Psicobiologia

PSICOBIOLOGIA

PROGRAMMA

Introduzione alla Psicobiologia: Cellule del SN Trasmissione sinaptica Neurotrasmettitori

Cenni sull’anatomia del SN

Metodi in Psicobiologia

Memoria e Apprendimento

Droghe e dipendenza

Stress: biologia, adattamento, patologia

Psiconeuroimmunologia e brain-gut axis (Luca Carnevali)

Psiconeuroendocrinologia e brain-heart axis

–

seminari: Leonardo Fogassi I neuroni specchio

articolo per psicobiologia dello stress: Koolhaas JM, …Sgoifo A, et. al. Stress revisited: a

critical evaluation of the stress concept. Neuroscience & Biobehavioral Reviews 35:1291-

1301, 2011

Prova orale: presentazione in gruppo di dati sperimentali e bibliografici (da 7/10 in poi

Gennaio 2022…1/3 del punteggio) + prova scritta di 2 domande aperte (⅔ di punteggio)

dati- file exel- statistica-ppt + dati da articolo pubmed simile.

1’300 g…QUANTI NEURONI? QUANTE CELLS DELLA GLIA?

86 miliardi Gi Ne R (rapporto cellule glia su neuroni)=1.5 → 100’000 miliardi

NUMERO NEURONI PRESENTI:

Fruit fly: 100.000 neurons

Cockroach: 1.000.000 Rat: 200.000.000

Cat: 1.000.000.000

Chimpanzee: 7.000.000.000

Elephant: 23.000.000.000

il cervello ha prestazioni di alto contenuto cognitivo raffinato.

libro la mente dipinta.

temi ricorrenti del corso: apprendimento critico, interdisciplinarietà, sottofondo evolutivo,

implicazioni cliniche

darwin è riconosciuto come progenitore di questa disciplina

il padre della BIOPSYCHOLOGY (Behavioral Neuroscience) ad oggi viene considerato

D.O.HEBB psicologici più complessi sono il risultato dell’attività cerebrale

Anche i fenomeni

Per lungo tempo, la ricerca sulle

basi neurobiologiche delle emozioni…un tabù

Carattere elusivo delle emozioni

«Non si può quantificare i sentimenti»

«Non abbiamo strumenti per misurare la coscienza»

«Gli animali non posseggono una vera coscienza» «Gli animali non provano vere emozioni»

che assembla informazioni provenienti da …

La P. è una disciplina integrativa,

-Neuroanatomia, struttura del sistema nervoso

dell’attività del sistema nervoso

-Neurochimica, basi biochimiche

-Neuroendocrinologia, integrazione tra sistema nervoso e sistema endocrino

effetti delle “drugs” sull’attività nervosa

-Neurofarmacologia,

-Neurofisiologia, funzioni del sistema nervoso (a livello cellulare, di circuito e di rete)

-Neuropatologia, disordini del sistema nervoso

...e le applica allo studio dei substrati biologici del comportamento

approcci alla ricerca psicobiologica

1. soggetti umani e non umani

2. procedure sperimentali e non sperimentali

3. ricerca pura e applicata

1… soggetti umani : seguono istruzioni, riferiscono le esperienze soggettive(nb. non

corrisponde sempre al vero, non è univoca), sono i meno costosi!

soggetti non umani: cervello e comportamento (relativamente) più semplici, approccio

comparativo. esempio pratico nella disfunzione

e cardiocircolatoria, problmi: standardizzazione

dei fattor di stress. scala temporale delle

patologie cardiovascolari, questioni etiche. per

questi motivi si preferisce utilizzare il modello

animale.

NB: aspetti etici

per verificare l’ influenza dello stato di stress è

stato condotto un esperitmento in topi con la

fibrosi ed è emerso che: (controlli=no stress). animale stressato aumenta il tasso di fibrosi

nell’ ordine di 6 volte. la densità dei foci fibrotici è 4 volte maggiore nell’ animale stressato

rispetto quello lasciato residente nella sua gabbia senza ulteriori stress.

solo lo stress cronico per 2 settimane in un animale sperimentale produce un danno

cardiaco. si vedono aree di discontinuità tissutale cardiaca e qui c’è più probabilità di eventi

extrasistolici o aritmici più complessi. qui riesco a standardizzare lo stress, a differenza del

caso umano perché qui allevo il topo in modo uguale.

2… procedure sperimentali. il metodo sperimentale: che cosa CAUSA che cosa.

-variabile indipendente-tipo di stress

la differenza tra le condizioni sperimentali in esame ES: stressor fisico e stressor mentale

-variabile indipendente- parametro ormonale

la variabile misurata per verificare l’ effetto della variabile indipendente ES: cortisolo salivare

-confounded variables.

ES:ritmo cardiaco del parametro ormonale → il momento del giorno influisce molto nell’

andamento circadiano, ha un suo ritmo.

devo eliminare tuttel e variabili che possono confondere il risultato e renderlo inutilizzabile.

posso agire in 2 modi : between subjects design . confronto 2 animali diversi che hanno fatto

le 2 tipologie di stress che voglio confrontare, quindi un po e un po

within subjects design: stessi animali sottoposti alle stesse condizioni di stress

2… procedure non sperimentali

nell’ uomo limitazioni etiche ad uno studio sperimentale controllato.

es: studi quasi sperimentali

acker 1984: effetti alchol sul SNC ha confrontato ex alcolisti vs non bevitori. prende in

considerazione questi 2 gruppi. c’è stata una ssegnazione non random perché l’ alcolista era

in quel gruppo, non poteva passafre a non alcolista.

riscontra:

negli alcolisti una scarsa performance in test du abilità percettica, motori a ecognitiva.

sottoponendo a TAC si osservano danni trutturali.

le confounded variables erano numerose che se non tenute in conto rischiano di sfalsare.

per esempio sono: suscettibilità e traumi, consumo di altre droghe, diete povere.

conclusione corretta dello studio: esiste una correlazione (non un rapporto causa-effetto) tra

alcol e danno strutturale/funzionale.

studi non sperimentali si chiamano case studies e sono incentrati su una singola

osservazione. c’è una scarsa generalizzabilità. da qui studi più dettagiualti e i case studies

restano fonti di ipotesi molto utili.

3… contenzioso ricerca pura e ricerca applicata.

RP= è detta fine a se stessa. le applicazioni derivano dalla comprensione dei meccanismi di

base

RA= miope scorciatoia perché si guarda solo obiettivo pratico senza tenere conto di aspetti

pratici e rigori che una Ricerca richiede. ricadute pratiche, questo è un punto a favore nella

scelta di finanziamento economico.

non c’è una parte giusta, bisogna fare entrambe le fasi, prima pura e poi applicata. questo è

il compromesso più logico ed efficace per ottenere un finanziamento.

LE SEI BRANCHE PRINCIPALI DELLA PSICOBIOLOGIA

Psicologia fisiologica Psicofarmacologia Neuropsicologia Psicofisiologia Neuroscienze

cognitive Psicologia comparata

-PSICOLOGIA FISIOLOGICA (Physiological Psychology)

Studia le basi neurali del comportamento mediante la manipolazione diretta (elettrica,

chirurgica) del SNC in condizioni sperimentali controllate

Soggetti: animali di laboratorio

Tradizione nella ricerca pura: contributo allo sviluppo di teorie sul controllo nervoso del

comportamento

-PSICOFARMACOLOGIA (Psychopharmacology)

La manipolazione del SNC e del comportamento mediante “drugs” (molecole con propietà

psicoattive) in esperimenti controllati Soggetti: animali di laboratorio, successivamente

soggetti umani

Soprattutto ricerca applicata (sviluppo di nuovi farmaci)

-NEUROPSICOLOGIA (Neuropsychology)

Studio degli effetti psicologici-comportamentali di un danno cerebrale

Soggetti umani: pazienti con deficit neurologici (es. mnestici) (patologie, traumi, interventi

neurochirurgici)

x lo + case studies e quasi esperimenti

ricerca applicata: ausilio nella diagnosi e nella terapia

-PSICOFISIOLOGIA (Psychophysiology)

Studio della relazione tra attività fisiologica e processi psicologici

Soggetti: umani (misure non invasive) es.: correlati fisiologici delle emozioni

- EEG

- tensione muscolare

- misure di attività del sistema nervoso vegetativo (HRV, SC)

-NEUROSCIENZE COGNITIVE (Cognitive neurosciences)

Studio delle basi neurali delle funzioni cognitive

Cognizione = processi superiori (pensiero, linguaggio, memoria, apprendimento)

Soggetti di studio: x lo + umani e primati non umani

Metodi utilizzati in questa branca: es. functional brain imaging (registrazione di immagini

dell’attività cerebrale in vivo)

-PSICOLOGIA COMPARATA (Comparative Psychology)

descrive il fenotipo comportamentale (più che i meccanismi che lo determinano) in

condizioni controllate di laboratorio

genetics, evolution and adaptiveness of behavior

Etologia: studio del comportamento animale (nell’ambiente naturale)

“...The biology in psychobiology should include, besides the latest in physiological methods

of ethology, ecology, evolution… the complete

and thoughts, the whole-animal approaches

psychobiologist should use whatever explanatory power can be found with modern

physiological techniques, but never lose sight of the problems that got us going in the first

behavior of the whole, functioning, adapted organism…”

place: the integrated (Dewsbury,

1991) BAD SCIENCE

in questa disciplina si verificano dei BAD

SCIENCE ovvero studi che non rispettano e

interpretano correttamente i risultati finali,

originando cosi fake news.

la psicobiologia è molto ricca di bad science

DUE ESEMPI DI “BAD SCIENCE”

IN PSICOBIOLOGIA

1. Josè Delgado (1915-2011)

Controllo dell’aggressività. introduce elettrodo nel nucleo caudato (gangli della base), viene

stimolato a distanza questo elettrodo e questa stimolazione veniva fatta quando l animale

stava caricando il torero. provoca un’ arresto della carica dell’ animale che torna ndietro.

questo esperimento conclude che ha individuato il centro della mansuetudine (taming).

Morgan’s canon (1852-1936) “…in no case is an animal activity to be interpreted in terms of

higher psychological processes, if it can be fairly interpreted in terms of processes which

stand lower in the scale of psychological evolution and development…”

applicando il canone di morgan hanno iniziato ad obiettare che La stimolazione potrebbe

avere indotto: nausea, deficit sensoriali, sonnolenza, cecità temporanea, ecc..… causando

variabili confondibili

Analisi accurata del videotape

La carica aggressiva si arrestava poiché l’animale era forzato a virare in una direzione…. più

plausibile che la stimolazione attivasse un pathway neurale coinvolto nel movimento…

2. Egas Moniz (1874-1955) Lobotomia prefrontale

Lobotomia Prefrontale è la resezione delle connessioni

talamo-corticali come trattamento delle malattie mentali

Scimpanzè - Frustrazione da errori in un task di

ricompensa alimentare - Lesione bilaterale dei lobi

l’ ingresso dall’

prefrontali. la versione italiana preverde

orbita, transorbitale

LOBOTOMIA PREFRONTALE ANALISI DEL CASO

Basato su una singola osservazione in un singolo contesto diversità individuale

- diversità tra specie

Primi report positivi basati su valutazioni degli stessi chirurghi che eseguivano gli interventi

Beneficio terapeutico variabile

Effetti indesiderati: ridotta emozionalità, scarsa percezione del rischio, attacchi epilettici

Premio Nobel 1949

Pratica abbandonata dopo 40'000 interventi (soltanto negli USA)

“ Some regard sound scientific methods as unnecessary obstacles in the paths of patients

seeking treatment and therapists striving to provide it. However, the practice of prefrontal

lobotomy should caution us against abandoning science for expediency. Only by observing

the rules of science can scientists protect the public from wrong scientific claims” (Carroll

1984)

P.S.: Moniz fu reso paraplegico da un proiettile conficcatosi nel midollo spinale…. ...e

sparatogli da uno dei suoi pazienti

MODELLO PSICOBIOLOGICO sulla biologia del comportamento

la componentew epigenetica è molto presente in questo concetto.

L'epigenetica (επί, epì = "sopra" e γεννετικός, gennetikòs = "relativo

EPIGENETICA:

all'eredità familiare") studia i cambiamenti che influenzano il fenotipo senza alterare il

genotipo… Descrive le modificazioni ereditabili che variano l’espressione genica, ma senza

alterare la sequenza del DNA. Si occupa dei fenomeni ereditari nei quali il fenotipo è

determinato non tanto dal genotipo ereditato in sé, quanto dalla sovrapposizione al genotipo

stesso di "un'impronta" che ne influenza il comportamento funzionale.

Un segnale epigenetico è un qualsiasi cambiamento ereditabile che, senza alterare la

sequenza nucleotidica di un gene, ne modifica l’attività. È lo studio delle modificazioni

fenotipiche ereditabili causate da meccanismi diversi dai cambiamenti nella sequenza

genomica, ovvero lo studio di meccanismi molecolari mediante i quali l'ambiente altera il

grado di attività dei geni senza tuttavia modificare l'informazione in essi contenuta, ossia

senza modificare le sequenze di DNA.

semplificando i meccanismi molecolari : METILAZIONE DELLA CITOSINA A LIVELLO DEL

DNA…inattivazione

ACETILAZIONE DELLE PROTEINE DELL’ISTONE…attivazione

nell’ontogenesi del comportamento

Fattori genetici ed esperienza interagiscono

esempio del caso Ratti “maze bright” e “maze dull”

MSTRA, studio in minnesota sui gemelli cresciuti separatamente

depressione

“maze bright” e “maze dull”

Ratti

Tryon (1934)…. in controtendenza….dimostrò che i caratteri del fenotipo comportamentale

possono essere sottoposti a selezione mirata (= simili messi con la tipologia di topi

esattamente apposto ). si mette il topo davanti a un problema, labirinto vero il cibo

compiendo il minor numero possibile di errori.

è riuscita a produrre dei topi molto bravi e altri molto poco bravi nello svolgere questo

compito.

grafico esplicativo inizio distribuzione equa nelle varie fasce d’

errore, ho una distribuzione tipica di

frequenza.

alla quarta generazione di allevamento

selettivo si ottiene una separazione in 2

sottopopolazioni con margine di

sovrapposizione ma ce trand definito alla 8

generazione dove i topi bravi si sono distinti

da quelli scarsi

si vede questa separazione al procedere

delle generazioni in termine di errori

commessi al procedere nel labirinto.

possibile obiezione che si può fare: manca il cross fostering di controllo, ovvero prendo i

piccoli dalla pancia di una madre e li metto sotto la pancia di un’ altra. sto eliminando la

componente ambiente materno, così si evita la possibilità che alcuni siano più bravi perché

la madre ha fatto più cure parentali nei loro confronti. questo viene fatto e si verifica che la

componente genetica è cruciale. poi da qui so sono fatte altre successive selezioni mirate es

ansia, aggressività…

è importante manipolare l’ ambiente in cui si prendono i topi, si prende un ambiente

arricchito da oggetti, tunnel, rampe. facendo uno studio con topo che è cresciuto in un

ambiente arricchito la differenza tra topo intelligente e non intelligente non cambia, si

equiparano. …contributo dell’esperienza !

GENETICA DELLE DIFFERENZE PSICOLOGICHE NELL’UOMO studio

Quanto dell’intelligenza dipende dai geni e quanto dall’esperienza ?

dei geni e dell’esperienza sullo sviluppo di un comportamento o di una

Gli effetti

caratteristica psicologica non sono separabili (%G + %E)

sono separabili: gli effetti dei geni e dell’esperienza sulle differenze individuali per un

comportamento

Genetisti del comportamento: in che proporzione la variabilità tra soggetti dipende da

differenze genetiche e da fattori esperienziali → per fare questo studio la popolazione

preferenziale usata sono stati i gemelli monozigotici.

studio fatto su Gemelli monozigotici e dizigotici dati in adozione a gemelli diversi. fatti da

THE MINNESOTA STUDY OF TWINS REARED APART (Bouchard - Science 1990 e 1994)

Studio su 59 coppie di gemelli monozigotici e 47 di gemelli dizigotici cresciuti separatamente

Controllo: gemelli mono- e dizigotici cresciuti insieme

fatto poi il TEST DI PERSONALITA’ E

INTELLIGENZA (IQ)

Gli elevati coefficienti di correlazione dei gemelli

monozigotici suggeriscono che le differenze

genetiche rappresentano un fattore importante

nella determinazione delle differenze individuali

di QI. qui il controllo erano gemelli cresciuti nello

stesso ambinete e insieme.

coefficiente di correlazione= se preno 6 coppie

di gemelli ognuno ha asse a gemello e b

gemello, tipro retta di regressione sulle cordinate

cartesiane e ho un coefficiente che se è 1→ quano gemello A prende 80, anche gemello B.

In statistica, l'indice di correlazione di Pearson tra due variabili statistiche è un indice che

esprime un'eventuale relazione di linearità tra esse

MSTRA: CONSIDERAZIONI

Distorsione dei risultati da parte dei media….”il 70% dell’intelligenza è ereditaria”

-) enfasi sulle similarità, per concludere che Bob e Bob sono virtualmente identici

falsa impressione che il MSTRA fornisca un’indicazione sul contributo relativo di geni ed

-)

esperienza allo sviluppo delle facoltà intellettive

Lo studio fornisce indicazioni sul contributo delle differenze genetiche alle differenze

fenotipiche tra soggetti, in particolare alle differenze di QI. Ma nulla conclude riguardo al

contributo relativo di geni ed esperienza allo sviluppo dell’intelligenza umana

-) scarsa variabilità della componente esperienza

-) tuttavia, gli studi sui gemelli umani e su modelli animali indicano che non esiste

virtualmente alcuna differenza psicologica che non abbia una significativa base genetica

-) le differenze genetiche promuovono le differenze psicologi