Riassunto esame Psicologia biologica, Prof. Cecchetto Cinzia, libro consigliato Psicologia biologica, introduzione alle neuroscienze comportamentali, cognitive e cliniche, S. Marc Breedlove, Nell V. Watson

Capitolo 1: Neuroscienze comportamentali

Il cervello

Produce l'intera mole di conoscenza umana. Contiene circa 100 milioni di cellule nervose dette neuroni. Essi entrano in contatto con le altre cellule tramite siti specializzati chiamati sinapsi (ce ne sono più di 10 trilioni). L'assone è un'estensione specializzata, un filamento che può arrivare a misurare decimetri di cm di lunghezza.

• La corteccia cerebrale è la parte più esterna del cervello ed è più sottile di 4mm.
• L'impulso nervoso viaggia a 350 km/h a potenza di 25 Watt.
• Il cervello è privo di recettori del dolore, a volte la chirurgia cerebrale è eseguita su pazienti svegli.
• L'epilessia è la malattia più diffusa seguita da Alzheimer e ictus.
• 160 mila km di assoni (4 volte il giro della Terra).
• Consuma il 20% dell'ossigeno totale del corpo.
• Circa 10⁶ calcoli per secondo.

Le neuroscienze comportamentali

I suoi confini non sono definiti. I primi a studiare il rapporto tra cervello e comportamento erano i filosofi che hanno posto le basi per la biologia e psicologia. Esse fuse insieme crearono la psicologia biologica che metteva in relazione comportamento e processi corporei. Le neuroscienze che studiano il cervello si sono evolute nelle neuroscienze comportamentali il cui obiettivo è la comprensione delle relazioni che legano il comportamento e l'esperienza ai rispettivi substrati biologici.

Per una migliore comprensione è necessario utilizzare prospettive differenti poiché ciascuna offre informazioni che completano le altre, la loro combinazione risulta efficace. I 5 punti di vista:

• Descrizione del comportamento.
• Studio dell'evoluzione del comportamento.
• Osservazione dello sviluppo del comportamento e delle sue caratteristiche biologiche nel corso della vita.
• Studio dei meccanismi biologici del comportamento.
• Studio delle possibili applicazioni delle neuroscienze comportamentali.

Il comportamento può quindi essere descritto secondo diversi criteri in base alla finalità.

Effettuare un confronto tra specie aiuta a capire l’evoluzione del cervello e del comportamento

La teoria evoluzionistica di Darwin è centrale per la biologia moderna, da essa emergono:

• Continuità di comportamento o processi biologici tra specie con antenati comuni.
• Le differenze biologiche e comportamentali tra le specie si sono evolute per adattarsi ai relativi ambienti.

La proprietà conservativa della natura fa sì che le modifiche corporee o comportamentali una volta comparse persistano in milioni di anni in tante specie animali anche molto diverse tra loro, soluzioni simili a uno stesso problema si sono evolute indipendentemente in diverse specie animali. Ontogenesi: il corpo e il comportamento si sviluppano durante tutta la vita e questo è il processo di cambiamento che ne copre tutto l’arco vitale.

Alla base di tutti i comportamenti ci sono meccanismi biologici

Comprendere i meccanismi alla base del comportamento è il più importante scopo delle neuroscienze comportamentali. Si deve considerare l’organismo come una macchina, la conoscenza del funzionamento dei vari processi è preziosa nella ricerca in quanto porterebbe alla soluzione di problemi migliorando la condizione umana.

I neuroscienziati comportamentali usano 3 metodi sperimentali per correlare cervello e comportamento:

• Intervento somatico: si modifica la struttura o una funzione del cervello o del corpo per vedere se ciò modifichi il comportamento (il comportamento è la variabile dipendente, e l’intervento somatico è la variabile indipendente).
• Intervento comportamentale: si modifica un comportamento (variabile indipendente) e si osservano i conseguenti cambiamenti nella struttura e funzioni corporee (variabile dipendente).
• Correlazione: consiste nel trovare in che misura si ha una variazione nel corpo in conseguenza di un determinato cambiamento nel comportamento. La presenza di una correlazione indica che esiste un qualche legame diretto o indiretto tra due variabili, se esiste una correlazione casuale non rivela quale sia la variabile dipendente e quella indipendente.

Neuroplasticità: capacità del cervello di essere modificato dall’ambiente e dall’esperienza sia durante lo sviluppo, che nell’adulto. Questo perché esiste un’interazione reciproca tra cervello e comportamento/esperienza e il cervello viene modificato fisicamente.

Esiste una relazione tra le neuroscienze comportamentali e la psicologia sociale, anche le altre persone (socializzazione) possono modificare la struttura fisica del cervello. In un esperimento gli individui sono stati indotti a sviluppare aspettative ben diverse dalla realtà ma le loro attese avevano influenzato l’ampiezza delle loro risposte cerebrali. Molti aspetti del comportamento sociale sono appresi:

• Dalla lingua che si parla.
• Dagli abiti che si indossano.
• Dal cibo che mangiamo.

I vari livelli di analisi nelle neuroscienze comportamentali

Le spiegazioni scientifiche di solito implicano livelli di analisi più semplici rispetto alla struttura o alla funzione considerata (riduzionismo), questi livelli di analisi spaziano dalle interazioni nel cervello fino a unità via via meno complesse come la singola unità neurale e le molecole che la compongono.

Le neuroscienze comportamentali contribuiscono a comprendere le disfunzioni umane

E la ricerca ambisce a trovare il trattamento adeguato. Almeno 1 persona su 5 soffre di disturbi neurologici o psicologici di varia gravità, e si pensa che questa stima possa aumentare. Il peso dei disturbi è enorme, sia per la sofferenza personale sia per il costo sociale, ciò ha spinto i ricercatori a cercare di comprenderne i meccanismi, studiando le differenze strutturali del cervello e facendo ipotesi ed esperimenti per alleviare i sintomi.

La ricerca sugli animali apporta contributi fondamentali

Lo studio delle basi biologiche del comportamento richiede inevitabilmente che si compiano ricerche su altri animali, ovviamente i ricercatori hanno il dovere di ridurre al minimo le sofferenze delle cavie. Proprio per questo sperimentando si è trovato il modo per rendere la maggior parte degli esperimenti indolore.

Storia delle ricerche sul cervello e sul comportamento

Solo recentemente è stato riconosciuto al cervello il suo ruolo:

• Gli antichi egizi scartavano il cervello per conservare cuore, fegato, stomaco, polmoni e intestino.
• Nel Vecchio e Nuovo Testamento non si fa menzione del cervello, le attenzioni sono sul cuore.
• Aristotele localizzava le facoltà mentali nel cuore e vedeva il cervello come un organo di raffreddamento del sangue.
• Erofilo individuò i nervi spinali che dai muscoli e dalla pelle raggiungono il midollo spinale.
• Galeno sosteneva che lo spirito fosse un liquido misterioso che raggiungeva tutte le regioni del corpo, ma le sue conoscenze erano particolarmente imprecise in quanto si rifiutò di dissezionare corpi umani.

Nel Rinascimento si inizia a comprendere l’anatomia del cervello

• Leonardo da Vinci pose le basi del disegno anatomico.
• Gli anatomisti rinascimentali si concentrarono sulla forma e la superficie esterna del cervello perché erano le parti più facilmente visibili.
• Michelangelo e altri artisti ritenevano il cervello il più grande dono di Dio all’umanità.
• Cartesio nel "De Homine" paragona i comportamenti umani e animali al funzionamento di una macchina, inoltre introdusse il concetto di riflesso spinale e via neurale. Sosteneva nel suo dualismo che l’uomo ha corpo materiale e un’anima immateriale, tentò così di collegare corpo e mente nella ghiandola pineale (unica struttura singola del corpo umano, una come è unica la coscienza e perché erroneamente pensava che fosse presente solo negli esseri umani).

Il concetto di localizzazione funzionale si sviluppa nel 1800

• Willis convinse che è il cervello l’organo che controlla e coordina il comportamento.
• La frenologia di Gall sosteneva che la corteccia cerebrale si costituisse di aree separate tra loro e che ognuna si occupasse di una certa risposta comportamentale. Oggi sappiamo che l’intero cervello è attivo durante l’esecuzione di qualsiasi compito, ma per attività specifiche certe aree cerebrali si attivano più di altre. Le moderne mappe hanno rappresentato per ogni compito la zona in cui si verifica il picco d’attività.
• Broca localizzò l’abilità linguistica in una particolare zona dell’emisfero sinistro ora nota come area di Broca.
• Per James la coscienza e altri aspetti dell’esperienza umana sono proprietà del sistema nervoso.

Le moderne neuroscienze comportamentali nascono nel 1900

• Ebbinghaus indicò come misurare memoria e apprendimento negli esseri umani.
• Thorndike indicò come misurare memoria e apprendimento sugli animali.
• Pavlov condusse esperimenti sul condizionamento animale.
• Franz cercò il sito dell’apprendimento e della memoria rimuovendo diverse parti da cervelli di animali.
• Hebb influenzò le attuali neuroscienze comportamentali, un comportamento cognitivo sarebbe realizzato da reti di neuroni attivi strettamente interconnessi. Sinapsi di Hebb: neurone A è abbastanza vicino da eccitare un altro neurone B, in uno o entrambi i neuroni si producono cambiamenti metabolici che migliorano l’efficienza.

Da questo momento vediamo l’ascesa delle neuroscienze comportamentali e l’introduzione di tecniche d’avanguardia.

Un cervello di maggiori dimensioni equivale a un’intelligenza maggiore?

Inizialmente non si riuscì a trovare una relazione significativa perché si misurava la dimensione della testa e non quella del cervello. Successivamente con lo sviluppo e standardizzazione del Q.I. e l’invenzione di tecniche non invasive, in studio il risultato fu una significativa correlazione di +0,26 tra dimensione del cervello e Q.I.

La coscienza

La consapevolezza delle emozioni, dei pensieri, dei movimenti e delle sensazioni che si provano, Zeman osserva:

• È fondamentale, ci permette di ragionare e immaginare situazioni, fare ipotesi del futuro.
• È collegata con le attività del cervello.
• Non si è consapevoli di tutte le attività del proprio cervello, quindi certi comportamenti sono inconsci.
• È attivata dalle parti più profonde del cervello.
• Le parti più alte del cervello sono responsabili di qualsiasi esperienza, in qualsiasi momento.

Capitolo 2: Neuroanatomia funzionale

Il sistema nervoso

Si estende in tutto il corpo ed è in contatto con tutti gli organi e muscoli. È composto da cellule specializzate: neuroni o cellule nervose, esse elaborano le informazioni separatamente dalle cellule da cui hanno ricevuto il segnale d’ingresso; il messaggio viene integrato, rielaborato e ridistribuito agli altri neuroni che compongono la rete. Le cellule gliali forniscono sostegno all’elaborazione delle informazioni.

Le interconnessioni nervose furono un tema dibattuto da Golgi e Cajal: il primo sosteneva erroneamente che i neuroni fossero in continuità gli uni con gli altri ma sviluppo una rivoluzionaria colorazione per realizzare rappresentazioni più accurate delle cellule nervose, con questa tecnica Cajal dimostrò che seppur molto vicini tra loro i neuroni non fossero una continuità e che tra loro fossero separati da un minuscolo intervallo. L’esistenza e la funzione di queste fessure furono dimostrate in seguito da Sherrington, che le chiamò sinapsi. Si stima che ci siano 10¹⁵ sinapsi.

Il neurone ha 4 sezioni strutturali specializzate per l’elaborazione dell’informazione:

1. Dendriti: estensioni che emergono dal corpo cellulare e costituiscono la zona d’ingresso perché ricevono le informazioni dagli altri neuroni attraverso le sinapsi. Possono far posto a moltissime sinapsi da moltissimi neuroni diversi.
2. Corpo cellulare (o soma): contiene mitocondri che producono energia, il nucleo cellulare che contiene le istruzioni genetiche e i ribosomi che traduce le informazioni genetiche del nucleo in proteine. Da esso emerge il monticolo assonico che costituisce l’inizio dell’assone e la zona d’integrazione perché integra tutte le informazioni ricevute dai vari neuroni per decidere se procedere o meno all’invio di un proprio segnale.
3. Assone: costituisce la zona di conduzione perché trasmette gli impulsi elettrici generati dal monticolo assonico lontano dal corpo cellulare. Prima della sua parte finale può suddividersi in varie ramificazioni dette assoni collaterali.
4. Terminali assonici (o bottoni sinaptici): rigonfiamenti specializzati nelle parti finali dell’assone, costituiscono la zona d’uscita in quanto comunicano l’attività neuronale alle altre cellule nervose tramite la sinapsi.

Classificazione del neurone

In base alla loro forma si distinguono in 3 tipi:

• Neuroni multipolari: sono il tipo di neurone più comune, si costituiscono in 1 assone ma molti dendriti.
• Bipolari: hanno 1 dendrite e 1 assone, sono comuni nei sistemi sensoriali soprattutto nel sistema visivo.
• Monopolari (o unipolari): hanno una sola estensione alla quale ci si riferisce come un assone unico, un terminale costituisce la zona d’ingresso per la presenza di dendriti, e l’altro costituisce la zona d’uscita.

Nei multipolari e bipolari, corpo e dendriti fanno parte della zona d’ingresso.

In base alla loro funzione:

• Motoneuroni (o neuroni motori): governano i movimenti, con i lunghi assoni fanno sinapsi sui muscoli.
• Neuroni sensoriali: hanno lunghi assoni che trasportano messaggi dalle regioni periferiche fino al cervello e al midollo spinale.
• Interneuroni: sono la maggioranza dei neuroni, ricevono e mandano informazioni con gli altri neuroni con i loro assoni piuttosto corti. Costituiscono le reti e i circuiti che svolgono le complesse funzioni del cervello.

Le informazioni vengono ricevute attraverso le sinapsi

L’organizzazione dei dendriti di un neurone è detta la sua arborizzazione poiché simile alle diramazioni di un albero, riflette la complessità della funzione elaborativa dell’informazione della cellula nervosa. Nelle sinapsi il passaggio dell’informazione avviene dal neurone presinaptico verso il neurone postsinaptico. Una sinapsi si compone di:

• Membrana presinaptica: situata sul terminale assonico del neurone presinaptico.
• Fessura sinaptica: intervallo che separa il neurone presinaptico da quello postsinaptico.
• Membrana postsinaptica: situata sulla superficie recettiva del dendrite del neurone postsinaptico.

I terminali assonici contengono vescicole sinaptiche, piccole sfere ciascuna contenente una sostanza chimica specializzata chiamata neurotrasmettitore che il neurone usa per comunicare con il neurone postsinaptico. In reazione all’attività elettrica dell’assone, le vescicole si fondono con la membrana presinaptica e rilasciano le molecole di trasmettitore nella fessura sinaptica che da lì si diffonde e andrà ad interagire con i recettori postsinaptici (molecole proteiche specializzate che reagiscono provocando cambiamenti elettrici nella membrana postsinaptica). Le molecole di trasmettitore non entrano nel neurone postsinaptico, si legano temporaneamente ai recettori postsinaptici, contenuti in grande quantità dalla membrana.

Plasticità neurale: continuo rimodellamento delle connessioni tra neuroni. Le sinapsi vanno e vengono e i dendriti cambiano forma in risposta ai nuovi schemi dell’attività sinaptica e alla formazione di nuovi circuiti neurali, neuroni con dendriti più elaborati tendono ad avere più input sinaptici.

L’assone

Integra e trasmette le informazioni, si sviluppa dal monticolo assonico dove vengono raccolte e integrate le informazioni per poi venir tradotte in un codice di impulsi. È di forma tubolare, tranne pochissime eccezioni i neuroni hanno un solo assone (ma che può diramarsi in collaterali assonici, così che un neurone possa innervare un gran numero di cellule postsinaptiche).

Il corpo cellulare fabbrica i prodotti necessari alla cellula sotto la guida del DNA contenuto nel nucleo. Le sostanze necessarie ai terminali assonici vengono trasportate da vescicole di trasporto che grazie all’attivazione di proteine motrici specializzate, fanno letteralmente “camminare” le vescicole nella parte interna dell’assone. Ciò è il trasporto assonale e funziona in entrambi i versi:

• Trasporto anterogrado: dal corpo verso i terminali assonici.
• Trasporto retrogrado: al corpo dai terminali assonici.

L’assone quindi: trasmette rapidamente i segnali elettrici lungo la parte esterna dell’assone e trasporta più lentamente le sostanze all’interno dell’assone.

Istologia

Studio scientifico della composizione dei tessuti:

• Colorazione di Nissl: tecnica tradizionale, i coloranti sono attratti dall’RNA distribuito nelle cellule.
• Colorazione del Golgi: marcando una minoranza campione di neuroni, vengono colorate a loro volta anche le altre cellule coinvolte rivelando fini dettagli delle strutture.
• Ibridazione in situ: con un segmento di acido nucleico (DNA o RNA) marcato radioattivamente, si identificano accuratamente i neuroni nei quali si attiva il gene d’interesse.
• Tracciatori di tratti: sostanze che vengono assorbite e trasportate dai neuroni lungo gli assoni rivelandone i neuroni bersaglio.
• Marcatura retrograda: un diverso tracciatore viene integrato dai terminali assonici e trasportato ai corpi cellulari.

Le cellule gliali

Sostengono e potenziano l’attività neurale, possono comunicare le une con le altre e con i neuroni influenzandone direttamente il comportamento. Hanno 4 forme possibili, nel cervello:

1. Astrocita: hanno forma a stella con numerosi processi in tutte le direzioni, regolano il flusso sanguigno locale dei neuroni attivi.