Il cervello tra determinismo e plas1cità. Alberto Oliverio Università di Roma Sapienza

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1 Il cervello tra determinismo e plas1cità Alberto Oliverio Università di Roma Sapienza

2 Alla ricerca del rapporto stru5ura- funzione

3 Broca e Wernicke: aree motorie e sensoriali del linguaggio Paul Broca ( ) Carl Wernicke

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8 Antonio Damasio, il caso Phineas Gage e la corteccia frontale Damasio, Antonio (1994) Descartes' Error: Emotion, Reason, and the Human Brain. Putnam Publishing. New York

9 Joseph LeDoux e l amigdala

10 10 Frontal lobes and happiness

11 Giudizi personali Giudizi impersonali Aree cerebrali (Brodmann) coinvolte nei giudizi morali personali e impersonali. Dilemmi personali: aree associate all emozione e cognizione sociale (corteccia prefrontale mediale, cingolato posteriore e solco temporale superiore. Dilemmi impersonali: aree cognitive e ragionamento astratto (corteccia dorsolaterale prefrontale (BA46) e il lobo parietale inferiore (BA7/40) Greene et al. 2004

12 Determinismo morfogenetico: il controllo motorio degli arti della salamandra. 12

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15 Input periferici e mancato adeguamento centrale: la rotazione dei globi oculari nella rana. 15

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17 C.H. Harris 17

18 Arricchimento ambientale: modifiche nervose e comportamentali. Gli esperimenti di Rosenzweig, Kretch e Diamond 18

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21 Gli studi di Hubel e Wiesel sulla corteccia visiva 21

22 Le informazioni periferiche inducono modifiche strutturali nel cervello: i barili e la loro rappresentazione corticale. 22

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24 Input periferici e strutture centrali: l esercizio induce modifiche corticali. 24

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27 Riparazione di danni corticali nel corso delle fasi precoci dello sviluppo: gemmazione ed emissione di collaterali. Gli esperimenti di emisferectomia. 27

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29 NGF e crescita dendritica. 29

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31 Plasticità e esperienza 31

32 L abituazione - o assuefazione - a uno stimolo che si ripete nel tempo rappresenta la forma più semplice di apprendimento o di registrazione di un esperienza. Questi cambiamenti sono possibili grazie a forme di plasticità delle sinapsi e circuiti nervosi. 32

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35 Brain imaging e quadri concenuali. Il processo di frammentazione del cervello e della mente è stato accentuato dalle tecniche di indagine. Spesso si dà scarsa importanza alla ricerca di correlazioni tra le diverse aree. 35

36 Oggi si tende molto spesso a individuare e descrivere moduli che vengono spesso presentati come degli invarianti, i componenti di base del cervello. Ciò tiene in scarso conto l esistenza della plasticità nervosa (i mutamenti strutturali dovuti all ambiente, esterno o interno che sia) e il ruolo dell individualità. Lo stesso Michael Gazzaniga, un tempo fautore di rigidi ruoli dei due emisferi, ha sottolineato nel i rischi di una generalizzazione sul cervello basata su un ristretto numero di casi. Questo stesso concetto è evidenziato da un grande storico della medicina, Jack Pressman, che ha sottolineato la variabilità degli effetti di una stesso intervento o lesione: Poiché ogni individuo, sostiene Pressman, è costituito da una singolare combinazione di fisiologia, identità sociale e valori personali, ogni paziente costituisce un esperimento unico

37 Complessità e rischi di riduzionismo cerebrale: Interazioni Individualità Degeneranza VersaVlità funzionale PlasVcità

38 Il processo di frammentazione del cervello e della mente è stato accentuato dalle tecniche di indagine: PET e NMR hanno prodono un immenso catalogo dei punv caldi del cervello. Secondo alcuni esperv, come l inglese Karl Friston, questo catalogo è simile a quello compilato da Darwin sugli animali di tuno il mondo. Un catalogo della specializzazione funzionale sarebbe la base per elaborare una teoria unitaria del cervello e della mente. Ma lo stesso Friston indica come troppi studi non fanno alcun riferimento a un quadro concenuale, a un architenura funzionale del cervello. Non si dà importanza alla ricerca di correlazioni tra le diverse aree.

39 Interazioni. David Hubel, che con Torsten Wiesel ha dato il via agli studi sulla frammentazione del cervello, indica nel suo libro Occhio, cervello e visione, che la straordinaria tendenza da parte del cervello a tranare separatamente anribuv come la forma, il colore e il movimento, solleva immediatamente il problema di come tuna l informazione sia alla fine unificata per consenvrci di avere la percezione, per esempio, di una palla rossa che rimbalza. 39

40 Individualità. Esiste una notevole individualità cerebrale. Questo conceno viene sonolineato da un grande storico della medicina, Jack Pressman che ha scrino una storia delle lobotomie indicando come lo stesso tranamento, a seconda del paziente, possa portare a benefici o a danni. Poiché ogni individuo è cos2tuito da una singolare combinazione di fisiologia, iden2tà sociale e valori personali, ogni paziente cos2tuisce un esperimento unico P. Thompson et al. GeneVc influences on Brain structure. Nature

41 Hofer et al. OrganizaVon of the Human TrichromaVc Cone Mosaic Journal of Neuroscience, October 19, 25,

42 Degeneranza. Nella teoria dell informazione la degeneranza si riferisce ai vari elemenv di un sistema che sono stru<uralmente diversi (2 codoni differenv come UCG e AGU) ma che svolgono la stessa funzione, codificano lo stesso aminoacido, nel caso la serina. Più in generale (Edelman e Tononi) è la capacità di elemen2 stru<uralmente diversi di un sistema di organizzare la stessa funzione (è diversa dalla ridondanza che è realizzata da elemenv idenvci). Una stru5ura, un comportamento? La sopravalutazione dell agvità preponderante di una specifica strunura o la sua (errata) associazione a un determinato compito hanno avuto in passato la conseguenza di portare a una sonovalutazione degli altri nodi della rete. Esempi: sorriso, linguaggio 42

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44 Il conce(o opposto alla degeneranza: VersaVlità funzionale Uno stesso compito, come l esecuzione di un calcolo aritme2co o la soluzione di un problema matema2co, viene infa> svolto tramite modalità differen2. Esempi evoluzione della versavlità funzionale: I gangli della base: dal movimento alla cognizione. 44

45 PlasVcità 45

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47 Le neuroscienze ci dicono che siamo esseri umani perché abbiamo il cervello che abbiamo: un cervello che ha i suoi pregi e difetti, regole e condizionamenti, ma anche i suoi gradi di libertà.