UNIVERSITA DEGLI STUDI DI MODENA E REGGIO EMILIA. FACOLTA DI MEDICINA E CHIRURGIA Dipartimento di Neuroscienze

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1 UNIVERSITA DEGLI STUDI DI MODENA E REGGIO EMILIA FACOLTA DI MEDICINA E CHIRURGIA Dipartimento di Neuroscienze 1

2 Mirroring cerebrale e processi di apprendimento Adriano Ferrari Presidente Corso di Laurea di Fisioterapia, Università di Modena e Reggio Emilia 2

3 Insegnamento vs apprendimento E presuntuoso voler parlare di modalità di insegnamento se si continua a prescindere dai meccanismi di apprendimento utilizzati da chi deve imparare 3

4 Compiti del SNC Il compito principale del SNC è costruire funzioni idonee a soddisfare i bisogni biologicamente significativi (ed i desideri), che l individuo deve progressivamente affrontare nelle successive epoche del suo sviluppo 4

5 Funzione Relazione dinamica interattiva che intercorre tra il mondo intrapersonale di ciascun individuo ed il suo mondo extra-personale, o contesto, a sua volta composto da comunità, cultura ed ambiente 5

6 Controllo posturale Locomozione Manipolazione Ecc. SISTEMA NERVOSO CENTRALE Affettività Cognizione e comportamento Comprensione e comunicazione Sensazione e percezione 6

7 APPRENDIMENTO Locomozione Controllo posturale Manipolazione Affettività SISTEMA NERVOSO CENTRALE Percezione Cognizione Comunicazione Funzione trasmessa geneticamente destinata a farci acquisire quanto non è stato geneticamente previsto Milani Comparetti 7

8 Funzioni trasmesse geneticamente Sono innate, istintive, rigide - proprie della sopravvivenza - prontamente disponibili - immediatamente efficaci - non necessitano di apprendimento - scarsamente modificabili e perciò poco educabili - uguali tra gli individui della stessa specie 8

9 Funzioni apprese Sono conquistate, epigenetiche, modulari - proprie della vita di relazione - necessitano di insegnamento - risentono dell ambiente e dell esposizione a modelli significativi - sono modificabili (e quindi educabili) - presentano differenze tra gli individui della stessa specie 9

10 Processo epigenetico Ai fini dello sviluppo della funzione DISPONIBILITÁ / INTEGRITÁ di strutture specializzate PRESENZA di idonei INPUT provenienti dall AMBIENTE Plasticità del SNC secondo Stain (1969) Periodo sensibile secondo Hubel e Wisel (1969) Processo epigenetico secondo Changeux (1983) 10

11 Processo epigenetico Per lo sviluppo delle funzioni adattive risulta essere quindi determinante l influenza modellante del contesto: - fisico (ambiente) - sociale (comunità) - culturale (educazione) - emozionale (partecipazione) 11

12 Apprendimento Si tratta della funzione in base alla quale i dati dell esperienza vengono organizzati, o più propriamente organizzano, strutture specializzate, nell ambito delle quali le informazioni percettivo-motorie sono articolate in ordine di successione temporale come programmi di azione ed in ordine di sintesi formale e spaziale come immagini di conoscenza 12

13 Apprendimento motorio L apprendimento rappresenta una modificazione adattiva del comportamento che porta all acquisizione stabile di nuove abilità. Si attua attraverso un complesso processo percettivo-motorio-cognitivo nella ricerca di una soluzione ad un compito che emerge dalla interazione fra individuo ed ambiente. Può essere definito come la costruzione di nuove strutture di conoscenza Wollacoot 13

14 Meccanismi di apprendimento Apprendimento per tentativi ed errori Apprendimento per istruzione (scolastico) Apprendimento per soluzione di problemi Formazione in situazione (tirocinio) Apprendimento per imitazione di modelli Apprendimento in gruppo di studio Apprendimento per catastrofi 14

15 Il paradigma dell apprendimento motorio Il cervello conosce i muscoli (Bain, 1855) Il cervello conosce i movimenti (Jackson, 1863); (Brodman 1909 lobi frontali controllo della muscolatura) Il cervello conosce le azioni (Berstein, 1967) Il cervello conosce gli scopi delle azioni (Rizzolatti, 1996) 15

16 Si è scoperto che la corteccia motoria umana non è semplicemente costituita dalle aree 4 e 6 di Brodman, ma da un mosaico di aree, ognuna contenente una rappresentazione somatotopica parziale o completa dei movimenti Corteccia motoria Corteccia sensitiva Dati sperimentali degli ultimi 20 anni hanno profondamente cambiato la concezione del sistema motorio. L assunto che funzioni sensoriali, percettive e motorie siano prerogativa di aree separate della corteccia è frutto di una eccessiva semplificazione, oggi inaccettabile. Da un punto di vista funzionale, il compito della corteccia motoria è quello di codificare lo scopo degli atti motori, cioè di trasformarli in azioni 16

17 Caratteristiche funzionali neuroni specchio I neuroni specchio si attivano : quando la scimmia esegue un atto finalizzato afferrare oggetti con la mano o con la bocca quando osserva un altro individuo eseguire un atto motorio simile o uguale Di Pellegrino et al. 1992

18 Comprensione dell azione Lo stimolo che evoca la risposta visiva dei neuroni specchio è costituito esclusivamente da una mano, o da una bocca, appartenente ad un altro individuo, che interagisce con un oggetto, mentre né l osservazione del solo oggetto, né quella della sola mano senza oggetto determinano la risposta E necessaria l osservazione di un atto finalizzato

19 Comprensione dell azione vs comprensione dell intenzione Azione Fogassi et al 2005 La scimmia prende l oggetto Riconoscimento dell obiettivo immediato dell azione Intenzione La scimmia prende l oggetto - per mangiarlo - per posarlo Riconoscimento - dell azione prendere - dell obiettivo finale - del significato dell azione

20 Neuroni specchio nell uomo Mediante tecniche di Neuroimaging funzionale (PET, fmri) è stato possibile localizzare i circuiti neuronali coinvolti nel sistema dei MN Circuito mirror nell uomo: 1. Lobulo parietale inferiore (IFP) 2. Giro frontale inferiore (pars opercularis ) 3. Corteccia premotoria adiacente 4. Insula 5. Giro cingolare anteriore Sistema mirror limbico Sistema mirror fronto-parietale

21 Neuroni specchio nell uomo Il sistema fronto-parietale è coinvolto nel riconoscimento dei movimenti volontari, nella comprensione dello scopo degli atti motori e delle intenzioni celate nelle azioni. A differenza di quello della scimmia, che risponde solo a movimenti transitivi, quello dell uomo risponde anche a movimenti intransitivi, cioè non diretti all oggetto, come gli atti mimati ed i gesti simbolici. Questo sistema si attiva inoltre per atti motori che raggiungono lo stesso scopo utilizzando effettori diversi (mano, bocca, piede) Il sistema limbico è coinvolto nel riconoscimento dei comportamenti affettivi (intersoggettività ed empatia)

22 Funzione dei neuroni specchio Comprensione della dinamica di un azione eseguita da altri (su oggetti o comunicativa) Comprensione del significato dell azione osservata Riconoscimento dell intenzione dell attore Ri-programmazione potenziale da parte dell osservatore dell azione osservata (imitazione) Allenamento mentale (azione immaginata ma non eseguita) Comprensione delle emozioni altrui (empatia) Azione: movimento organizzato cognitivamente per uno scopo, cioè in funzione di un intenzione e di un risultato, condotto secondo modalità proprie del soggetto agente 22

23 Attività dei neuroni specchio Scaricano quando le azioni (su oggetti o comunicative) sono eseguite o solo osservate Scaricano quando le conseguenze dell azione possono essere solo immaginate Scaricano anche quando l azione può essere solo udita attraverso il rumore tipico che essa produce Incarnano una rappresentazione astratta dell azione La percezione dell azione implica una simulazione inconscia ed automatica dell azione V Gallese 2010 I neuroni specchio costituiscono un sistema neuronale che mette in relazione le azioni eterne eseguite da altri con il repertorio interno di azioni dell osservatore e si configurano come un meccanismo che consente una comprensione implicita, cioè senza ragionamento, di ciò che viene osservato. 23

24 Neuroni specchio e comunicazione Il sistema umano dei neuroni specchio comprende l area di Broca. Se la comunicazione umana ha avuto origine dai gesti e dalle espressioni del volto, allora i neuroni specchio avrebbero svolto un ruolo importante nell evoluzione del linguaggio. In effetti, il meccanismo a specchio risolve due problemi di comunicazione fondamentali: la parità e la comprensione diretta. La parità esige che il significato del messaggio sia lo stesso per il parlante e per il ricevente. La comprensione diretta significa che due individui non hanno bisogno di precedenti accordi, per esempio su simboli arbitrari, per potersi comprendere tra loro: l accordo è inerente l organizzazione neurale di tutti e due. (Rizzolatti et al 2009) 24

25 Funzione dei neuroni specchio Gli stessi siti corticali sono ugualmente attivati durante l esecuzione/osservazione/imitazione di: - movimenti corporei - azioni su soggetti - azioni imitative durante l ascolto/lettura di descrizioni linguistiche di azioni durante l esperienza/osservazione di: - emozioni - sensazioni V Gallese 2010 I neuroni specchio potrebbero consentire all individuo di vedere se stesso come gli altri vedono lui, e questa potrebbe essere una capacità esistenziale per la conoscenza di sé e l introspezione. 25

26 Funzione dei neuroni specchio Quando ci troviamo di fronte all altro ne esperiamo direttamente l umanità Assegniamo implicitamente all altro lo status di alter ego, di altra soggettività che condivide con noi lo status di persona Tutto ciò non richiede una esplicita spiegazione razionale o un inferenza per analogia. Grazie ai meccanismi di rispecchiamento e simulazione, l altro è vissuto come un altro sé L intersoggettività diviene così ontogenicamente il fondamento della condizione umana, in cui la reciprocità definisce in modo fondativo l esistenza V Gallese 2010 Azione: trasformazione delle realtà esterna ed interna poiché l individuo, riflettendo sulla propria azione, modifica le proprie strutture cognitive. L azione è lo strumento di formazione della conoscenza sul mondo ed ha, in questo senso, le stesse caratteristiche del pensiero (Piaget). 26

27 Imitazione Per mezzo dei neuroni specchio, l osservazione di un azione induce nell osservatore l attivazione dello stesso circuito nervoso deputato a controllarne l esecuzione = possibilità di attingere dall esperienza altrui L osservazione di un azione induce nell osservatore l automatica simulazione di quell azione Ogni volta che osserviamo gli atti motori degli altri, il nostro sistema motorio risuona assieme a quello del soggetto osservato

28 Imitazione Il sistema dei neuroni specchio : dà la possibilità di attingere dalla esperienza degli altri (trasmissione extra-genetica della informazione), purché gli atti motori osservati siano presenti nel proprio repertorio motorio dà la possibilità di eludere le proprie memorie procedurali avviene in stretta aderenza al contesto in cui il soggetto opera permette la trasmissione di abilità, comportamenti, culture 28

29 Neuroni mirror ed apprendimento per imitazione Definizione Imparare ad eseguire un azione vedendola eseguire da un altro individuo Presupposti Il sistema mirror umano è attivato anche da azioni intransitive o mimate Il sistema mirror umano codifica la sequenza temporale dei movimenti necessari per eseguire l azione osservata Ipotesi L apprendimento per imitazione richiede una rappresentazione motoria interna dell azione osservata che può essere poi riprodotta dall osservatore Un azione elementare, già presente nel repertorio mirror del soggetto, viene immediatamente riprodotta, senza apprendimento Un azione complessa, non presente nel repertorio mirror, richiede una strategia di apprendimento complessa. Il sistema mirror rappresenta le componenti elementari e le riorganizza in una nuova sequenza motoria che porta alla possibilità di esecuzione dell azione complessa

30 Percezione e apprendimento Recettore passivo/ambiente attivo (tatto) Recettore attivo/ambiente passivo (vista) Recettore attivo/ambiente attivo (mirror) Ambiente visto come fonte di indizi e di suggerimenti per l azione, che l attore deve andare a scoprire (affordances) Setting educativo Sussidio educativo La vista di un oggetto non è altro che una forma preliminare di azione, che lo identifica in funzione delle possibilità motorie che esso contempla, in virtù delle sue proprietà visuo-motorie, indipendentemente dall esito effettivo dell azione 30

31 Sistema dei neuroni canonici Il sistema dei neuroni canonici permette di organizzare la prestazione motoria a partenza dalle caratteristiche dell oggetto osservato Rappresentano il vocabolario degli engrammi motori che stanno alla base delle azioni possibili (grammatica, sintassi, semantica) Nel vocabolario degli engrammi motori alcune popolazioni di neuroni costituirebbero le parole indicanti il fine dell azione, altre la modalità della sua esecuzione, altre ancora la ripartizione temporale dell atto nei suoi movimenti basilari 31

32 Sistema dei neuroni canonici Questo vocabolario si costituisce lentamente nel tempo a partire dall infanzia grazie a un processo di apprendimento basato sul successo dell atto motorio, che seleziona automaticamente i neuroni, e dunque le azioni, dotati di maggior efficacia nell interagire con un certo oggetto. In questo modo si spiega il fatto che la nostra interazione con gli oggetti sia sempre la stessa Associazione rilevante con i movimenti ecologicamente più significativi 32

33 Sistema mirror ed empatia Accesso alle azioni, emozioni e sentimenti dell altro Sentire, comprendere, condividere le emozioni dell altro restando presente a se stesso attraverso una mediazione cognitiva che permetta di mantenersi reale e razionale Immedesimarsi nello stato d animo dell altro mantenendo bassa la propria partecipazione emotiva The quality of empathy is an essential ingredient at just decision and outcomes (Barack Obama 09) 33

34 Empatia Empatia cognitiva: capacità di immaginarsi il punto di vista dell altra persona, tendenza ad immedesimarsi in personaggi di finzione (film, romanzi, fumetti, ecc.) Empatia emotiva: capacità di entrare in risonanza con le emozioni altrui, tendenza a farsi coinvolgere Contagio emozionale: risposta emotiva quando si vede un altro individuo in preda a forti emozioni Identificazione: processo di coinvolgimento che sta alla base del tranfert Perspective taking: la dimensione più cognitiva dell empatia 34

35 Il sistema dei Neuroni Specchio incarna sul piano neurale la modalità con cui possiamo riconoscere, comprendere, imitare ed apprendere quanto vediamo/sentiamo fare da altri, realizzando, prima di ogni mediazione concettuale e linguistica, la nostra esperienza delle persone con cui entriamo in relazione.

36 Specificità della formazione La scuola degli animali (parabola) B. Kolb, I.Q. Wishaw Fundamentals of Human Neurophysiologie Beginning Chapter 29, Learning Disorders 36

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