Riassunto + appunti integrati di neuropsicologia

Neuropsicologia cognitiva

Introduzione

Neuropsicologia è una disciplina scientifica che studia i deficit cognitivi ed emotivo-motivazionali associati a lesioni o disfunzioni del sistema nervoso centrale. Ha due scopi:

• Euristico: studio dei correlati neurali delle funzioni mentali (soggetti normali) → neuroscienze
• Clinico: diagnosi e riabilitazione di tali deficit

La neuropsicologia può essere definita come:

• Disciplina scientifica che ha come proprio oggetto di analisi le funzioni cognitive e affettive in soggetti con deficit causati da lesioni o malfunzionamento del Sistema Nervoso Centrale e Periferico (neuropsicologia clinica) o in soggetti sani (neuropsicologia sperimentale).

Essa nasce dal connubio dell’approccio clinico e sperimentale. È una scienza interdisciplinare che trae le sue origini dall’integrazione delle conoscenze provenienti dalla neurologia e dalla psicologia. Per indagare la relazione tra le funzioni mentali e la loro base cerebrale si avvale dei contributi di diverse discipline quali: neuroradiologia, medicina nucleare ed elettrofisiologia.

Scoperte scientifiche

La moderna neuropsicologia si è evoluta storicamente nel corso dei secoli attraverso una costellazione di scoperte che hanno incluso:

• Studi basati sulla struttura anatomica (come le ricerche di Gall in ambito frenologico)
• Studi sulle proprietà funzionali (come nella mappatura cerebrale di Broadmann) del cervello
• Studi sulle proprietà elettriche della corteccia cerebrale (come le indagini di Penfield sull’eccitabilità corticale e i lavori seminali di Galvani)

È sorprendente scoprire come l’attività cerebrale, oggi monitorata e presentata mediante il ricorso a immagini a colori e tridimensionali, era considerata in passato meno importante di altre funzioni fisiologiche nel creare e nell’elaborare pensieri e azioni.

Illustri medici e filosofi nell’antichità svilupparono diverse ipotesi circa il ruolo del cervello, passando da un preponderante approccio cardiocentrico, all’approccio cefalocentrico vero e proprio.

Approccio cardiocentrico e cefalocentrico

Approccio cardiocentrico: Focus sul cuore come organo cruciale per le sensazioni, i pensieri e il comportamento. Illustri sostenitori: Aristotele.

Approccio cefalocentrico: Focus sul cervello come organo cruciale per le sensazioni, i pensieri e il comportamento. Illustri sostenitori: Ippocrate, Galeno.

Si possono, però, individuare diversi filoni storici interni al cefalocentrismo. Tra essi:

• Teorie localizzazioniste relative ai ventricoli (I - XIV sec d.C.)
• Prime idee localizzazioniste di Descartes (XVI - XVII sec d.C.)
• Teorie fondate sull’organizzazione della neocorteccia (XVII – XVIII sec d.C.)

Ipotesi localizzazionista

Le diverse facoltà mentali hanno sede in diverse parti del cervello:

• Franz-Joseph Gall (1757-1828) - Frenologia: Suppone vi sia una correlazione tra lo sviluppo di una facoltà, il volume della corteccia cerebrale che la supporta e la bozza ossea nella scatola cranica soprastante.
• Korbinian Broadmann (1868-1918) - Citoarchitettonica: Analizza l’organizzazione cellulare della corteccia ponendo in evidenza l’esistenza di tipi cellulari differenti in regioni diverse del cervello.
• Camillo Golgi (1843-1926): Sviluppa una colorazione che consente la visualizzazione dei singoli neuroni al microscopio.
• Santiago Ramón y Cayal (1852-1934): Usando la colorazione di Golgi scopre che i neuroni sono entità discrete e che la trasmissione dei segnali nervosi avviene dai dendriti verso l’apice terminale dell’assone.
• Johannes Evangelista Purkinje (1787-1869): Descrive per la prima volta la struttura di una cellula nervosa.

Correlazione anatomo-clinica

La presenza di un'«associazione» tra un disordine comportamentale (l'alterazione di una particolare funzione) e la lesione di una parte del cervello consente l'inferenza che la base neurale di quella funzione è localizzata in quell'area cerebrale.

• Jean-Baptiste Bouillaud (1796-1881): Attraverso lo studio di pazienti cerebrolesi, suggerisce che il linguaggio è localizzato nei lobi frontali (1825).
• Paul Broca (1824-1880): Descrivendo il caso del paziente “Tan”, afferma che il linguaggio articolato è localizzato nella parte ventrale della terza circonvoluzione frontale dell’emisfero sinistro (1861).

XX-XXI sec: Nuove scoperte e nuove tecniche; rapido progresso della disciplina neuropsicologica; nuove possibilità di studio per l’esplorazione dell’attività del cervello e per la verifica dei modelli funzionali derivati da studi clinici.

• 1929: Prima registrazione dell’attività elettrica cerebrale nell’uomo
• 1952: Premio Nobel per lo sviluppo della RM
• Anni '80: Sviluppo della PET e delle applicazioni DTI

Modelli dell’attività mentale

Nel periodo classico della neuropsicologia (1861-1920), le funzioni mentali sono rappresentate tramite modelli “centri-e-connessioni”.

• Centri: Rappresentazioni localizzate in regioni specifiche della corteccia cerebrale (sostanza grigia).
• Connessioni: Fasci di sostanza bianca che collegano i centri, consentendo il trasferimento di informazione e la sua ricodificazione da un formato a un altro.

I modelli dell'attività mentale sono:

• Basati sul cervello: Ogni centro-connessione è localizzato in una struttura cerebrale specifica.
• Non basati sul cervello: Non vi è corrispondenza tra centri-connessioni e le strutture cerebrali.
• Misti: Alcuni centri sono localizzati in determinate strutture, mentre altri non hanno una sede specifica.

Neuropsicologia classica (1861-1920)

Studi di singoli pazienti interessanti per la peculiarità e selettività del sintomo (casi positivi), descritti “clinicamente” attraverso l’osservazione, senza:

• Utilizzare test standardizzati
• Analisi statistica
• Gruppo di soggetti “normali” di controllo
• Tener conto di casi “negativi”

Accertamento della sede ed estensione della lesione cerebrale: esame anatomo-patologico post-mortem.

Critiche alla neuropsicologia classica

L’osservazione “clinica” è:

• Non quantitativa
• Non analizzabile statisticamente
• Non standardizzata (test psicometrici)
• Non replicabile

Studi di gruppo (a partire dal 1950)

• Ricerche su vaste casistiche di pazienti, selezionate per il lato della lesione cerebrale o altri parametri generali
• Utilizzo di test quantitativi e standardizzati (psicometria)
• Dati analizzati statisticamente (confronto con un gruppo di controllo)

Critiche agli studi di gruppo (1970)

• I dati medi oscurano differenze tra singoli pazienti
• I criteri classificatori “di ingresso” nello studio non garantiscono sull’“uscita”
• Il sistema cognitivo è troppo complesso (ha molte componenti): è molto probabile che ciascun paziente abbia un deficit diverso dall’altro

Neuropsicologia cognitiva (a partire dal 1970)

Solo casi singoli?

• Ricerca effettuata su singoli pazienti o su gruppi di pazienti, con attenzione per i comportamenti discrepanti rispetto alla media
• Utilizzo di test tarati e standardizzati
• Confronto della prestazione del paziente con i soggetti di controllo
• Correlazione anatomo-clinica tramite metodi di neuroimmagine strutturale e funzionale

Presupposti della neuropsicologia cognitiva

Modularità: l'architettura dei processi mentali umani costituita da componenti distinte (moduli).

Corrispondenza: c’è una relazione tra l'organizzazione funzionale della mente e quella neurologica del cervello.

Costanza: la prestazione di un paziente cerebroleso rispecchia l'attività dell'insieme delle componenti del suo sistema cognitivo, meno quella/e danneggiata/e dalla lesione cerebrale.

Il concetto di modularità

Ogni funzione complessa può essere scomposta in una serie di processi di base che svolgono ciascuno una funzione specializzata e indipendente dalle altre (Marr, 1976).

Le unità funzionali (moduli) hanno la forma di meccanismi computazionali geneticamente determinati che si attivano in relazione a specifiche forme di rappresentazione e individuano distinte disposizioni neurali (Fodor, 1990).

• Modularità forte: sostiene l’esistenza di sottosistemi funzionali isolabili sul piano anatomico, in grado di funzionare indipendentemente l’uno dall’altro, anche se non allo stesso livello di efficienza della condizione di interazione (modularità dei processi periferici, ma non di quelli centrali).
• Modularità debole: considerando la complessità dell’architettura cerebrale sottostante alle diverse funzioni cognitive sviluppa un quadro di lettura comprendente i livelli alti e bassi della struttura cognitiva (modularità dei processi sia periferici che centrali).
• Modularità rappresentazionale: esprime la specificità di dominio dei processi mentali sulla base di meccanismi integrativi e inferenziali (modularità dei processi rappresentazionali).

Il concetto di sindrome

Sindrome: associazione sistematica e ricorrente di sintomi e segni della funzione alterata, collegati da fattori anatomici, fisiologici, biochimici, genetici.

• Sindrome anatomica ("debole"), basata sul cervello, associazioni di deficit dovute a prossimità della localizzazione cerebrale delle funzioni lese. Deficit possono sussistere l’uno senza l’altro.
• Sindrome funzionale ("forte"), non basata su cervello, determinata dall’associazione di più deficit a causa di un solo meccanismo. Deficit sempre associati.
• Sindrome anatomo-funzionale ("forte"), basata su cervello, integra prossimità cerebrale delle funzioni e associazione di deficit di due funzioni.

Dissociazioni

Dissociazioni dell’indipendenza tra funzioni basata sul concetto di dissociazione tra deficit.

Dissociazione semplice: P svolge bene B, male A. Se la prestazione B rispecchia fB e A Fa allora fA è indipendente da Fb. La dissociazione semplice è spiegabile anche in termini di difficoltà dei due compiti (diverse curve prestazioni/risorse), che riflettono un’unica funzione, anziché come indicatore di indipendenza funzionale tra le due funzioni.

Dissociazione doppia: P₁ svolge bene A, male B. P₂ svolge bene B e male A. Se la prestazione in B rispecchia la funzione Fb e quella in A Fa, allora Fa è indipendente da Fb.

Dissociazione doppia nella forma forte (A), nella forma debole (B).

Sviluppi attuali

Settore di ricerca interdisciplinare sviluppatosi a partire dagli anni ’90, interessato a comprendere quali siano i meccanismi neurali alla base delle attività cognitive più complesse. Nasce dall’incontro tra:

• Psicologia sperimentale - studio del comportamento umano attraverso metodiche di tipo sperimentale.
• Neuroscienze di base - studio dei processi nervosi a livello cellulare.

Livelli di analisi delle neuroscienze

In che modo l’attività neurale del cervello genera la mente?

David Marr (1945-1980) - Computazione neurale:

Integra i risultati provenienti dalla psicologia, dall’intelligenza artificiale e dalla neurofisiologia in un nuovo modello di elaborazione delle informazioni visive. Postula l’esistenza di una gerarchia di livelli funzionali di analisi e spiegazione della computazione neurale:

• In relazione al “che cosa” viene computato
• In relazione al “come” viene eseguita la computazione

I due livelli sarebbero correlati al livello dell’implementazione neurale.

Critiche alla teoria computazionale

• Distinzione troppo vaga tra i diversi livelli computazionali
• Esistenza di numerose tipologie neuronali caratterizzate da specifiche proprietà, non un’unica tipologia
• Necessità di riflettere la biologia reale del sistema nervoso tenendo conto dei vincoli delle modalità reali di funzionamento del cervello

Le neuroscienze cognitive oggi

La formulazione di vaste generalizzazioni sul funzionamento del sistema nervoso tiene conto dei limiti ricavati dai dati di origine neurofisiologica e neuroanatomica neuroimmagine (brain imaging). Il rapido sviluppo delle tecniche sperimentali permette di indagare questioni propriamente cognitive anche dalla prospettiva, estremamente concreta, del loro substrato neurale.

Parole chiave

1. Localizzazionismo
2. Frenologia
3. Citoarchitettonica
4. Correlazione anatomo-funzionale
5. Neuropsicologia cognitiva
6. Modularità
7. Associazione/Dissociazione
8. Sindrome
9. Computazione neurale
10. Neuroscienze cognitive

Metodi e strumenti di analisi della neuropsicologia

Metodi di analisi della neuropsicologia cognitiva

Metodi sperimentali e clinici

Presupposti comuni ai due metodi:

• Decomposizione dei processi in meccanismi/operazioni cognitive singole (modularità)
• Processi sostanziabili in sistemi corticali
• Invarianza di sistemi corticali coinvolti a fronte di deficit

Studi su caso singolo

Consentono di esplorare in modo diretto e approfondito particolari condizioni deficitarie dipendenti da lesioni cerebrali localizzate. Utili in particolare nello studio di deficit relativi a funzioni complesse per le quali non esistono modelli consolidati dei meccanismi di funzionamento e delle aree corticali coinvolte.

Studi su gruppi di soggetti

Prevedono il confronto tra soggetti sani e cerebrolesi utilizzando metodi quantitativi (test psicometrici) che consentono un'adeguata analisi di tipo statistico. Utili nell’analisi funzionale delle strutture cerebrali poiché permettono di identificare regioni di sovrapposizione tra le lesioni.

Criteri di creazione dei gruppi

• Consonanza della sintomatologia presente nei soggetti
• Sede della lesione cerebrale

Criticità

• Reale omogeneità strutturale del danno cerebrale?
• Reale omogeneità dei sistemi cognitivi implicati per gruppi con deficit omologhi?
• Generalizzabilità dei risultati all’intera popolazione?

Rappresentazione dell’estensione delle lesioni nella corteccia frontale sinistra in una serie di pazienti. Ogni fila rappresenta un diverso paziente; da sinistra verso destra, le sezioni trasversali risalgono dalle regioni inferiori a quelle superiori del cervello (secondo lo schema visibile nell’angolo in alto a sinistra). L’ultima fila in basso mostra, in forma composta, l’estensione della lesione per l’intero gruppo.

Effetti a distanza di una lesione cerebrale focale

Diaschisi: Una lesione che coinvolge una determinata area cerebrale può provocare un difetto di elaborazione in una funzione connessa ad un circuito anatomicamente distante dalla zona danneggiata. La precisazione a livello neurofisiologico di questo concetto è stata possibile grazie all’impiego di tecniche dinamiche di neuroimmagine che permettono di visualizzare le variazioni metaboliche all’interno delle regioni cerebrali.

Indici di misura

Nel definire le tipologie di indici di misura in neuropsicologia occorre tenere conto di un doppio asse categoriale:

Natura degli indici

• Osservativa/comportamentale
• Psicofisiologica/neurobiologica

Modalità di rilevazione

• Diretta (es. visualizzazione in vivo di un danno cerebrale)
• Indiretta (es. conduttanza cutanea)

Principali tipologie di indici

Indici psicometrici (batterie testistiche, self-report)

Derivanti dalla somministrazione di batterie testistiche e scale di self-report. Applicabili sia su campioni di soggetti normali che con deficit specifici.

Batterie testistiche consentono di:

• Definire il grado generale di funzionamento delle singole funzioni
• Valutare la presenza e l’ampiezza di un deficit
• Verificare la capacità del soggetto di fare fronte al deficit mediante strategie compensative delle funzioni danneggiate

Necessità di integrazione tra le misure psicometriche con misure di diversa natura.

Misure di self-report

• Verbal reports: resoconti verbali dei soggetti in concomitanza all’esecuzione di un compito.
• Questionari di self-report: questionari di autovalutazione in senso più specifico.

Indici osservativi (tempi di risposta, discriminativi)

Basati sulla rilevazione delle occorrenze (frequenze) con cui si verifica un certo comportamento sulla base della creazione di categorie di osservazione esaustive; rilevati perlopiù in contesti sperimentali.

Finalizzati a individuare le modalità di risposta di un soggetto a particolari condizioni sperimentali. Forniscono informazioni circa il funzionamento dei meccanismi cognitivi sottostanti durante il decorso del processo stesso.

Tempi di risposta (TR)

• Dati di tipo cronometrico relativi al tempo necessario ai soggetti per produrre una risposta in relazione ad uno specifico compito sperimentale
• Utilizzati generalmente come misura indiretta della difficoltà del compito
• Più sensibili rispetto ad altre misure indirette, consentono di rappresentare in modo peculiare la presenza di processi qualitativi