Psicobiologia - Appunti completi per esame

Psicobiologia 28/02/2022

Studia la biologia del comportamento. Partiamo dando dei numeri: 90 miliardi di neuroni, 100 mila miliardi di connessioni inter-neuronali (stimati).

I 5 livelli di analisi

• Livello I Genetico-molecolare
• Livello II Neurobiologico
• Livello III Cognitivo
• Livello IV Comportamentale
• Livello V Fenotipo (manifestazione clinica)

Lezione 01/03/2022

Commissure - Nel sistema nervoso centrale dei Vertebrati, formazione di sostanza bianca che, attraversando la linea mediana, associa due zone, per lo più omologhe, dell'asse cerebro-spinale. Connessione tra i due emisferi, il punto in cui avviene.

Gottlieb’s 1992 different views of development  lo sviluppo predeterminato e quello probabilistico: nel primo caso osserviamo un processo del tipo bottom-up mentre nel secondo caso abbiamo la bidirezionalità (qui è contenuto il concetto di epigenetica).

Che cos'è la psicobiologia?

Troviamo quattro tematiche fondamentali, come il pensiero creativo nell’ambito scientifico, le implicazioni cliniche, la prospettiva evoluzionistica (componente importante della prospettiva evoluzionistica è l’approccio comparativo: comprendere i fenomeni biologici eseguendo il confronto tra specie diverse), neuroplasticità ovvero questa componente fondamentale del cervello umano, anche adulto, che è plastico, quindi modificabile.

Alcuni fanno partire la Biopsychology negli anni '50; questa si occupa di studiare come il sistema nervoso determini e regoli il comportamento, cioè l’insieme di tutte le attività manifeste dell’organismo.

The Organization of Behavior di Hebb del 1949, in cui si sviluppa una teoria completa, studiando umani e animali da laboratorio, che spiega come l’attività cerebrale potrebbe produrre percezioni, emozioni, pensieri e ricordi. La Psicobiologia tenta il suo studio, tramite i metodi di ricerca comportamentale.

Questa disciplina è integrata da altre discipline neuroscientifiche:

• Neuroanatomia: studia la struttura del sistema nervoso.
• Neurochimica: studia le basi chimiche dell’attività nervosa.
• Neuroendocrinologia: studia le interazioni tra sistema nervoso e sistema endocrino.
• Neuropatologia: studia i disturbi del sistema nervoso.
• Neurofarmacologia: studia gli effetti dei farmaci sul sistema nervoso.
• Neurofisiologia: studia le funzioni e attività del sistema nervoso.

Metodi di ricerca

Soggetti umani e non-umani

Vantaggi dell’uomo come soggetto sperimentale:

• Esegue le istruzioni
• È in grado di riferire le proprie esperienze soggettive
• Costa meno

Vantaggi di studiare soggetti non umani (ratti, gatti, cani, primati non umani):

• Cervello e comportamento più semplici di quelli dell’uomo
• Approccio comparativo: studio dei processi biologici attraverso il confronto di diverse specie permette di ricavare preziose informazioni (studio di specie senza corteccia possono dare info importanti sulla funzione della corteccia stessa – intuizioni scientifiche)
• Possibilità di condurre ricerche che per ragioni etiche non sarebbe possibile condurle sugli umani es. effetti della TV sullo sviluppo (considerando che le regole etiche per studiare gli animali sono rigorosissime – comitati etici indipendenti per il rispetto degli animali)

Studi sperimentali e non sperimentali

Studi sperimentali permettono lo studio di una relazione causa-effetto = cosa causa  cosa – manipolazione della variabile indipendente ed effetto sulla variabile dipendente. Lo sperimentatore pensa a due o più condizioni in cui saranno analizzati i soggetti:

• Disegno tra i soggetti: diversi gruppi di soggetti per ciascuna condizione sperimentale;
• Disegno entro i soggetti: analisi dello stesso gruppo di soggetti nelle diverse condizioni sperimentali;

Esperimenti: es. disegno caso-controllo, un quasi-esperimento, in cui osserviamo l’appartenenza del gruppo in base ad un criterio sociale; non ho potuto fare la randomizzazione. Se ho già una condizione che fa appartenere ad un gruppo o ad un altro, potrei trascinare variabili confondenti. Ci sono anche i casi singoli.

Presenza di ostacoli etici non permettono di assegnare i soggetti a una particolare condizione. Es: studio del danno cerebrale indotto dall’alcolismo, non possiamo far consumare alcool per anni a delle persone, quindi: studio di individui già alcolisti (reclutati in centri per curarsi da questa dipendenza) vs. individui non alcolisti (studio caso-controllo). Problema: non si ha il controllo sulle variabili confondenti. Differenze cerebrali tra alcolisti e non potrebbero derivare da altri fattori non controllabili spesso correlati all’alcolismo (istruzione inferiore, traumi cranici accidentali, uso di altre droghe, dieta non salutare).

Gruppo 1 studi caso singolo (casi di studio) Vantaggio: essendo concentrato su un solo caso sarà più approfondito. Svantaggio: non è generalizzabile = i risultati non possono essere applicati ad altri casi.

Ricerca pura o applicata?

Ricerca pura/di base  motivata dalla curiosità del ricercatore (finanziata pochissimo perché i finanziatori vorrebbero subito l'applicazione).

Ricerca applicata  voluta per apportare benefici diretti al genere umano.

Molti progetti di ricerca includono entrambi gli approcci ricerca traslazionale  quando la ricerca pura le trasla in applicazioni utili per il genere umano.

Effetto Coolidge (30° Presidente Stati Uniti d’America) Effetto per cui un maschio che è incapace di continuare a copulare con una femmina riesce spesso a ricominciare ad accoppiarsi con una nuova partner.

Variabile confondente? Se si testa lo stesso effetto sulle femmine (che hanno poco affaticamento sessuale) la difficoltà sta nel fatto che vi è un affaticamento dei maschi, per cui se nel mezzo dell’accoppiamento si offre alla femmina un nuovo partner sessuale, l’aumento della sua recettività potrebbe essere dovuto all’effetto Coolidge (maschio nuovo), o al maggior vigore del nuovo maschio. Come controllare questa variabile confondente?

Le sei branche principali della psicobiologia

Psicologia fisiologica  studia i meccanismi nervosi del comportamento attraverso metodi chirurgici, elettrici o applicati direttamente sul sistema nervoso in esperimenti controllati. Soggetti generalmente non-umani. Tradizione di ricerca pura; ricerche che contribuiscono allo sviluppo di teorie sul controllo nervoso del comportamento. Esempio: lesione bilaterale della V5-MT nel Macaco.

Psicofarmacologia  simile alla psicologia fisiologica, ma l’intervento sull’attività nervosa e sul comportamento avviene mediante sostanze farmacologiche. Prevalentemente di tipo applicato. Farmaci generalmente usati non per studiare i principi di base dell’interazione cervello-comportamento, ma sviluppare nuove terapie farmacologiche o ridurre l’abuso di droghe. Esempio: somministrazione di metadone per il trattamento della tossicodipendenza da oppiacei (e.g. eroina).

Neuropsicologia  studia nell’uomo gli effetti psicologici (in senso lato) prodotti dalle lesioni cerebrali. Si focalizza maggiormente sullo studio delle funzioni corticali. È la sottodisciplina maggiormente applicativa. (Neuropsicologia clinica & forense). Esempio: un ictus che compromette le aree temporoparietali posteriori dell’emisfero sinistro = afasia di Wernicke (ricordiamo l’area di Wernicke che si collega attraverso al fascicolo arcuato, all’area di Broca). Nella parte anteriore del cervello abbiamo organizzazione e controllo motorio vs la parte posteriore, più dedicata al sensoriale. Qua ovviamente non si può manipolare la variabile.

Psicofisiologia  studia nell’uomo il rapporto fra l’attività fisiologica e i processi psicologici. Utilizza metodi quali l’ElettroEncefaloGramma e la misurazione dell’attività del sistema nervoso autonomo (ad es. frequenza cardiaca, conduttanza cutanea...). Volta alla comprensione della fisiologia di processi psicologici (es. emozioni, attenzione, analisi degli stimoli), ma anche applicazioni cliniche. Esempio: EEG in un bambino con epilessia. Altri studi esempio sul sonno – Rilevamento visivo del movimento di un pendolo: movimento di seguimento differente tra soggetto di controllo vs schizofrenici.

Neuroscienze cognitive  studia nell’uomo le basi della cognizione, cioè delle funzioni cognitive superiori (pensiero, memoria, l’attenzione e processi percettivi complessi). Lo strumento d’indagine preferito è la visualizzazione funzionale del cervello (fMRI risonanza magnetica funzionale). Altamente interdisciplinare, recente e in grande espansione. Esempio: l’ipoattivazione della forma visiva delle parole (giro fusiforme sinistro) visualizzata con RMf in bambini con dislessia evolutiva.

Psicologia comparata  studia la biologia del comportamento, più che i sottostanti meccanismi nervosi. Confronta il comportamento di varie specie al fine di comprenderne l’evoluzione, la genetica e il ruolo adattivo. Include anche l’etologia (lo studio del comportamento animale nel suo ambiente naturale). Psicologia dell’evoluzione e genetica comportamentale. Esempio: studio della linea numerica mentale nei pulcini.

Come lavorano gli psicobiologi?

Metodo convergente: utilizzare metodi da branche differenti della psicobiologia (es. Sindrome di Korsakoff in cui si scopre quali fattori la determinano) – disturbo selettivo della memoria associato agli alcolisti, effetto dell’alcool sul cervello? No, o meglio, non solo, SK è causata da una carenza di tiamina=vit b1; alcool interferisce sull’assorbimento di vit b1.

Inferenza o deduzione scientifica: per studiare fenomeni non osservabili (es. percezione movimento).

Imparare dagli errori - Josè Delgado e il toro (bisogna considerare che il toro potrebbe fermarsi per vari motivi, non perché viene centrato un nucleo, un centro dell’aggressività); mancano le condizioni di controllo per verificare - il canone di Morgan come criterio di scientificità - Moniz, Becky (scimmia) e la lobotomia prefrontale (es. di Psicochirurgia)  sperimentazione inizia da qui, la lobotomia prefrontale però è un fallimento della Psicologia fisiologica (metodologia sbagliata).

Annotazione: La materia (o sostanza) grigia è un tessuto che include i corpi dei neuroni, i dendriti e le fibre nervose non mielinizzate. La materia (o sostanza) bianca è costituita invece da fibre mieliniche, ovvero ricoperte da mielina una sostanza isolante fatta di lipidi e proteine, dal tipico colore biancastro.

Studio

- Si scopre una regione dell’emisfero destro in cui si individua interferenza (Inflexible Focus of Attention) – in questo esperimento si trovano due tempistiche di impulso (0 ms e 70 ms – ne bastano 70 perché la dimensione del cerchio arrivi ad essere elaborata alle aree prefrontali implicate non solo nel fuoco dell’attenzione ma anche nell’orientamento dell’attenzione e i movimenti oculari); il destro fa qualcosa che non fa il sinistro. Il disegno è within subjects (ovvero 20 studenti hanno fatto entrambe le condizioni – emisfero di dx o sx, inoltre condizione finta). Grazie a questo si trova l’effetto ZoomOut (allargamento del fuoco).

- Si individua in un ulteriore studio che 200 mg di caffeina (con disegno doppio cieco e within subjects – placebo o caffeina) è in grado di modulare il fuoco dell’attenzione (allargamento) – caffeina va ad influenzare circular field presente nell’area prefrontale.

The gradient of visual attention in developmental dyslexia - Un altro esperimento: (cerca)

Hans Berger scopre l’elettroencefalografia  scopre che ci sono variazioni delle correnti elettriche all’interno del cervello (Elettrofisiologia); da questo si giunge a pensare in studi successivi, che attraverso i videogiochi possono migliorare meccanismi attentivi  solo nel gruppo sperimentale c’è riduzione quantità onde alfa, negli elettrodi posteriori = le onde alfa indicano una veglia rilassata e in questo esperimento vengono ridotte in determinate condizioni. Il disegno sperimentale è Between e lo studio è psicofisiologico.

Questi studi confermano quelli delle neuroscienze cognitive (che usano metodologie per studiare il funzionamento sottostante).

Nota: aree parentali: meccanismi attentivi.

Altro studio: giocatori soliti e non giocatori, si attivano più aree in chi non gioca, ha bisogno di più sforzi vs chi è abituato (si usano le fMRI).

Un altro studio cerca di dimostrare che lasciare bambini piccoli davanti alla TV non fa bene: Overstimulation of newborn mice leads to behavioral differences and deficits in cognitive performance. Due gruppi di topolini, uno sovrastimolato (condizioni simil TV – avevano meno comportamenti difensivi – più rischioso).

Capitolo 3 – Informazioni dal libro

Abbiamo il sistema nervoso centrale (i gangli qui si chiamano nuclei) e periferico (nervi – assoni mielinizzati e corpi cellulari, ovvero gangli).

SNP  abbiamo il somatico (volontario, controllare per esempio il muscolo) e autonomo (non puoi controllarlo, controlla ad esempio la sudorazione – controllo con la conduttanza cutanea), che hanno una componente efferente e afferente (dall’esterno verso il SNC – info sensoriali). Nel caso del sistema nervoso autonomo, i nervi efferenti (dal centro, SNC al muscolo per controllarlo) si dividono in sistema nervoso ortosimpatico e parasimpatico (il sistema simpatico, in condizioni di agitazione, è attivato – il corpo si prepara ad una azione); ci sono accorgimenti ad esempio attraverso il respiro per ricalibrare il sistema ortosimpatico e parasimpatico (inspirazione ed espirazione). Il parasimpatico è nella fase di rilassamento.

SNA – il sistema autonomo è distribuito in tutto il corpo come si può vedere. Ci sono vie simpatiche e parasimpatiche ed è proposto alla regolazione dell’ambiente interno all’organismo. Nel sistema nervoso autonomo ci sono due tipi di nervi efferenti (ricordiamo che partano dal SNC): simpatici e parasimpatici. I primi sono i nervi motori autonomi che originano nel SNC a livello della regione lombare e toracica del midollo spinale. I nervi parasimpatici, che sono nervi motori autonomi, originano dall’encefalo e dalla regione sacrale del midollo spinale. Tutti nervi parasimpatici e simpatici sono vie nervose a due tappe: i nervi che originano dal SNC rendono conto di una prima tappa, per cui contraggono sinapsi con neuroni di secondo ordine, i quali poi faranno la stessa cosa a livello degli organi target. Mentre i neuroni simpatici hanno la loro prima tappa con neuroni di secondo ordine lontani dagli organi target, quelli parasimpatici hanno la prima tappa con neuroni con brevi prolungamenti che si trovano poco distanti dagli organi target.

Ci sono tre principi su cui si basa il sistema simpatico e parasimpatico: i nervi simpatici stimolano, organizzano, mobilizzano risorse energetiche nelle situazioni di minaccia, mentre i nervi parasimpatici si occupano di conservare energia. Il sistema simpatico e parasimpatico agiscono insieme, in attività opposta: se avviene una modificazione impartita dal sistema simpatico, si rivelerà arousal, ovvero eccitamento psicologico vs modificazioni da parte del sistema parasimpatico – rilassamento psicologico.

Es. fight or flight response: In response to acute stress, the body's sympathetic nervous system is activated by the sudden release of hormones. The sympathetic nervous system then stimulates the adrenal glands, triggering the release of catecholamines (including adrenaline and noradrenaline).

La maggior parte dei nervi del SNP originano dal midollo spinale, ad eccezione di 12 nervi cranici che originano dall’encefalo e sono:

• I. Olfattivo (sensoriale)
• II. Ottico (sensoriale)
• III. Oculomotore
• IV. Trocleare (motorio)
• V. Trigemino
• VI. Abducente (motoria sensoriale)
• VII. Facciale
• VIII. Vestibolo cocleare (sensoriale-udito)
• IX. Glossofaringeo
• X. Vago
• XI. Accessorio spinale (motoria sensoriale – efferente)
• XII. Ipoglosso (motoria sensoriale – movimenti della lingua e segnali sensoriali dei muscoli della lingua - efferente)

Sistema nervoso centrale – encefalo e midollo spinale

Le meningi – tre membrane protettive  Appena sotto la teca cranica osserviamo la Dura madre, poi l’Aracnoide e infine la Pia madre (strato molto sottile che aderisce alla superficie del SNC). Al di sotto della membrana aracnoidea si trova lo spazio subaracnoideo, che contiene liquido cerebro spinale oltre che numerosi vasi sanguigni di grosso calibro. Che cosa succede nel trauma cranico? Si osserva pressione interna, visto che abbiamo una superficie rigida; l’arteria andrà a provocare pressione che schiaccia corteccia dove ci sono i neuroni (bisogna prestare attenzione ai sintomi).

Ventricoli cerebrali (ampie camere all’interno dell’encefalo) e liquido cerebrospinale: abbiamo i ventricoli laterali, il Terzo, il Quarto e Canale centrale che percorre al centro l’interno midollo spinale e lo strato subaracnoideo che formano connessi una camera unica. I ventricoli sono importanti perché sono gonfi di liquido cerebrospinale, da cui posso osservare molte informazioni sul cervello (es. meningite la posso scoprire analizzando liquido nei ventricoli); parlando del liquido cerebrospinale (prodotto nei plessi corioidei – capillari, piccoli vasi sanguigni che si intrudono nei ventricoli dalla pia madre).