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Metodi di ricerca nelle neuroscienze cognitive

Le neuroscienze cognitive si avvalgono dell’utilizzo di metodiche di misurazione dell’attività del cervello. Come funziona la mente nel cervello. Quando parliamo di una tecnica dobbiamo sempre ricordarci tre aspetti:

Risultati delle tecniche

• Risoluzione spaziale: La precisione con cui una certa tecnica individua la localizzazione a livello cerebrale dell’oggetto d’analisi. È la capacità di distinguere singoli elementi tra loro ravvicinati spazialmente.
• Risoluzione temporale: La precisione con cui una certa tecnica mi descrive una modificazione nel tempo di un fenomeno fisiologico che riguarda appunto il cervello. È il tempo minimo necessario per registrare un fenomeno che si sta osservando.
• Invasività: Qualunque cosa che comporti sofferenza o fastidio o danni anche minimi.

Ablazioni, lesioni e resezioni

È una tecnica che consente di individuare con certezza le funzioni di una regione negli animali. Le lesioni possono essere:

• Indotte: Sono indotte su animali per osservare degli effetti oppure su essere umano a scopo terapeutico. Invasività: non è una tecnica estremamente invasiva. Risoluzione temporale: mediocre, perché ci sono problemi legati all’operazione e al recupero, perché un animale o essere umano operato è anestetizzato e deve guarire dalla ferita e questo richiede settimane. Inoltre, il cervello cerca di sopperire al danno e quindi modifica la funzionalità. Risoluzione spaziale: mediocre perché non possiamo togliere un singolo neurone e se lo facessimo non avremmo né curato la persona né fatto l’esperimento che volevamo fare.

Esempio: studio in cui viene presentato il caso di un paziente clinico che non riusciva in alcun modo ad assumere del cibo, quindi questo portava a una situazione molto critica per la sua sopravvivenza. Sono quindi stati fatti esperimenti su animali:

1. È stata simulata una lesione ipotalamica in un gatto. Il gatto non è più in grado di provare il senso di sazietà. Si è scoperto che l’ipotalamo elabora le informazioni che provengono da tutti i sensori che elaborano tutte le sostanze nutrienti. Quando queste sostanze nutrienti sono in eccesso, non abbiamo più fame. Quindi se io ho una lesione al centro della sazietà (ipotalamo) non ho più il senso di sazietà.
2. È stata simulata una lesione ai nuclei laterali dell’ipotalamo in un gatto. Il gatto non ha più il centro della fame: quando noi abbiamo fame è l’ipotalamo a dirci che dobbiamo mangiare. Si è scoperto quindi che il paziente aveva un tumore nel nucleo laterale dell’ipotalamo.

Spontanee: Sono dovute a traumi, malattie neurologiche ecc. La disciplina di osservazione e studio di pazienti con lesioni spontanee è la neuropsicologia. La neuropsicologia clinica è lo studio di gruppi di pazienti con lesioni focali. La risoluzione temporale di questa tecnica è bassa; la risoluzione spaziale è mediocre. È importante che ci sia una lesione focale, piccola e localizzata.

L’utilizzo della tecnica di osservazione neuropsicologica di pazienti prevede, nel caso più fortunato, una doppia dissociazione tra compiti e gruppi di pazienti.

Per quanto riguarda l’ablazione, nell’essere umano queste tecniche vengono utilizzate a scopo terapeutico. Per esempio, con l’ablazione si porta via una parte di corteccia.

Esempio: Si ricorda il caso del paziente HM, il quale soffriva di epilessia gravissima intrattabile, quindi i farmaci non avevano alcun effetto. Si optò quindi per la rimozione del focolare epilettico che era localizzato a livello temporale mesiale bilaterale, con anche parte dell’ippocampo. Il suo stato epilettico è migliorato sensibilmente, ma si è osservata una gravissima forma di amnesia sia anterograda sia retrograda. Non era quindi in grado di apprendere alcunché di nuovo, né di ricordare i fatti del passato.

Per quanto riguarda le resezioni, si pratica un taglio, cioè si disconnettono, isolando tipicamente le fibre bianche a scopo terapeutico per l’epilessia intrattabile. Un caso di resezione è la commisurotomia callosale, cioè il taglio del carpo calloso e quindi i due emisferi sono indipendenti.

Esempio: paziente con cervello diviso (split brain), quindi l’emisfero sinistro non sa quello che fa l’emisfero destro, vedono oggetti diversi.

Angiografia

Permette di visualizzare la distribuzione della rete vascolare evidenziando i principali vasi arteriosi e venosi. Si inietta una sostanza tracciante nell’arteria vertebrale o nella carotide del soggetto e lo si sottopone a un esame radiografico. È una tecnica utile per diagnosticare i disturbi connessi con anomalie vascolari.

Elettroshock unilaterale

La terapia elettroconvulsivante (TEC), comunemente nota come elettroshock, è una tecnica terapeutica basata sull'induzione di convulsioni nel paziente successivamente al passaggio di una corrente elettrica attraverso il cervello. È una tecnica invasiva. È una tecnica “brutale” che modifica anche la personalità. Si può utilizzare applicandolo solo a un emisfero e quindi produce la disattivazione temporanea di tutte le funzioni dell’emisfero che è stato sottoposto a stimolazione elettrica. Attualmente la TEC è utilizzata prevalentemente nel trattamento della depressione grave, in particolare nelle forme complicate da psicosi. Può essere impiegata anche in casi di depressione grave in cui la terapia con antidepressivi ripetuta e/o la psicoterapia non si sono rivelati efficaci, nei casi in cui queste terapie siano inapplicabili o quando il tempo a disposizione è limitato (per esempio nei casi di tendenze suicide).

ERPs

Steven Hillyard, Marta Kutas. Sono “event related potentials”, cioè potenziali bioelettrici cerebrali correlati ad eventi cognitivi. Il potenziale evocato è un segnale molto piccolo, immerso nel flusso dell’EEG. Misurano l’attività del cervello in risposta, in associazione a specifici eventi cognitivi (percezione, linguaggio, memoria, ecc.). Costruendo la media degli EEG, è possibile estrarre (separare dal rumore di fondo) questo segnale, che riflette l’attività neurale specificatamente collegata a un particolare evento sensoriale, motorio o cognitivo. Quindi si applicano dei sensori metallici e si studia l’attività elettrica, che deriva dagli scambi sinaptici cerebrali sottostanti. Questa tecnica deriva dall’elettroencefalogramma ed è stata scoperta nel 1985.

• Invasività: non sono invasivi.
• Risoluzione temporale: gli ERP forniscono una registrazione temporale precisa della sottostante attività neurale.
• Risoluzione spaziale: eccellente.

Esame anatomo-patologico post-mortem

Hubel e Wiesel hanno fatto importanti scoperte sull’organizzazione della corteccia visiva sia nell’uomo che nell’animale. Gli animali, ch