Psicologia fisiologica

Psicologia fisiologica

Monismo vs dualismo

Materialismo emergentista: i fenomeni mentali sono emergenti dal cervello. C'è corrispondenza tra proprietà del cervello e fenomeni mentali.

Oggi il dualismo si ritrova soprattutto nell'attività dei medici, che non tengono in considerazione, nella cura dei pazienti, la loro psiche.

Per Cartesio: mente distinta dal corpo, interazione nella ghiandola pineale.

Substrato specifico vs distribuito

Considerando che il cervello determina il comportamento, questo rapporto è legato a caratteristiche di specifiche parti o alla struttura globale del cervello?

Concezioni localizzazioniste vs olistiche o globalistiche.

Approccio frenologico

Le funzioni senso-motorie e le funzioni mentali superiori (anche tratti di personalità) sono localizzate in zone specifiche del cervello; l'encefalo è un organo composto da tante parti funzionalmente separabili. In Italia, la frenologia è stata approcciata da Lombroso, che caratterizzava la personalità delle persone sulla base dei volti. La frenologia ha dei limiti, anche se è il primo approccio che ipotizza una localizzazione funzionale oggi molto studiata: non c'erano evidenze sperimentali; non esiste il cosiddetto "bernoccolo".

Concezione globalista o olistica

Nasce dalla ricerca sperimentale. Versione forte: tutte le funzioni senso-motorie e superiori sono distribuite in modo diffuso, non c'è corrispondenza particolare (nemmeno per le funzioni senso-motorie); Flourens: lesioni su cervello dei piccioni, osserva il recupero delle capacità, le lesioni localizzate non impediscono tale riabilitazione. Versione debole: le funzioni senso-motorie sono localizzate, le funzioni superiori no; Freud: linguaggio e afasia; Lashley: lesioni cerebrali nei ratti e recupero capacità.

Studi sulla localizzazione delle funzioni superiori

Studi che portano a ipotizzare che anche le funzioni superiori hanno localizzazione specifica. Broca, caso del paziente Leborgne ("Tan"): lesione all'area 44, corteccia frontale sinistra, terza circonvoluzione; verrà poi definito un modulo specifico (produzione del linguaggio); lateralizzazione cerebrale della funzione (emisfero sinistro).

Wernicke descrive il pattern opposto a quello di Broca; lesione cerebrale specifica che causa comportamento logorroico, ma linguaggio poco informativo, senza contenuto, disturbo di comprensione (il paziente non capisce le domande e non ha nemmeno feedback sul proprio discorso); Wernicke crea un sistema a due moduli: uno per la comprensione e uno per la produzione del linguaggio, connessi tramite il fascicolo arcuato (se questo viene leso non c'è comunicazione diretta tra i due moduli e si ha incapacità a ripetere quello che si ascolta).

Il linguaggio è stata la prima funzione cognitiva studiata sia nella sua fisiologia che nella sua collocazione cerebrale. Un'altra capacità studiata perché evidente è il movimento volontario. Si è così iniziato a parlare di localizzazione anche per altre funzioni complesse (per esempio, il paziente non è in grado di svolgere un movimento quando gli viene richiesto, cioè in modo volontario, ma è in grado di farlo in modo automatico, per esempio salutare). Hughlings-Jackson: attacchi epilettici, movimento ritmico che si diffondeva da una parte ad altre del corpo; ipotizza rappresentazione topografica nel cervello del movimento (del corpo). È il primo a descrivere questo tipo di correlazione.

La specializzazione funzionale delle aree ha fatto ipotizzare differenze citoarchitettoniche (come appaiono al microscopio). Broadmann ha elaborato una distinzione in uso ancora oggi, con numerazione di aree morfologicamente diverse che in molti casi è stato dimostrato avere anche specificità funzionale.

Contributi di Golgi e Cajal

Camillo Golgi e Ramon y Cajal: tecnica per l'identificazione dei neuroni con colorazione cromoargentica che ha permesso al secondo di formulare la dottrina del neurone, unità anatomica-funzionale del sistema cerebrale.

All'inizio del '900 la tecnica diventa importante tanto quanto la teoria perché è lo strumento che permette di verificarle e farle entrare nel mondo della scienza.

Metodi delle neuroscienze cognitive

Approccio multidisciplinare e multi metodologico

Ogni metodo/strumento ha vantaggi e limiti; i risultati possono essere interpretati in modo non univoco.

Alla base rimangono i metodi di tipo comportamentale, cioè si chiede ai soggetti di svolgere dei compiti. Alla base c'è anche l'idea della correlazione anatomo-funzionale tra il modo in cui funziona e si presenta il cervello e il comportamento.

Altri metodi come la TAC o la RMN (risonanza magnetica nucleare) sono metodi delle neuroscienze nel momento in cui utilizzate per correlare la lesione col comportamento.

I metodi di indagine sono strumenti che permettono di rispondere a domande sulla relazione mente-cervello.

Ipotesi sulle rappresentazioni mentali, tutto ciò che è recepito dall'esterno deve essere trasformato in una rappresentazione, un formato che il cervello può leggere. Quindi per mente si intende il modo in cui il cervello manipola e mantiene le informazioni in un particolare formato.

Meccanismi psicofisiologici: meccanismi sottostanti attraverso cui siamo in grado di elaborare le informazioni. Un meccanismo non è la sua base neuroanatomica, la parte del cervello che elabora le informazioni non mi dice come avvenga tale processo.

I metodi comportamentali sono quelli della psicologia sperimentale.

Metodi di correlazione anatomo-clinica

Neuropsicologia, studio dei pazienti con lesioni cerebrali, deficit dati da tali lesioni e rilevazione del disturbo comportamentale; TMS (stimolazione magnetica transcranica), consiste nella stimolazione magnetica di una specifica area corticale, interferendo con la sua funzione.

Elettrofisiologia, EEG: permette di individuare le tempistiche con cui avvengono i fenomeni. Sappiamo, per esempio, che i processi visivi sono più veloci, mentre i processi linguistici che sono più complessi cominciano dopo.

Metodologie animali: neurofisiologia (processi a livello elettrico sugli animali) ha dato molte informazioni su cosa fanno singole aree e anche singoli neuroni; psicologia comparata, studio del comportamento su specie animali e posso formulare ipotesi da convalidare sull'essere umano (sperimentazione psicofarmaci).

Neuro immagini funzionali: mostrano l'attività del cervello durante uno specifico compito, non immagini statiche come le neuro immagini classiche.

Metodi comportamentali

Esperimenti fatti in laboratorio, con computer. Le variabili dipendenti sono i tempi di reazione e l'accuratezza.

• TR (tempo di reazione): tempo più veloce, tempo minimo impiegato per un processo di rielaborazione.
• Tempo di risposta: il tempo che il soggetto usa per comprendere il compito.

La presenza di TR o tempo di risposta dipende dalla richiesta nel compito di svolgerlo il più velocemente possibile oppure no.

Metodo sottrattivo; elaborazione seriale: l'informazione passa da diversi livelli per essere elaborata, più sono più il tempo di risposta aumenta. Donders ideatore del metodo sottrattivo: risposta semplice = fase percettiva e fase motoria; risposta di discriminazione = fasi precedenti più tempo di confronto, dalla sottrazione tra tempo totale e tempo di risposta semplice si ha il tempo di discriminazione; discriminazione di risposte. Il metodo sottrattivo consiste nel togliere dal tempo complessivo del compito le variabili che non interessano.

Latenza = periodo che intercorre tra stimolo e risposta. Il termine viene utilizzato anche con paradigmi più complessi, per esempio risposta ritardata da un bip sonoro (rispondere quando si sente il bip). Detezione = consapevolezza dello stimolo.

• Accuratezza: risposte corrette sul totale (%); errori (cioè contrario delle risposte corrette) sono omissioni (risposta no quando la corretta è sì) o falsi allarmi (risposta sì quando la corretta è no). In particolare va considerata bene la tipologia di errori (omissioni e falsi positivi).

Al diminuire dei TR diminuisce l'accuratezza = trade-off. Accuratezza/TR (misura che tiene conto di tutti e due = efficiency score).

Esempio di studio delle rappresentazioni mentali (processo seriale): schiacciare tasto "uguali" se compaiono due vocali o due consonanti, schiacciare tasto "diverse" quando compaiono una viocale e una consonante; con identità fisica (AA) si ha una risposta molto veloce, con identità fonetica (Aa) non mi fermo allo stimolo visivo ma devo passare al piano fonetico e quindi serve più tempo per la risposta, con l'appartenenza categoriale (Ae/Bc) devo riconoscere che appartengono alla stessa categoria, perciò devo fare un ulteriore processo, se sono entrambe consonanti (per esempio Bc) i TR sono maggiori. Ciò mi fa capire che il processo di confronto è seriale, per arrivare a B devo necessariamente passare da A. Mentre nel processo in parallelo A e B funzionano indipendentemente, perciò è più veloce.

Sternberg: più lettere vengono presentate all'inizio, più aumenta il TR, di 40ms per ogni lettera presentata in più all'inizio.

Esempio di rappresentazioni mentali e elaborazione in parallelo: lo stimolo contiene A o E? TR migliori se la lettera è all'interno di una parola, piuttosto che se è in una non-parola. Il soggetto non riesce a non utilizzare l'informazione lessicale, anzi ne trae vantaggio. Quindi più processi in parallelo posso attivare più la risposta è veloce.

A volte, se i processi in parallelo danno risposte diverse, aumentano TR e aumentano gli errori. Effetto Stroop: non riesco a inibire la lettura dello stimolo e a trarne significato, che può interferire con la risposta corretta. Compito usato con pazienti cerebrolesi per studiare la loro capacità o meno di inibire la risposta e di selezionare la risposta corretta.

Presentazione tachistoscopica: ciò che viene presentato a destra del punto di fissazione arriva alla corteccia visiva sinistra e viceversa. Lo stimolo viene presentato molto velocemente da una parte o dall'altra e permette di vedere se un emisfero è più specializzato per una caratteristica dello stimolo. La differenza temporale anche se molto piccola perché gli emisferi comunicano, permette di ricavare informazioni. Bisogna presentare lo stimolo per un tempo minore di quello che occorre per spostare gli occhi verso di esso, ciò che tendiamo a fare.

Presentazione dicotica di stimoli acustici: l'orecchio sinistro ha un vantaggio per l'elaborazione di materiale non verbale, mentre l'orecchio destro e quindi in maggior parte l'emisfero sinistro ha preferenza di elaborazione per stimoli verbali.

Paradigma del doppio compito: al soggetto viene chiesto di svolgere il compito A e parallelamente il compito B. se nessuno dei due può essere svolto in modo automatico, il soggetto tenderà a deseguirli in successione sequenziale. Possono essere svolti invece in parallelo se richiedono le stesse funzioni. Usato come test neurologico, perché i pazienti con danni hanno una ridotta funzionalità globale, cioè non riescono ad eseguire i due compiti contemporaneamente.

Psicofisica: compiti di detezione, rilevazione della presenza di uno stimolo; metodo della scelta forzata tra due alternative; metodo dell'aggiustamento o dei limiti, ogni volta che si ha una risposta corretta abbasso la soglia e viceversa.

Metodi elettrofisiologici

EEG: registrazione dell'attività elettrica di tutto il cervello (senza differenziazione tra le varie parti) mediante elettrodi posti sulla superficie cranica.

ERP (Potenziale Evento Correlati): registra l'attività di zone più specifiche.

• Queste metodologie però non danno informazioni precise su piccole zone, perché la misurazione sullo scalpo si riferisce all'attività elettrica di tutto il cervello.
• EEG registra attività neurale spontanea, ERP registra attività neurale evocata da un compito.

I segnali registrati sono prodotti da potenziali postsinaptici, di grandi popolazioni di neuroni, perché il segnale che arriva in superficie è più debole. I segnali possono essere diversi (viene rilevato per esempio quando si chiudono gli occhi). Gli elettrodi sono applicati secondo un sistema internazionale: A = elettrodo di riferimento sul lobo dell'orecchio. L'analisi dell'EEG viene fatta sulla frequenza e l'ampiezza delle onde.

ERP: potenziali associati a specifici eventi sensoriali, percettivi cognitivi o motori. Per registrarli si usano più elettrodi e un sistema diverso di registrazione. Si individua il punto corrispondente all'inizio del compito, poi si fanno diverse misurazioni e se ne fa la media. In questo modo l'attività non sincronizzata viene appiattita, messa fuori uso. Riduzione del rapporto segnale/rumore. Segnale = ciò che mi interessa; rumore = il resto dell'attività cerebrale. Presentando per esempio uno stimolo sonoro, in un EEG non si nota la differenza di potenziale data dallo stimolo sonoro perché c'è molto rumore; se invece medio tra 100 tracciati con presentazione dello stimolo, trovo l'ERP.

Componenti dell'ERP: usando diverse scale temporali (100 ms, 10 ms, 2 ms) si nota che le onde sono composte da diversi picchi. Questa attività non c'entra con l'attività corticale, ma è una elaborazione del tronco dell'encefalo (perciò è di interesse fino ad un certo punto).

Due stimoli visivi diversi danno onde in parte simili: tuttavia ad un certo punto (circa N170) la differenza di ampiezza indica attivazione maggiore per uno stimolo (volto) che per un altro.

Durata: questa metodologia ha una grande risoluzione temporale, a differenza di quella spaziale. Perciò permette di correlare un fenomeno con la sua tempistica.

ERP: componenti esogene precoci (bottom-up), dati dalla presentazione dello stimolo sensoriale, anche se ricerche recenti suggeriscono una modulazione top-down. Componenti endogene, più tardive, frutto di un processo di elaborazione cognitiva dello stimolo, di alto livello, quindi non si possono osservare prima di un certo tempo.

• Esempio: N1 o N100 = indicatore di elaborazione primaria (per esempio detezione stimolo sensoriale); P1 o P100 (più precoce di N1) può essere indicatore di effetti precoci dell'attenzione; N2 indica per esempio l'elaborazione di un conflitto (per esempio compiti go-no go).

Localizzazione del dipolo: posso fare delle simulazioni spostando quella che penso sia la sorgente dell'onda, fino a ottenere un tracciato simile a quello che ho registrato (avrò così trovato il generatore del processo). In realtà soprattutto i processi più complessi, attivano diversi generatori, cioè reti neurali. Il processo di simulazione è quindi più difficile.

MEG: registrazione e analisi della distribuzione dei campi magnetici che accompagnano i potenziali elettrici cerebrali.

Il sonno

Il sonno è un comportamento proprio degli esseri viventi caratterizzato da uno stato di ridotta reattività e interazione con l'ambiente, prontamente reversibile (ciò che lo rende diverso da una anestesia o dal coma).

Prima si pensava al sonno come a un processo passivo: periodo di riposo, ristoro, favorito dalla bassa stimolazione. Grazie all'elettrofisiologia si è iniziato a pensarlo come processo attivo, prodotto dal susseguirsi di diversi fenomeni psicofisiologici secondo una sequenza.

Ipotesi sulla funzione del sonno: per riposo (fisico e mentale) ma ciò è in contrasto con la fase del sonno REM in cui il cervello è più attivo che nella veglia; per adattamento, dormiamo di notte per proteggerci dai pericoli, ma in realtà molti animali hanno il ciclo invertito (cioè escono di notte).

I delfini hanno sviluppato varianti del sonno più sofisticate del nostro. Alcune specie dormono in tempi diversi con i due emisferi. Altre specie hanno sviluppato momenti di microsleep che si ripetono fino a coprire molte ore della giornata.

Studi sulla deprivazione del sonno sui topolini: dopo giorni di privazione del sonno, nonostante l'assunzione di cibo, il peso continua a diminuire e il topolino muore.

Il sonno è diviso in due macrofasi individuate grazie all'EEG: il sonno REM (Rapid Eye Movement) e non-REM. Durante il sonno non-REM il corpo può muoversi e il cervello è inattivo. Nel sonno REM invece il cervello è molto attivo, ma il corpo non può muoversi. Se si sveglia il soggetto in questa fase egli riferisce sogni con immagini molto vivide.

Nella veglia EEG alta frequenza e bassa ampiezza (= sonno REM). Sonno non-REM EEG bassa frequenza e alta ampiezza.

I sogni hanno una latenza molto ridotta nella memoria, decadono quasi subito se non vengono raccontati, ricordati. Il 75-95% dei soggetti svegliati durante il sonno REM (rilevato con EEG) riferisce che stava sognando.

Ipotesi dell'attivazione-sintesi: uno dei fattori che genera la fase REM è l'azione di neuromodulatori acetil-colinergici a livello del ponte, rilevata anche dagli EEG. Si attivano così casualmente diverse aree corticali e si ipotizza che il sogno derivi dalla sintesi della stimolazione di queste aree.

Il sonno REM si ha solo nei mammiferi e negli uccelli, non nei rettili. Il sonno REM è necessario alla maturazione cerebrale. Durante il sonno si può avere la simulazione di forme di comportamento specie specifici (esempio del gatto). Questa sembra una spiegazione del fatto che il sonno REM è maggiore nelle prime fasi di sviluppo. Apparentemente la privazione della fase REM non porta disturbi psicologici. Dopo la privazione vi è un recupero con fasi REM di durata maggiore.

Il sonno, in particolare la fase REM, è in rapporto al consolidamento delle tracce mnestiche.