

essere costituita da una particolare forma di attività a livello di

specifici gruppi di cellule interconnesse fra di loro che codificano

quella percezione o quell’azione.

– Definita in questo modo, una rappresentazione interna è una

rappresentazione nervosa, cioè la rappresentazione di

un’attività nervosa.

› L’espressione rappresentazione nervosa viene utilizzata con un

duplice significato.

1. L’organizzazione anatomica delle vie sensoriali afferenti

alla corteccia vale a dire il fatto che le fibre afferenti che



compongono ogni sistema sensoriale sono disposte in modo tale da

formare mappe topografiche della superficie recettoriale.

2. La rappresentazione corticale dello spazio circostante il

corpo In quest’ultimo caso, la rappresentazione non è topografica



ma dinamica e viene codificata in termini di attività specifica di

cellule che non è necessario abbiano alcuna particolare relazione

topografica fra di loro che abbia rapporto con la superficie recettoriale.

› Una volta riconosciuto che le rappresentazioni interne sono

un’importante componente del comportamento, gli psicologi hanno

dovuto fare i conti con il grave problema che la maggior parte dei

processi mentali sono tuttora in larga misura inaccessibili all’analisi

sperimentale.

– In mancanza di un accesso diretto ai substrati nervosi

delle rappresentazioni interne è difficile, se non impossibile,

poter operare una distinzione fra teorie opposte.

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I 5 diversi metodi di studio delle neuroscienze:

› Le neuroscienze cognitive sono un approccio integrato allo studio

dell’attività mentale che si sono sviluppate principalmente sul

fondamento di 5 principali metodi di analisi tecnici e concettuali.

1. Correlando l’attività di singole cellule con il comportamento;

2. Correlando la scarica di singoli neuroni di particolari regioni

cerebrali con processi cognitivi di ordine superiore;

3. Analizzando il comportamento di pazienti con lesioni del

sistema nervoso centrale;

4. L’uso di nuove tecniche radiologiche di visualizzazione

cerebrale;

5. L’uso del computer per la simulazione di reti neurali.

I 5 diversi metodi di studio delle neuroscienze: attività delle

singole cellule:

(1926–1985) (1918–2015)

1. Ed Evarts e Vernon Mountcastle , fra gli

anni 1960 e 1970, hanno messo a punto una serie di tecniche di analisi

dell’attività di singole cellule cerebrali in animali integri, compresi i

primati, condizionati a svolgere compiti comportamentali, che hanno

permesso in breve tempo di correlare l’attività di singole cellule

nervose con specifiche attività comportamentali.

Queste ricerche sono riuscite ad analizzare i processi percettivi e

 motori a livello cellulare in animali che svolgevano specifiche attività

comportamentali sensoriali o motorie.

Come risultato di questi studi si è scoperto che i meccanismi che

 stanno alla base della percezione sono gli stessi nell’essere

umano, nelle scimmie e in altri animali più semplici.

I 5 diversi metodi di studio delle neuroscienze: i processi

cognitivi di ordine superiore:

2. Ricerche a livello cellulare condotte sulla scimmia sono state in grado

di correlare la scarica di singoli neuroni di particolari regioni

cerebrali con processi cognitivi di ordine superiore, quali

l’attenzione e i processi decisionali.

A differenza di quanto facevano i comportamentisti, attualmente

 l’attenzione sperimentale non è più diretta solo sulle proprietà di

risposta agli stimoli comportamentali, ma è invece incentrata

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sull’elaborazione delle informazioni che provocano un

comportamento

I 5 diversi metodi di studio delle neuroscienze: lesioni del

sistema nervoso centrale:

3. L’interesse nel campo dell’analisi comportamentale di pazienti con

lesioni del sistema nervoso centrale che interferiscono con il normale

svolgimento delle funzioni mentali.

Questo campo di indagini era rimasto vivo in Europa,

 mentre era stato trascurato negli Stati Uniti.

Pazienti con lesioni di particolari regioni cerebrali presentano

 deficit cognitivi molto specifici. Perciò, le conseguenze comportamentali

di lesioni cerebrali forniscono informazioni di grande importanza

sulle funzioni in cui sono implicate particolari aree e vie del sistema

nervoso centrale.

Si è scoperto che la funzione cognitiva non è un processo

 unitario; esistono invece numerosi sistemi cognitivi e che ciascuno

di essi è dotato di numerosi moduli indipendenti devoluti all’analisi

delle informazioni.

Per esempio, il sistema visivo, prototipo di un sistema

 cognitivo implicato nella percezione sensoriale, possiede vie

specializzate devolute all’analisi delle informazioni concernenti il colore,

la forma e il movimento.

I 5 diversi metodi di studio delle neuroscienze: nuove tecniche

radiologiche:

4. Lo sviluppo di nuove tecniche radiologiche di visualizzazione

cerebrale, quali

la tomografia a emissioni di positroni (PET),

 la risonanza magnetica per immagini (RMI),

 la magneto-elettroencefalografia (MEG)

 la stimolazione magnetica transcranica (TMS) e

 le tecniche fondate sull’uso di marcanti sensibili al voltaggio,

 in vivo

ha permesso di mettere in relazione, direttamente le

modificazioni dell’attività di popolazioni di neuroni con

particolari stati mentali. Stimolazione

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Magnetica

Transcranica

(TMS)

Apparecchio che permette di creare un campo

magnetico tale che può attivare o disattivare

alcune aree del cervello.

Strumentazioni che mi permettono di collegare

il funzionamento del cervello con il

comportamento umano in vivo (attuale, non

post mortem, senza creare danni ed effetti

controlaterali).

I 5 diversi metodi di studio delle neuroscienze: scienza dei

computer:

Un significativo contributo alle neuroscienze cognitive è venuto dalla

5. Human Brain Project).

scienza dei computer (vedi

Attraverso l’uso del computer è stato possibile costruire modelli

 dell’attività di grandi popolazioni di neuroni e verificare

sperimentalmente ipotesi concernenti il ruolo di particolari componenti

cerebrali in specifiche forme di comportamento.

› Per capire l’organizzazione nervosa di un comportamento complesso

come il linguaggio è necessario acquisire conoscenze non solo sulle

proprietà delle singole cellule e delle vie che esse formano, ma anche

proprietà delle reti neurali

sulle dei circuiti nervosi che sono

presenti nel sistema nervoso centrale.

› Le proprietà delle reti neurali, anche se dipendono dalle

proprietà dei singoli neuroni che le compongono, non

possono essere identiche od anche simili alle proprietà

delle singole cellule.

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2. Il sistema nervoso:

Il comportamento è un prodotto dei meccanismi con cui funziona il corpo,

 in particolare il sistema nervoso.

– Il sistema nervoso riceve informazioni sulle condizioni dell’ambiente interno

enterocezione e propriocezione esterocezione

( ) ed esterno del corpo ( ),

integra tali informazioni e controlla i movimenti corporei.

Abbiamo due tipi di informazione interna con cui il cervello si rappresenta

l’informazione:

Questi due tipi di informazione distinte della percezione di tutto ciò che avviene

nell’organismo sono:

- L’enterocezione: che non è altro che la capacità di percepire, capire e sentire i segnali di

cosa accade all’interno del corpo (esempio: il mal di pancia).

- Propriocezione: ha invece a che fare con la mia posizione nello spazio, ed è quindi la

capacità di percepire e riconoscere la posizione del proprio corpo nello spazio (ad esempio

come sono posto).

Questa è sempre centrale in ogni forma di percezione (mentre posso in qualche modo non

avvalermi di informazioni enterocettive).

Anche quando recupero un’immagine, infatti, io la recupero avendo una propriocezione

(esempio: dire ad una persona di chiudere gli occhi ed immaginare di dare le spalle alla

facciata del duomo di Milano, la persona recupera l’immagine dando le spalle come

richiesto).

Se c’è un difetto percettivo per recuperare un informazione in un lato, anche se sto

recuperando un’informazione ad occhi chiusi, non sto recuperando in vivo l’informazione,

eppure il mio sistema lo incarna.

Quando ho il recupero dell’immagine, fissata (immagazzinata) in una rete sinaptica del

cervello, il sistema viene ripercorso come se l’immagine entrasse dagli occhi: si attivano,

infatti, le aree relative all’elaborazione di questa informazione sensoriale: quelle chiamate

AREE PRIMARIE DEI SENSI (nonostante l’informazione non arrivi dai sensi ma da un

nucleo della memoria).

Vedi appunti ippocampo, amigdala, insula 25/10

Se c’è un errore di processamento dell’immagine (se non vedo una parte dello spazio

perché IL MIO CERVELLO NON VUOLE VEDERLA), anche se la recupero (e sta

all’interno della mente tutta intera) la recupero a pezzi.

Abbiamo poi:

- Esterocezione: che non è altro che la sensibilità agli stimoli che provengono dall’esterno

dell’organismo ed è veicolata dai sensi primari, cioè dai sensi dell’udito, del tatto e così

via.

Tutto questo viene integrato e restituito con un’esperienza di tipo PERCETTIVO.

4 COMPITI FONDAMENTALI ASSOLTI DAL SISTEMA NERVOSO:

› Per poter compiere tutte le azioni, il cervello, insieme al resto del

sistema nervoso, deve svolgere 4 compiti:

1. ricevere i messaggi sensoriali che forniscono informazioni

tutto ciò che non è sistema nervoso è

sull’ambiente esterno (o interno;

esterno ma il mio corpo è parte dell’ambiente);

2. organizzare tutte queste informazioni e integrarle utilmente con

altre, già immagazzinate;

3. utilizzare queste informazioni integrate per inviare messaggi ai

muscoli e alle ghiandole, così da produrre movimenti coordinati e

secrezioni adattive;

4. fornire le basi di ciò che chiamiamo la nostra esperienza

cosciente: quel continuo flusso di percezioni, pensieri e sentimenti che dà

forma alla nostra vita psichica.

ORGANIZZAZIONE DEL SISTEMA NERVOSO:

Vedi appunti ippocampo, amigdala, insula 25/10 Encefalo

Encefalo

Sistema

Sistema

nervoso

nervoso

centrale Midollo

centrale (Il

Midollo

spinale

spinale

Sistema

Sistema

nervoso

nervoso Sistema

Sistema

somatico

somatico

Sistema Sistema

Sistema

nervoso Sistema

autonomo

nervoso

periferico autonomo

periferico

sistema nervoso autonomo non si affaccia direttamente all’esterno)

Noi distinguiamo il SISTEMA NERVOSO sia da un punto di vista

anatomico che funzionale.

Ciò vuol dire che alcune distinzione hanno a che fare sia con l’aspetto,

come è fatto, dove è collocato (anatomico), sia che cosa fa quella parte

(funzionale).

Spesso le due distinzioni coincidono, ma non è sempre così.

Innanzitutto, il sistema nervoso viene distinto in due sezioni SISTEMA

NERVOSO CENTRALE (SNC) e SISTEMA NERVOSO PERIFERICO

(SNP).

- Il SNC è quello compreso all’interno della SPINA DORSALE e

all’interno della SCATOLA SCRANICA. Ciò che quindi è compreso

all’interno di queste ossa (craniche e spinali) è il sistema nervoso

centrale.

Eccetto alcuni nervi che non sono considerati sistema nervoso centrale pur

essendo contenuti tutti all’interno della scatola cranica e sono: i NERVI

CRANICI, in quanto organizzano il sistema autonomo e il sistema sensoriale

degli organichi di senso cranici (vista, udito, olfatto, muscoli facciali ecc).

Questi sono infatti sistema periferico.

- Tutto quello che esce da queste strutture è il SNP.

 Il SISTEMA NERVOSO CENTRALE (SNC) è composto da due principali

ENCEFALO MIDOLLO SPINALE:

strutture: e

Vedi appunti ippocampo, amigdala, insula 25/10

(la cellula presente nel SNC e nel SNP è sempre la stessa: è sempre il neurone,

dipende da dove si trova che fa di quella cellula il SNC e il SNP)

Il sistema nervoso centrale che si suddivide in midollo spinale è quello

 che si trova all’interno della spina dorsale (arrivato al livello

dell’encefalo il midollo spinale protunde verso l’interno, esce fuori

dall’osso spinale e inizia a formare, anche dal punto di vista evolutivo:

tanto più sono antichi e non evoluti gli animali, tanto più sarà ridotta

questa formazione che entra fino ad arrivare nell’essere umano che è una

massa enorme).

- Tutti gli esseri vertebrati hanno questo sistema di fuoriuscita da una

spina centrale che entra/protunde all’interno di un qualcosa che è una

scatola cranica (che può essere di varie dimensioni).

I vertebrati, i rettili, gli anfibi si fermano a poco più di qualcosa che si è

fermato al di sopra del midollo spinale che in genere si riduce ad un

pugno (in proporzione).

Di struttura in struttura, di evoluzione in evoluzione questo si

complessizza, si arricchisce.

Questo processo EVOLUTIVO (di arricchimento) si ripete anche nel

processo di crescita del feto umano: il feto umano ripercorre la

storia evolutiva del sistema nervoso, cioè prima avremo una piccola

fuoriuscita del midollo spinale che prima forma un piccolo punteruolo

che esce fuori, poi sopra strutture e strutture, fino all’ultima struttura:

quella più esterna, quella della CORTECCIA CELEBRALE, quella che

matura più lentamente di tutte (esempio quella frontale che raggiunge il

massimo del suo sviluppo all’età di circa 21 anni).

ENCEFALO : include il CERVELLO ma il CERVELLO non coincide con il

cervello!

L’encefalo dal punto di vista tecnico è tutta la parte del sistema nervoso che sta

all’interno della scatola cranica che è costituito da varie strutture, tra cui il

cervello, il cervelletto, il tronco celebrale e il diencefalo. Tutte queste strutture

(cervello parte più recente dell’encefalo: quello che

insieme le chiamiamo encefalo

Il SISTEMA NERVOSO PERIFERICO (SNP) è tutta la parte che fuoriesce dal

 caratterizza i mammiferi).

SISTEMA NERVOSO CENTRALE ed è costituito da due strutture principali: IL

“cervello

In realtà quando noi usiamo ” usiamo questa parola per encefalo, anche se

SISTEMA SOMATICO e il SISTEMA AUTONOMO.

imporpria sistema nervoso periferico :

Approfondendo il

Vedi appunti ippocampo, amigdala, insula 25/10 Sensoriale

afferente

( )

Sensoriale

Sistema afferente

( )

somatico

Sis