Neurodidattica - Riassunto

Neurodidattica

Modulo 1: Origine e sviluppo delle neuroscienze cognitive

La neurodidattica

La neurodidattica studia i meccanismi con cui la mente ed il SN permettono l'apprendimento e dunque i problemi di ricerca sollecitati dall'istruzione. Essa è una scienza interdisciplinare nella quale si interseca:

• Psicologia (mind) → studio dei processi mentali;
• Pedagogia – didattica (education) → studio dell'insegnamento e della formazione;
• Neuroscienze (neuroscience) → studio dello sviluppo, delle strutture e delle funzioni del cervello.

Il processo di sviluppo della conoscenza e l’apprendimento sono legati alla morfologia stessa del cervello, al flusso soggettivo di esperienza e ai sistemi sociali e culturali in cui questo si verifica. Tra i contributi forniti dalla neurodidattica troviamo quello relativo alla didattica speciale, oltre a quelli pertinenti alla didattica generale e disciplinare.

In merito alla didattica generale e disciplinare si individuano 4 aree di ricerca ed intervento:

• Studio dell’apprendimento e dei suoi fattori con un focus sull’attenzione e sui fattori emotivi e di stress (che possono influenzare la memorizzazione);
• Ambiente di apprendimento con focus sul setting (es: illuminazione, rumore, alimentazione, sonno);
• Organizzazione del curricolo (es: modalità di apprendimento per singola disciplina, didattica per contenuti strumenti e tecnologie, aspirazioni e le motivazioni dei discenti);
• Rapporto tra apprendimento, emozioni e corpo (le emozioni hanno un ruolo fondamentale nell’elaborazione delle informazioni provenienti dai sensi, esse possono inoltre determinare reazioni automatiche o risposte basate su esperienze pregresse).

Nell’epoca dei bisogni educativi speciali (BES – D.M. del 2012) i succitati elementi sono imprescindibili per la riflessione didattica. Oggi non è sostenibile pensare ad una didattica moltiplicata o frantumata per il numero di allievi, o ad una didattica unica e uniformante, che non tiene conto dell'unicità del singolo.

Tuttavia l’attenzione della scuola è, purtroppo, sempre più orientata a problematiche di tipo logico-razionale che non tengono conto delle componenti cognitive – corporee – emotive – relazionali. Numerosi studi, inizialmente condotti su animali e poi estesi agli uomini, hanno dimostrato la centralità del corpo e delle esperienze corporee negli apprendimenti: soggetti che svolgevano una maggiore attività fisica presentavano una migliore struttura e funzione dell’ippocampo (area implicata nella memorizzazione).

Non esiste, dunque, alcuna esperienza cognitiva priva dell'implicazione del corpo e delle emozioni. Uno degli obiettivi delle neuroscienze cognitive è la comprensione della natura dei processi neurali che regolano l'intelligenza sociale e l’intersoggettività.

La neurodidattica e le neuroscienze cognitive si occupano di:

• Della comprensione delle basi neurali relative ad apprendimento e comunicazione efficiente;
• Della scoperta dei markers neurali di rischio educativo;
• Di sviluppare piani di ricerca pedagogica neurocognitiva e strategie d’intervento.

Cervello: neuroni e comunicazione neuronale

Le neuroscienze hanno il compito di spiegare il comportamento in termini di attività del cervello. Il cervello è fondamentalmente un sistema di parti interconnesse di cellule nervose: i neuroni.

I neuroni sono oltre 100 miliardi e sono formati da:

• Un corpo cellulare (cell body) → contiene le strutture biochimiche necessarie alla cellula;
• I dendriti (dendrite) → punti di ricezione e trasmissione delle informazioni a forma d’albero/ramificazioni;
• L'assone (axon) → via di comunicazione dove il segnale, ottenuto sommando l’attività dei dendriti, passa ad un altro neurone (questa via è protetta dalla Guaina Mielinica);
• Le sinapsi (synapse) → sono punti di giunzione posti al termine dell'assone, esse trasmettono chimicamente il segnale attraverso i neurotrasmettitori.

Sull’assone viaggia un’onda polarizzata che quando raggiunge le sinapsi provoca il rilascio, nella fessura sinaptica, di un particolare neurotrasmettitore che viene captato dai punti di ricezione dei dendriti di altri neuroni.

Il SNC, oltre ai neuroni, contiene le cellule gialle o nevroglia (da 10 a 50 volte più numerose dei neuroni) che esercitano una funzione di sostegno:

• Concorrono alla formazione della mielina;
• Eliminano i frammenti cellulari prodotti dalla necrosi;
• Mantengono costante la concentrazione degli ioni negli spazi extracellulari.

Questa è la comunicazione continua che forma la nostra rete neurale, essa può essere modificata dall’interazione con l’ambiente (capacità di plasticità).

Assoni e dendriti, a seconda della loro lunghezza, concorrono a formare la:

• Sostanza grigia (nel caso di neuroni adiacenti);
• Sostanza bianca (in caso di assoni lunghi la cui colorazione biancastra è dovuta alla mielina).

Mielina: funzione di protezione e facilitazione della trasmissione elettrochimica.

Trasmissione sinaptica: propagazione di potenziale di azione, lungo l'assone e a zone adiacenti, in modo unidirezionale e diversificato in base alle caratteristiche dell'assone.

• Assone mielinizzato: trasmissione saltatoria → più veloce;
• Assone amielinizzato: trasmissione punto a punto → più lenta.

Le cellule cerebrali comunicano attraverso questa trasmissione elettrochimica, a livello delle sinapsi, il segnale chimico viene poi tradotto in potenziale d’azione. Il cervello può essere considerato come un sistema vivente aperto e dinamico, esperienza – dipendente.

Struttura ed organizzazione del SNC

Nel corso dell'evoluzione il cervello umano è aumentato in dimensione e complessità, il suo peso oggi è circa 1500g. Esso può essere visto come la stratificazione di 3 tipi di cervello apparsi nel corso dell’evoluzione (animali vertebrati). Il cervello dei vertebrati può essere diviso in 5 parti principali (esse rappresentano le modificazioni del cervello durante lo sviluppo embrionale). Partendo dal segmento inferiore esse prendono il nome di:

• MIELENCEFALO – Bulbo o midollo allungato in diretta continuità con il midollo spinale;
• METENCEFALO – composto da:
  • Ponte → mette in comunicazione cervelletto ed emisferi;
  • Cervelletto → controllo muscolare e coordinazione
  → queste prime 2 parti sono strutture sottocorticali ed in chiave evolutiva rappresentano il cervello primitivo.
• MESENCEFALO – è una struttura mediana che presenta due collicoli con funzioni visive e uditive, è composto da:
  • Tetto;
  • Tegmento.
• DIENCEFALO – composto da:
  • Talamo → ricezione sensoriale e trasmissione alla corteccia sensoriale, ha un ruolo centrale nei processi che coinvolgono il senso di sé e le esperienze emozionali;
  • Ipotalamo → controllo degli stati interni dell’organismo, omeostasi e ipofisi.
  → le strutture inferiori comprendono i circuiti del tronco cerebrale e controllano processi fisiologici come: respirazione, temperatura, frequenza cardiaca e stati di vigilanza; sono dunque implicate nelle reazioni di attacco – fuga – congelamento.
• TELENCEFALO – parte più sviluppata del cervello umano che assolve alle funzioni più complesse (linguaggio, apprendimento, movimenti volontari, etc).
  • È diviso da una profonda fessura che divide i 2 emisferi (destro e sinistro): essi comunicano attraverso il Corpo Calloso (fascio di fibre nervose).
  • La Corteccia Cerebrale è responsabile dei processi superiori di elaborazione complessa delle informazioni, essa circonda gli emisferi e presenta delle circonvoluzioni, grazie alle quali si individuano 4 lobi:
    • Lobo Frontale (la sua parte anteriore è denominata Corteccia prefrontale);
    • Lobo Parietale;
    • Lobo Temporale;
    • Lobo Occipitale.

Ogni Lobo è sede di funzioni localizzate chiamate Aree corticali. Ad esempio:

• Corteccia Prefrontale ed Orbito – frontale → attenzione, programmazione e problem solving;
• Corteccia Motoria → movimenti volontari;
• Corteccia Visiva → riconoscimento degli stimoli visivi;
• Corteccia Infero – temporale → elaborazione rilegata alla memoria;
• Area di Broca → produzione del linguaggio;
• Area di Wernicke → comprensione del linguaggio;
• Cortecce Associative → integrano i processi delle stimolazioni provenienti dalle diverse aree.

Il Sistema Limbico (gruppo di strutture appartenenti al Telencefalo) media il comportamento:

• Sessuale;
• Alimentare;
• Lotta – fuga – congelamento;
• Altri comportamenti motivati (Talamo, Ipotalamo, Ippocampo, Amigdala, Corpi Mammillari).

L’Amigdala, a forma di mandorla, rappresenta un centro di integrazione dei processi della memoria emozionale ed è coinvolta in:

• Processi di comparazione tra stimoli ed esperienze passate;
• Elaborazione delle esperienze olfattive e sessuali.

L’Ippocampo, a forma di cavalluccio marino, gioca un ruolo rilevante nella gestione dello stress ed è associato al controllo di:

• Motivazione;
• Emozioni;
• Memoria.

L'ippocampo è legato ai processi di inibizione (es: Teoria dell'inibizione, anni '60), danni al tessuto ippocampale possono comportare difficoltà di apprendimento ed inibizione dei comportamenti.

Stati della mente

La mente coordina l’elaborazione delle informazioni, per costruire in ogni singolo momento della realtà, grazie alla sua coesione funzionale altamente adattiva all'ambiente. Ad esempio, uno stato di paura è il risultato del coordinamento in uno stato unitario di processi correlati come:

• Attenzione;
• Esperienze passate;
• Modelli del sé come vittima e stati emozionali che preparano ad affrontare un potenziale pericolo;

Le emozioni dunque svolgono un ruolo centrale nel determinare uno stato della mente, poiché esse collegano ed attivano rappresentazioni. La combinazione di attivazioni specifiche crea uno stato della mente unico e pattern di attivazione ripetuti nel tempo possono avere una maggiore probabilità di essere riattivati successivamente. Ogni processo attraverso il quale la mente elabora informazioni porta all’elaborazione di strategie per risolvere un determinato problema, attraverso la creazione e la manipolazione di rappresentazioni.

Rappresentazioni (stati della mente) ed esperienza soggettiva

Le rappresentazioni possono contenere molte informazioni diverse, Pinker le divide in 4 gruppi principali:

• Immagini visive formate da mosaici (pattern bidimensionali);
• Rappresentazioni fonologiche (sequenze lineari di sillabe);
• Rappresentazioni grammaticali (nomi, verbi, frasi, etc);
• Linguaggio delle idee (mentalese).

La mente è dunque in grado di creare simboli che contengono diversi tipi di informazione e queste vengono elaborate secondo modalità distinte e specifiche.

Altri ricercatori distinguono invece 3 forme di rappresentazione:

• SENSORIALI – percettive → per classificare e organizzare le sensazioni (input esterni) il cervello (prima il talamo e poi le aree cerebrali della corteccia cerebrale) analizza e categorizza le informazioni paragonandole ad esperienze passate (tensione muscolare, stato di attivazione, temperatura, etc). Anche le rappresentazioni sensoriali corrispondono alla definizione di simboli.

  Ad esempio: se mettiamo le mani nell’acqua fredda ciò che sentiamo non è il freddo, ma segnali generati dai neuroni collegati alla rappresentazione che abbiamo di freddo. Queste rappresentazioni pre-simboliche (codici relativamente poco complessi) influenzano i processi di auto-organizzazione e possono essere considerate elementi fondamentali delle funzioni mentali. Queste rappresentazioni simbolizzano il mondo fisico, interno ed esterno.

• CONCETTUALI → in questo tipo di rappresentazioni possiamo essere consapevoli di avere sensazioni/percezioni ma non essere in grado di esprimerle verbalmente. Esse non sono correlate in modo diretto all’ambiente esterno e alle rappresentazioni sensoriali-percettive, ma vengono prodotte in collegamento alle interazioni col mondo e con gli altri. Queste rappresentazioni simbolizzano la creazione di idee e formano le strutture basilari dei nostri pensieri.
• LINGUISTICHE → racchiudono informazioni (sensazioni, percezioni, concetti e categorie) all’interno di segnali sociali: le parole. Possiamo proiettare rappresentazioni al di fuori della nostra mente (scrittura, parola) e condividerle con altre menti. Il linguaggio, inoltre, permette la condivisione dei processi di elaborazione delle informazioni, questa capacità dal punto di vista evolutivo ha permesso di trasmettere le nostre conoscenze di generazione in generazione.

Il processing delle informazioni avviene prevalentemente in maniera automatica; la maggior parte dei casi di processi di elaborazione non implicano consapevolezza e non sono traducibili in rappresentazioni linguistiche. Il grado di consapevolezza, rispetto a determinate informazioni, varia da individuo ad individuo. In generale la capacità di riflettere su se stessi nel tempo può essere considerata come una forma di coscienza estremamente evoluta e “superiore”; con essa possiamo creare scopi e significati, pianificare ed indirizzare intenzionalmente la nostra vita mentre approfondiamo la comprensione di noi stessi ed il mondo esterno.

Questa sovrapposizione tra il senso corporeo del Sé nel mondo fisico ed il senso relazionale del Sé nelle connessioni interpersonali si rivela, per esempio, nell’osservazione che la stessa area prefrontale mediale risponde sia al dolore fisico sia al rifiuto sociale.

La coscienza diversamente considerata dagli emisferi

Il funzionamento della nostra mente si basa su un continuo scambio di informazioni tra i due emisferi, entrambi possono avere processi consci ed inconsci.

• Emisfero sinistro: centro del processing logico, linguistico e lineare.

  → La parola costituisce la forma fondamentale di rappresentazione conscia: quello che viene definito “pensare”.

• Emisfero destro: centro del processing conscio di sensazioni e immagini.

  → Contiene le informazioni che riguardano gli stati interni degli altri (legge i segnali sociali o emozionali non verbali).

I processi emozionali legati alle rappresentazioni sono legate ad entrambi gli emisferi con differenti specialità.

Un aspetto importante della coscienza è il senso di conoscere il contenuto (come arriviamo ad avere una cognizione oggettiva di ogni cosa). Ad esempio, mentre camminiamo possiamo prestare attenzione al percorso che abbiamo davanti ma anche decidere, sempre attraverso l’attenzione, di cambiare percorso. La coscienza svolge un ruolo importante nelle funzioni esecutive (attenzione, flessibilità cognitiva, regolazione degli impulsi, etc).

Oggi vi è una riscoperta della “consapevolezza mindful”, ovvero un’attenzione deliberata e non giudicante accompagnata da empatia. Nella vita quotidiana se utilizziamo l’attenzione come consapevolezza possiamo produrre cambiamenti nell’impalcatura delle nostre conoscenze.

Modulo 2: Attenzione

L'attenzione e il suo processamento

L’attenzione è un processo di selezione – filtraggio delle informazioni che, in ogni istante, colpiscono i nostri sensi (esterne) e i nostri ricordi (interne). Essa consente soltanto ad alcune di queste di accedere a livelli di elaborazione superiori, ciò è estremamente importante per evitare che un sovraccarico di stimolazioni vada ad interferire con il sistema di elaborazione.

Il livello di attenzione è determinato dall’eccitazione (arousal):

• Bassa → stati di sonno e profondo rilassamento;
• Media → stato di veglia (funzionamento migliore);
• Alta → situazioni ad alto contenuto emotivo, deleteria per il controllo ed l'attivazione dell'attenzione.

I processi attentivi si suddividono in:

• Automatici – involontari → processamento pre-attentivo:
  • È legato alla memoria sensoriale e permette un'elaborazione rapida senza impiego di particolari risorse attentive e senza risentire di distrattori (es: caratteristiche elementari come forma, colore, movimento, etc). Sono principalmente legati alla memoria implicita. Viene definito con il termine di pop-out: fenomeno in base al quale le caratteristiche di una configurazione emergono spontaneamente e si impongono al nostro sistema visivo, permettendoci di rilevare le proprietà più salienti in maniera molto rapida.
  • Alcune ricerche hanno dimostrato che tale capacità è presente già in bambini molto piccoli (3 mesi).
• Controllati – volontari → attenzione focalizzata:

  Processo che richiede risorse attentive consistenti, esso analizza ogni singolo stimolo fino a combinarne tutte le caratteristiche in modo da avere una percezione integrata. Sono principalmente legati alla memoria esplicita.

I processi involontari non operano solo nell'elaborazione delle informazioni in ingresso ma anche negli schemi in uscita, come ad esempio: camminare, guidare, firmare o suonare uno strumento. Tali azioni fanno parte del cosiddetto programma motorio. Alcuni processi, come la guida, richiedono inizialmente molte risorse, ma con l’addestramento possono entrare a far parte dei processi involontari, salvo condizioni ambientali che richiedano un intervento consapevole.

Attenzione selettiva

L'attenzione selettiva permette di filtrare, fra un numero elevato di stimoli, le informazioni più importanti ai fini di un compito; in seguito queste vengono processate in modo seriale, prevenendo sovraccarichi ed interferenze.