Psicologia fisiologica

Psicobiologia

La psicobiologia si occupa di comprendere i rapporti tra comportamento, processi cognitivi e cervello, integrando i punti di vista biologico, fisiologico e psicologico. Uno dei motivi che ha frenato la possibilità di comprendere l’importanza del cervello come base del comportamento umano era la mancanza di mezzi da un punto di vista scientifico. Da pochi secoli è stato introdotto il metodo sperimentale.

Ipotesi storiche sulle funzioni cerebrali

Molti filosofi classici fecero le loro ipotesi sulle funzioni cerebrali:

• Aristotele: pensava che il cuore fosse la sede della coscienza e del pensiero, e che il cervello servisse a raffreddare il sangue. Altri localizzarono la sede dell’anima nel quarto ventricolo.
• Galeno: aveva ipotizzato l’esistenza della rete mirabile, una rete dove lo spirito veniva immagazzinato nei ventricoli e fluiva attraverso i nervi cranici verso i centri motori e sensoriali.
• Andrea Vesalio: con il suo libro “De humani corporis fabrica” descrisse minuziosamente il corpo umano in maniera anatomica, compreso il cervello.
• Leonardo Da Vinci: fu il primo scienziato a disegnare i ventricoli, e fu il primo a rendersi conto dell’importanza del processo di osservazione, manipolazione e misurazione.

Contributi di René Descartes

Cartesio pubblicò "De Homine" nel 1662. Pensava che la sede dell’anima fosse all’interno della ghiandola pineale. Cartesio introdusse:

• Una visione di tipo meccanicistica del cervello.
• Il dualismo mente-corpo: differenziazione tra corpo e spirito per dividere ciò che poteva essere studiato e ciò che non poteva essere studiato. Ciò permise a questi scienziati di poter studiare il corpo, ma è diventato un ostacolo per le neuroscienze.
• La prima spiegazione sui riflessi senso-motori.

Scoperte di Luigi Galvani

Luigi Galvani fu professore di ostetricia. Riuscì a muovere i muscoli di una rana attraverso il passaggio di una piccola corrente elettrica, perciò comprese che la contrazione dei muscoli ha a che fare con la corrente. Riscontrò elettricità nei nervi di rana, che non vennero considerati più tubi.

Charles Bell e François Magendie

Scoprirono che i nervi hanno fibre motorie e fibre sensitive. Perciò si pensò a una radice dorsale, radice di entrata (input), e una radice ventrale, radice di uscita (output).

Franz Joseph Gall e la frenologia

Franz Joseph Gall fondò la frenologia agli inizi dell’800. La frenologia è una disciplina scientifica secondo la quale ogni singola capacità dell’essere umano dipende dall’attività di aree cerebrali precisamente localizzate. Si pensava che un maggior uso di un’area equivalesse a una maggiore grandezza di quell’area, e perciò si potevano notare dei rigonfiamenti nella scatola cranica. Questo tipo di disciplina persiste ancora oggi, ma sappiamo che è l’intero cervello ad essere attivo, e si tratta di una localizzazione dei picchi di attività nelle diverse aree, perciò non si attiva una sola area quando si svolge una determinata attività.

Pierre Flourens e la critica alla frenologia

Pierre Flourens era un critico accanito della frenologia. Fece studi di lesione su modelli animali, soprattutto uccelli, che dimostrarono che lesioni in particolari aree del cervello non causano deficit di comportamenti specifici. Sviluppò la teoria olistica delle funzioni cerebrali, per cui il cervello è tutto uguale, e tutte le regioni cerebrali partecipano equamente a tutte le funzioni.

John Hughlings Jackson

John Hughlings Jackson fu un neurologo che si occupò di epilessie. Era un localizzazionista, ciò vuol dire che aveva sviluppato la convinzione che le funzioni cerebrali fossero localizzate. Propose un’organizzazione topografica della corteccia, in particolare della corteccia motoria, perché studiò dei pazienti con crisi epilettiche di tipo motorio nei quali si verificava una sequenza di movimenti, e pensò che lo spostamento della corrente all’interno della corteccia provocava questi movimenti.

Paul Broca e l'area di Broca

Paul Broca era un anatomista che descrisse il caso di “Tan”, un suo paziente che diceva solo questa parola. Scoprì la causa di questa disfunzione solo quando il paziente morì. Si trattò di una lesione nell’emisfero sinistro, in un’area chiamata oggi area di Broca. Anche Wernicke scoprì un’area del linguaggio nell’emisfero sinistro, oggi chiamata area di Wernicke.

Gustav Fritsch e Eduard Hitzig

Stimolarono elettricamente il cervello del cane in modo da produrre specifici movimenti. Pensarono che diversi neuroni fossero organizzati in maniera differente nelle varie aree.

Brodmann e la citoarchitettura

Tramite la colorazione di Nissl, Brodmann riuscì a fare una mappa atomica della corteccia, composta da 52 aree in base a struttura e organizzazione cellulare. Questa disciplina fu chiamata citoarchitettura.

Wilder Penfield e l'homunculus sensoriale

Con i suoi studi a cervello esposto, Wilder Penfield stimolò specifiche aree con la punta di un elettrodo, registrando le reazioni del paziente, così da localizzare le varie attività con dei numeri. Questi studi sono stati fondamentali per descrivere l’homunculus sensoriale, ovvero stimolando diverse aree si tocca la sensibilità di certe parti del corpo. Le aree più grandi rappresentate sono quelle più sensibili (volto, labbra, mani).

Camillo Golgi e la teoria del sincizio

Camillo Golgi utilizzò dei metodi di colorazione con l’argento per identificare i singoli neuroni (dendriti, soma, assoni). Egli pensava che i neuroni formassero un sincizio, ovvero una massa di tessuto i cui elementi avrebbero in comune il citoplasma.

Santiago Ramón y Cajal e la dottrina del neurone

Santiago Ramón y Cajal introdusse la dottrina del neurone, poiché fu lui a dire che il neurone è una struttura unitario, unidirezionale, e che la trasmissione elettrica nel neurone è ovvero dai dendriti all’apice terminale dell’assone.

Purkinje e la cellula di Purkinje

Purkinje fu il primo a descrivere la struttura di una cellula nervosa, oggi chiamata cellula di Purkinje, che si trova all’interno del cervelletto. Inventò lo stroboscopio e il microtomo. Descrisse vari fenomeni visivi fondamentali.

Helmholtz e la velocità di conduzione nervosa

Helmholtz fu il primo a suggerire l’uso degli invertebrati come modello dei meccanismi cerebrali dei vertebrati. Misurò per primo la velocità di conduzione nervosa e dimostrò che si andava non oltre 28 m/sec. Contributi fondamentali in fisica, medicina e psicologia (teoria della visione dei colori).

Hebb e le regole hebbiane di apprendimento

“The Organization of Behavior” di Hebb fu la prima teoria completa che spiega in che modo l’attività cerebrale può produrre fenomeni complessi come percezioni, pensieri, emozioni, ricordi. Con questo testo, Hebb ha fondato l’inizio della psicobiologia e delle neuroscienze. Propose delle regole, oggi chiamate regole hebbiane di apprendimento:

• La prima ipotesi è che i neuroni corticali rafforzino le loro connessioni quando risultano con frequenza attivi contemporaneamente. Questo principio di apprendimento associativo sembra essere valido per la maggioranza dei neuroni corticali.
• La seconda ipotesi è che la corteccia sia un’enorme memoria associativa in cui il rafforzamento delle sinapsi abbia luogo non solo tra neuroni vicini, ma anche tra neuroni in aree corticali distanti. Questa ipotesi trae sostegno dagli studi neuroanatomici che evidenziano percorsi cortico-corticali tra molte aree della corteccia.
• La terza ipotesi è che la contemporanea e frequente attivazione di un gruppo di neuroni che dà luogo al rafforzamento sintetico ha conseguenze funzionali importanti. I neuroni fortemente connessi probabilmente agiscono insieme, come un’unità funzionale. Se vengono attivati solo alcuni dei neuroni, si attiverà l’intero gruppo, a causa delle forti connessioni tra i membri del gruppo stesso. Se l’insieme è attivo, i suoi neuroni sono attivi simultaneamente, o mostrano, per es., schemi di funzionamento sincronizzati in modo preciso. Gli insiemi hebbiani di cellule si possono definire come unità funzionali composte da molti neuroni che formano una rete associativa, la corteccia, come risultato di una frequente attività neuronale simultanea che causa un rafforzamento sinaptico.

Disciplina della psicobiologia

La psicobiologia è una disciplina caratterizzata da una forte interdisciplinarità. Alcune delle discipline delle neuroscienze particolarmente rilevanti per la psicobiologia sono: neuroanatomia, neurochimica, neuroendocrinologia, neuropatologia, neurofarmacologia, neurofisiologia.

Esperimenti in psicobiologia

In un tipico esperimento di psicobiologia si ha la possibilità di studiare o soggetti umani o soggetti non umani. Si studia su soggetti non umani per i seguenti motivi:

• Continuità evoluzionistica del cervello: hanno il cervello simile a quello umano.
• Maggiore semplicità del comportamento e cervello.
• Approccio comparativo: confronto di comportamenti tra diverse specie.
• Etica: alcuni esperimenti non possono essere condotti sugli umani. Alcune volte si conducono esperimenti su specie particolari per i seguenti motivi:
  • Caratteristiche peculiari (es. i gufi hanno un sistema uditivo unico).
  • Convenienza (economica).
  • Unicità (di alcuni animali, come ad es. la iena maculata).
  • Confronto (tra specie simili con comportamenti diversi o specie diverse con comportamenti simili).
  • Conservazione (animali rari).
  • Importanza economica (animali da allevamento).
  • Cura di malattie (alcuni animali hanno malattie identiche a quelle umane, come i cani sviluppano l’epilessia o la narcolessia).

Tipi di studi in psicobiologia

• Studi sperimentali.
• Studi quasi sperimentali: si selezionano i soggetti dello studio esposti alle condizioni di interesse nel mondo reale (ad es. alcolisti).
• Casi di studio (o casi singoli): casi eccezionali, come sindromi uniche dovute a lesioni in una determinata parte del cervello. Limite: generalizzabilità, ovvero il grado con cui i risultati possono essere applicati ad altri casi.

La maggior parte degli esperimenti di tipo psicobiologico sono studi sperimentali, che applicano quindi il metodo scientifico. Gli studi sperimentali sono confronti tra gruppi/soggetti.

• Variabile indipendente (manipolata),
• Variabile dipendente (misurata) e una variabile confondente (da controllare).

Il presupposto di questo tipo di studi è che i gruppi siano uguali in partenza. In un esperimento scientifico vi è una manipolazione della variabile indipendente e si misura l’effetto di questa manipolazione sulla variabile dipendente.

Un esperimento condotto da Lester Gorzalka e illustra bene come prevenire la presenza di variabili confondenti utilizzando un adeguato disegno sperimentale. Lo scopo di questo esperimento era la dimostrazione dell’effetto Coolidge. È il fenomeno in virtù del quale un maschio incapace di continuare a copulare con una femmina riesce spesso a ricominciare ad accoppiarsi con una nuova partner. Secondo i due ricercatori, la confusione derivava dal fatto che i maschi della maggior parte dei mammiferi raggiungono uno stato di affaticamento sessuale più rapidamente rispetto alle femmine. Di conseguenza, i tentativi di dimostrare l’effetto Coolidge nelle femmine risultano quasi sempre confusi dall’affaticamento dei maschi. Idearono una procedura ingegnosa per controllare questa variabile confondente. Contemporaneamente all’accoppiamento del soggetto femminile con un maschio familiare, l’altro maschio da impiegare nell’esperimento (maschio non familiare) veniva fatto accoppiare con un’altra femmina. In seguito, entrambi i maschi venivano lasciati riposare mentre la femmina si accoppiava con un terzo maschio. Infine, il soggetto femmina veniva testato con il maschio familiare o con quello non familiare. La variabile dipendente era rappresentata dal periodo di tempo lordosi durante il quale la femmina mostrava durante ogni test. Durante il terzo test le femmine rispondevano più vigorosamente ai maschi non familiari rispetto ai maschi familiari.

Tipi di ricerca

• Ricerca pura: è alla base di tutto, ci consente di sapere come funzionano i meccanismi di base. Viene condotta esclusivamente allo scopo di acquisire conoscenze. Diventa spesso oggetto della ricerca traslazionale, ossia la ricerca che trasla le scoperte della ricerca pura in applicazioni utili per il genere umano.
• Ricerca applicata: utilizza le conoscenze della ricerca pura e le applica. Non può esistere senza la ricerca pura. È intesa ad apportare alcuni benefici diretti al genere umano.

Livelli di ricerca psicobiologica

• Livello sociale: individui che agiscono in un contesto sociale.
• Livello di organi: cervello, midollo.
• Livello di sistema nervoso.

Il metodo scientifico

Il metodo scientifico è:

• Razionale.
• Rigoroso: segue degli step che non si possono saltare.
• Riproducibile: chiunque deve essere in grado di rifare lo stesso identico esperimento.

La spiegazione scientifica

• Riduzione: modello meccanicistico, posso scomporre il mio oggetto di analisi.
• Induzione: stabilire una legge universale partendo da casi particolari.
• Generalizzazione: va di pari passo con l’induzione.
• Deduzione: si parte da postulati e principi primi e, attraverso una serie di rigorose concatenazioni logiche, si procede verso determinazioni più specifiche.

Il metodo empirico utilizzato dagli psicobiologi per studiare i fenomeni non osservabili viene chiamato deduzione scientifica. Gli scienziati misurano attentamente eventi chiave osservabili e utilizzano queste misure come base per dedurre in maniera logica la natura degli eventi che non possono osservare. Lo psicobiologo raccoglie attentamente misure di comportamento e attività nervosa dalle quali dedurre la natura dei processi nervosi che regolano il comportamento.

Cinque prospettive di ricerca applicabili allo studio di tre comportamenti

• Descrizione: strutturale/funzionale.
• Comparato/evoluzionistico.
• Sviluppo.
• Meccanismi.
• Applicazioni.

Le sei branche della psicobiologia

• Psicologia fisiologica: studio dei meccanismi nervosi del comportamento attraverso manipolazione del sistema nervoso, manipolazione di variabili fisiologiche, misurazione del comportamento, ricerca pura, modelli animali.
• Psicofisiologia: relazione tra attività fisiologica e processi psicologici attraverso manipolazioni di variabili comportamentali, misurazioni di variabili fisiologiche, pazienti umani (metodi non invasivi), studi sperimentali, ricerca pura, raramente applicata.
• Psicofarmacologia: manipolazione di attività nervosa e comportamento attraverso i farmaci. Include ricerca mista, applicata e pura, modelli animali/uomo.
• Neuropsicologia: effetti psicologici/comportamentali del danno cerebrale su pazienti umani, casi singoli di studio o studi quasi sperimentali, ricerca applicata.
• Neuroscienze cognitive: basi nervose della cognizione, studi su pazienti umani con metodi non invasivi, neuroimaging funzionale, interdisciplinarità poiché necessita di molte conoscenze.
• Psicologia comparata: studio dell’evoluzione, della genetica e dell’adattività del comportamento attraverso il metodo comparativo. Confronto comportamento in specie diverse, laboratorio/ambiente naturale (etologia), modelli animali.

Psicologia evoluzionistica: comprensione del comportamento in base alle origini evoluzionistiche.

Genetica del comportamento: influenze genetiche sul comportamento. Nessun approccio è perfetto. Data la complessità del cervello e del comportamento, difficilmente un problema è risolto da un solo esperimento. È necessario impiegare diversi approcci per lo studio dello stesso problema. I punti di forza di un approccio compensano le debolezze degli altri. Questo approccio combinato si definisce operazioni convergenti.

Pensiero critico

Il pensiero critico (anche sulle affermazioni della psicobiologia) è il processo con cui vengono riconosciuti i punti deboli presenti in idee esistenti e nelle evidenze su cui si basano. L’identificazione dei punti di debolezza di convinzioni esistenti è uno dei maggiori stimoli che inducono gli scienziati ad adottare nuovi approcci creativi. Per riconoscere i punti deboli spesso basta il buon senso, non è necessario essere degli esperti.

Il primo passo nella valutazione della validità di qualsiasi affermazione scientifica consiste nel determinare se tale affermazione e la ricerca su cui si basa siano state pubblicate su una rivista scientifica di impatto rispettabile.