Emozioni e ragione: il ruolo del Sistema Nervoso Centrale (parte 1)

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1 Emozioni e ragione: il ruolo del Sistema Nervoso Centrale (parte 1) Corso di Modelli di Computazione Affettiva e Comportamentale Prof. Giuseppe Boccignone Dipartimento di Scienze dell Informazione Università di Milano boccignone@di.unimi.it Giuseppe.Boccignone@unimi.it Il livello neurobiologico: il sistema nervoso // il cervello: architettura e funzioni

2 Il livello neurobiologico: il sistema nervoso // il cervello: architettura e funzioni Il livello neurobiologico: il sistema nervoso // il cervello: architettura e funzioni

3 Il livello neurobiologico: il sistema nervoso // il cervello: architettura e funzioni Il livello neurobiologico: il sistema nervoso // il cervello: rappresentazione funzionale

4 Il livello neurobiologico: il sistema nervoso // il cervello: rappresentazione funzionale Il livello neurobiologico: il sistema nervoso // il cervello: rappresentazione funzionale

5 Il livello neurobiologico: il sistema nervoso // il cervello: FMRI Il livello neurobiologico: il sistema nervoso // il cervello: FMRI

9 Il livello neurobiologico: il sistema nervoso // il cervello: sistema uditivo e linguaggio Il livello neurobiologico: il sistema nervoso // il cervello: sistema uditivo e linguaggio

10 Il livello neurobiologico: il sistema nervoso // il cervello: sistema uditivo e linguaggio Il livello neurobiologico: il sistema nervoso // il cervello: sistema motorio e somatosensitivo

11 Homunculus di Penfield Aree e funzioni: sistema motorio

12 Il livello neurobiologico: il sistema nervoso // il cervello: il sistema visivo Visione spaziale: //la corteccia striata: selezione informazione

13 PP FEF MST MT Caudate LIP V2 V1 LGN IT V4 Pulvinar SC PPRF CEREBELLUM MN Il cervello emotivo

14 La critica neurobiologica a James: //Cannon & Bard

15 La proposta di Papez ACC: elabora a livello inconscio, i pericoli ed i problemi cui un individuo è soggetto nel normale decorrere delle proprie esperienze. una sorta di sistema di allarme silenzioso: riconosce il conflitto in essere quando la risposta del soggetto è inadeguata rispetto alla situazione. Ippocampo: memoria a lungo termine e nella navigazione spaziale. Nuclei talamici anteriori: coinvolti nell'acquisizione della memoria e nella regolazione dello stato d'allerta. L'ipotalamo: 1. controllo del sistema nervoso autonomo (attraverso il quale modifica la motilità viscerale, i riflessi, il ritmo sonno-veglia, il bilancio idrosalino, il mantenimento della temperatura corporea, lʼappetito e lʼespressione degli stati emotivi) e 2. controllo del sistema endocrino

16 La proposta di Papez The Papez circuit theory of the functional neuroanatomy of emotion. Papez argued that sensory messages concerning emotional stimuli that arrive at the thalamus are then directed to both the cortex (stream of thinking) and the hypothalamus (stream of feeling). Papez proposed a series of connections from the hypothalamus to the anterior thalamus (1) and on to the cingulate cortex (2). Emotional experiences or feelings occur when the cingulate cortex integrates these signals from the hypothalamus with information from the sensory cortex. Output from the cingulate cortex to the hippocampus (3) and then to the hypothalamus (4) allows top down cortical control of emotional responses Entra in scena l amigdala. //La sindrome di Kluver-Bucy Rimozione bilaterale delle regioni temporali mediali che includono l amigdala: appiattimento delle emozioni: animali non provano paura placidità: animali selvatici diventano mansueti iperoralità: portare alla bocca qualunque oggetto ipersessualità ipermetamorfosi: tendenza all imitazione

17 I tre cervelli di Mac Lean //il cervello del rettile Istinti

18 I tre cervelli di Mac Lean //il sistema limbico Emozioni I tre cervelli di Mac Lean //la neo-corteccia Processi cognitivi Ragione

19 I tre cervelli di Mac Lean //completamento del circuito di Papez

20 Nauta e Pribram //il ruolo delle prefrontali verso l ipotesi del marcatore somatico...

21 La critica di Le Doux al sistema limbico Le Doux individua le ragioni dello scarso interesse per lo studio dei circuiti neurali delle emozioni Il cognitivismo classico diventa paradigma: le emozioni vengono trattate come feeling soggettivi Il modello di Mac Lean del sistema limbico sembrava aver risolto la questione La critica di Le Doux al sistema limbico Problema 1: negli anni 70 si scopre che esiste l equivalente della neocorteccia anche in vertebrati non mammiferi ( Nauta & Karten 1970) Problema 2: i confini del sistema limbico diventano sfumati, e si includono regioni della neo-corteccia, non esiste un criterio per definirne i confini, il concetto dovrebbe essere abbandonato

22 La critica di Le Doux al sistema limbico Particularly troubling is the fact that one cannot predict, on the basis of the original limbic theory of emotion or any of its descendants, how specific aspects of emotion work in the brain. The explanations are all post hoc We are, in other words, at a point where the limbic theory has become an off the-shelf explanation of how the brain works. However, this explanation is grounded in tradition rather than data Le Doux (Annu. Rev. Neurosci., 2000) La critica di Le Doux al sistema limbico //i circuiti della paura Punto di partenza: gli esperimenti di condizionamento alla paura Il concetto è reso trattabile da un punto di vista operazionale, si evita il problema del feeling soggettivo

23 La critica di Le Doux al sistema limbico //i circuiti della paura La critica di Le Doux al sistema limbico //i circuiti della paura Punto di partenza: gli esperimenti di condizionamento alla paura Il concetto è reso trattabile da un punto di vista operazionale, si evita il problema del feeling soggettivo Sperimentalmente si rileva che la mediazione fondamentale nell apprendimento della paura ha luogo nell amigdala

24 La critica di Le Doux al sistema limbico //i circuiti della paura: il ruolo dell amigdala La critica di Le Doux al sistema limbico //i circuiti della paura: il ruolo dell amigdala Amigdala organizza le risposte comportamentali, vegetative e ormonali di rabbia, paura e ansia ed è implicata nei comportamenti sessuali e materni costituita da nuclei basolaterali che ricevono informazioni sensoriali da corteccia e talamo nucleo mediale che riceve informazioni olfattive dal bulbo olfattivo e accessorio nucleo centrale che invia comandi a strutture motorie del troncoencefalo e all ipotalamo (funzioni vegetative e comportamenti specie-specifici)

25 La critica di Le Doux al sistema limbico //i circuiti della paura: il ruolo dell amigdala Amigdala organizza le risposte comportamentali, vegetative e ormonali di rabbia, paura e ansia ed è implicata nei comportamenti sessuali e materni La stimolazione elettrica dell amigdala: induce risposte emozionali specialmente associate a rabbia, paura e ansia; la sua disattivazione farmacologica (benzodiazepine, oppio) attenua la risposta emozionale e la sua distruzione praticamente la abolisce La critica di Le Doux al sistema limbico //i circuiti della paura: il ruolo dell amigdala

26 La critica di Le Doux al sistema limbico //i circuiti della paura: il ruolo dell amigdala La via della paura: La critica di Le Doux al sistema limbico //i circuiti della paura: il ruolo dell amigdala La reazione ha luogo anche quando il topo ritorna nella stanza dove è avvenuto l apprendimento (stimolo contestuale)

27 La critica di Le Doux al sistema limbico //i circuiti della paura: il ruolo dell amigdala Il segnale US viene propagato dal tratto spinotalamico La critica di Le Doux al sistema limbico //i circuiti della paura: il ruolo dell amigdala Risultato: CS e US convergono in LA

28 La critica di Le Doux al sistema limbico //i circuiti della paura: il ruolo dell amigdala Risultato: CS e US convergono in LA Come avviene l apprendimento? Meccanismi biochimici di LTP (Long Term Potentiation) La critica di Le Doux al sistema limbico //i circuiti della paura: il ruolo dell amigdala

29 La critica di Le Doux al sistema limbico //i circuiti della paura: il ruolo dell amigdala L output dell amigdala La critica di Le Doux al sistema limbico //i circuiti della paura: il ruolo dell amigdala Il quadro completo

30 La critica di Le Doux al sistema limbico //memoria: il ruolo dell amigdala Lavori recenti di brainimaging danno evidenza dell attivazione dell amigdala che è predittiva per effetti di memorizzazione di stimoli emotigeni (Cahill et al., 1996; Canli et al., 2000; Hamann et al., 1999; Dolcos et al., 2004) La critica di Le Doux al sistema limbico //il ruolo dell amigdala Amigdala La stimolazione elettrica dell amigdala: induce risposte emozionali specialmente associate a rabbia, paura e ansia; la sua disattivazione farmacologica (benzodiazepine, oppio) attenua la risposta emozionale e la sua distruzione praticamente la abolisce Stimoli visivi che illustrano visi impauriti: inducono nel soggetto umano una significativa attivazione bilaterale dell amigdala (in colore giallo nella figura, che mostra una sezione coronale del cervello umano)

31 La critica di Le Doux al sistema limbico //attenzione: il ruolo dell amigdala Danni all amigdala conducono ad una minor attivazione della corteccia visiva nella visione di volti che inducono paura La critica di Le Doux al sistema limbico //segnali sociali: il ruolo dell amigdala Activation of the Amygdala to Subliminal Presentation of Fearful versus Happy Eyes Presenting the whites of fear (far left) versus happy (middle) eyes for only 17 ms, which is too quick for subjects to consciously detect the stimuli (subliminal presentation), results in a differential BOLD-signal response in the amygdala (far right). (Whalen et al., Science, 2004)

32 La critica di Le Doux al sistema limbico //il ruolo dell amigdala: la doppia via Via talamica Amigdala riceve informazioni povere sullo stimolo, che avviano una risposta emotiva indifferenziata Via corticale Amigdala riceve informazioni percettive e semantiche dettagliate che servono a preparare una risposta emotiva adeguata Spiega il fenomeno dell elaborazione della valenza emotigena di uno stimolo in assenza del riconoscimento dei suoi attributi percettivi e semantici La critica di Le Doux al sistema limbico //il feeling soggettivo

33 Amigdala e cortecce pre-frontali Il ruolo centrale dell amigdala

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