I fondamenti della neuropsicologia cognitiva. lezione 1

Transcript

1 I fondamenti della neuropsicologia cognitiva lezione 1

2 1970 neuropsicologia cognitiva Neuroscienze cognitive (vari eventi: convegno di Boston primi anni 50; European Workshop on Cognitive Neuropsychology 84) Modularità (Fodor 83, Marr, 82) Il modello di lettura a due vie (la scuola inglese di neuropsicologia) Connessionismo Nuove tecniche di neuroimmagine

3 Jerry Fodor La mente modulare

4 modello del linguaggio di Wernicke-Geschwind I modelli dei costruttori di diagrammi sono traducibili in termini moderni e vengono utilizzati anche al giorno d oggi.

5 modello di riconoscimento e lettura della parola a due vie (Coltheart et al, 2001)

6 stimolo verbale visivo cuore stimolo configurazionale stimolo verbale uditivo <cuore> buffer ortografico rappresentazione visivo-strutturale buffer fonologico sistema semantico convers. grafemafonema lessico ortografico di input lessico fonologico di input convers. fonemagrafema lessico fonologico di output lessico ortografico di output buffer fonologico buffer ortografico lettura produzione orale <cuore> produzione scritta cuore scrittura

7 studi di gruppo e 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

8 il connessionismo I fenomeni mentali possono essere descritti da reti di unità interconnesse

9 EEG, ERP cap MRI scanner MEG scanner TMS coil nuovi metodi: neurofisiologia e neuroimmagine TC MRI, fmri PET

10 1970 neuropsicologia cognitiva Neuroscienze cognitive (vari eventi: convegno di Boston primi anni 50; European Workshop on Cognitive Neuropsychology 84) Modularità (Fodor 83, Marr, 82) Il modello di lettura a due vie (la scuola inglese di neuropsicologia) Connessionismo Nuove tecniche di neuroimmagine

11 neuropsicologia cognitivista Perché questo approccio? Perché anche nella pratica clinica? cognitivismo riconsiderazione delle questioni teoriche in termini di elaborazione delle informazioni

12 cognitivismo e neuropsicologia I problemi neuropsicologici, compresi quelli concernenti la diagnosi clinica, sono inseriti in una logica che riguarda l elaborazione dell informazione NPS cognitiva: localizzare la lesione funzionale all interno di un modello teorico dell elaborazione di un determinato tipo di informazione

13 cognitivismo e neuropsicologia Il tipo di modello cui si riferisce la neuropsicologia cognitiva si dice computazionale (Marr, 1982) Il livello desiderato nella diagnosi clinica è identificato come quello che si riferisce al danno delle componenti di un modello computazionale e alla loro mutua collocazione ( architettura funzionale ) nel sistema cognitivo

14 architettura funzionale rappresentazioni processi informazioni in un dato formato che deve essere specificato, insieme al contenuto trasformano una classe di rappresentazioni in un altra o attivano la classe di rappresentazioni successiva

15 cognitivismo e neuropsicologia i modelli funzionali possono essere lesionati concettualmente gli effetti neuropsicologici possono essere confrontati con le predizioni del modello teorico (con mutuo beneficio) CONSEGUENZA: la neuropsicologia fa parte delle scienze cognitive SCOPO COMUNE: una teoria cognitiva

16 localizzazione cerebrale Il progresso avviene solo quando lo permette il livello di dettaglio raggiunto dalla teoria [-> leggi ereditarietà di Mendel 1855; -> genetica, > 1953 DNA] il livello in cui la teoria funzionale potrà essere utilmente confrontata con i dati anatomici sembra ancora lontano da raggiungere [?] Questo non vuole dire che i clinici debbano evitare il problema della localizzazione (anche se un bravo clinico può fare meglio della TAC)

17 1 danno cerebrale abbassamento globale risorse (osservazioni su cerebrolesi non estendibili ai normali ) Ma!!! deficit molto selettivi obiezioni storiche alla neuropsicologia

18 2 danno cerebrale deficit cognitivo arbitrario Ma!!! lo stesso vale per gli esperimenti sui normali correlazione tra dati pazienti e normali obiezioni storiche alla neuropsicologia valore euristico del deficit neurologico

19 3 danno cerebrale riorganizzazione delle funzioni Ma!!! difficile che nuove funzioni sorgano dal nulla doppia dissociazione una certa riorganizzazione funzionale non è negata obiezioni storiche alla neuropsicologia

20 1 PRINCIPIO DI FRAZIONAMENTO il danno cerebrale determina il deficit di una o più unità di elaborazione, lasciando le altre intatte (Caramazza 1984) fondamenti della NPS cognitiva

21 la questione della modularità David Marr (1982). Vision principio di modularità: qualunque sistema computazionale complesso (o sistema organico) è costituito da un insieme di sottocomponenti, i moduli, che sono indipendenti tra loro per quanto è consentito dal compito (o dall organismo)

22 la questione della modularità Jerry Fodor, (1983) The modularity of mind i moduli sono: innati, veloci, specifici per modalità, obbligatori, sostenuti da materia neuronale, soggetti a sviluppo predeterminato, incapsulati dal punto di vista informazionale, autonomi dal punto di vista computazionale la porzione centrale del sistema cognitivo non è organizzata in maniera modulare e, perciò, non può essere studiata.

23 la questione della modularità Tim Shallice, (1988) i moduli sono equivalenti a sotto sistemi isolabili e quindi dissociabili Moscovitch e Umiltà, (1989) vi sarebbero moduli di 1, 2 e 3 tipo, partendo da moduli fodoriani per arrivare a moduli complessi (es riconoscimento, in ordine di complessità, di volti, oggetti, materiale scritto )

24 2 PRINCIPIO DI TRASPARENZA O SOTTRAZIONE fondamenti della NPS cognitiva

25 trasparenza: formulazione forte esiste una relazione trasparente tra un deficit osservato e una componente del processo di elaborazione dell informazione che viene sottratta dal danno cerebrale. Un deficit selettivo è dimostrazione che la componente esiste. Paradosso: è trasparente quel che è perso!

26 trasparenza: formulazione debole Il danno cerebrale permette di osservare meglio il lavoro di processi d elaborazione dell informazione che sono opachi nella prestazione di un cervello intatto. scompare il paradosso: quel che è reso trasparente è quello che è rimasto. a) i sintomi sono meglio compresi in termini di ciò che il paziente fa piuttosto che di ciò che il paziente non fa; b) l analisi degli errori diviene fondamentale; c) qualunque cosa faccia il paziente può essere visto come un modo per superare il deficit.

27 3 ASSUNZIONE DI CORRISPONDENZA Esiste una qualche corrispondenza tra l organizzazione funzionale della mente e quella neurologica del cervello. fondamenti della NPS cognitiva

28 4 ASSUNZIONE DI COSTANZA Il danno cerebrale ha solo effetti locali sul sistema cognitivo, che non subisce una riorganizzazione funzionale generale fondamenti della NPS cognitiva

29 METODI DI INDAGINE Dissociazione semplice Dissociazione doppia Associazione

30 dissociazioni Principio di base: se il sistema cognitivo è multicomponenziale il modo migliore per evidenziare le singole componenti è di trovare pazienti con un danno ad una singola componente mentre le altre sono risparmiate. Vista l assunzione di frazionamento, le dissociazioni si possono considerare fonte di informazione circa l organizzazione del sistema nervoso.

31 dissociazioni stumento fondamentale per l investigazione dell architettura funzionale del sistema cognitivo dissociazioni semplici e doppie differenza nella prestazione tra due compiti appartenenti a domini distinti ma simili indipendenza funzionale dei processi cognitivi

32 dissociazioni Agnosia visiva: deficit nell abilità nel riconoscere visivamente gli oggetti compito sperimentale: 1) usare la vista per riconoscere un oggetto 2) usare la vista per afferrare un oggetto [caso DF] incapace di utilizzare la vista per il riconoscimento degli oggetti (agnosia visiva) [Goodale, Milner et al. 1991]

33 performance performance normale deficitaria { normale deficitaria{ A A compito B B performance compito facile (B?) compito più difficile (A?) caso DF [Goodale, Milner et al. 1991] compito: usare info visiva per... A: riconoscere un oggetto B: afferrare un oggetto 0 scarse medie complete risorse disponibili per il compito dissociazione semplice

34 performance performance normale deficitario normale deficitario CF, CW AB Controlla { { A A compito B B Disgrafia (o agrafia): deficit di scrittura, indipendente dalla capacità di leggere; Alessia: deficit di lettura caso CF [Cubelli, 1991] incapacità di scrivere le vocali (capace di leggerle) Bologna -> B L GN caso CW [Cubelli, 1991] errori selettivi di spelling nelle vocali DIETRO -> DIATRO caso AB [Kay & Hanley, 1994] errori selettivi di spelling nelle consonanti RECORD -> RECORG compito A: lettura e pronuncia vocali compito B: lettura e prounncia consonanti doppia dissociazione

35 studi con caso singolo perché fare studi con caso singolo? diversità lesioni cerebrali (non è possibile mediare tra pazienti) ottimo metodo per validare, revisionare e sviluppare le teorie

36 associazioni per ogni dissociazione di deficit ci sono migliaia di associazioni (la maggior parte dei pazienti disgrafici hanno problemi sia con le consonanti che con le vocali) sindrome: associazione di sintomi clinici che si ritiene possano essere messi in relazione a qualche livello lo studio delle sindromi è utile in quei campi in cui la neuropsicologia cognitiva non è sviluppata sufficientemente; preparano il campo agli studi con singoli pazienti

37 associazioni Sindrome funzionale ( forte ) L associazione fra n deficit (N1,N2 N3 Nn) è determinata da un unico meccanismo che altera la funzione F1 Sindrome anatomica ( debole ) L associazione (N1,N2 N3 Nn) è determinata dal fatto che diverse funzioni (ad es F1 e F2 ) sono localizzate in aree cerebrali vicine, che sono quindi lese assieme con frequenza Sindrome anatomo-funzionale o mista

38 studi di gruppo perché fare studi di gruppo? contribuiscono a preparare le basi di nuove teorie ed i primi sviluppi forniscono importanti dati per il confronto con studi di neuroimmagine come raggruppare i pazienti? gruppi per sindrome gruppi per sintomi cognitivi gruppi le lesione anatomica

39 studi di gruppo g. per sindrome offrono un ampio spettro di analisi si assume che ci sia un preciso significato nell associazione dei diversi sintomi utile per capire i correlati neurali di una determinata patologia g. per sintomi cognitivi offrono un livello di analisi più dettagliato permettono la scoperta di tutte le aree critiche coinvolte nello specifico processo, che produce quei sintomi processo di analisi all indietro g. per lesione anatomica utilizzati per testare delle precise predizioni sulla specificità delle funzioni critiche di una certa regione utilizzati a supporto di studi con tecniche di neuroimmagine

40 studi di gruppo attenzione! (1): identificazione dei confini della lesione lesioni più semplici: fluido cerebrospinale rimpiazza il tessuto danneggiato (infarto, neurochirurgia) i tumori gliali sono difficili da circoscrivere emorragie possono rendere i neuroni non attivi temporaneamente (ma non sono distrutti per sempre) le immagini delle lesioni vanno ottenute dopo 3 mesi

41 studi di gruppo attenzione! (2): inferenze funzionali da associazioni lesione-deficit se una funzione F è deficitaria dopo lesione a regione X, allora la funzione F è localizzata nella regione X, o allora il fine della regione X è di implementare la funzione F posizioni neo-frenologiche relazione 1 a 1? oppure altre regioni e/o funzioni sono implicate dischisi: una lesione circoscritta può lesionare il funzionamento di una regione cerebrale distante (che è strutturalmente intatta)

42 incoerenze tra dati di pazienti e fmri inconguenza (1): i dati fmri indicano che una regione è attiva in un compito ma dati di pazienti indicano che la stessa regione NON è cruciale la regione riflette una peculiare ma non cruciale strategia la regione è inibita gli studi con i pazienti non hanno abbastanza potenza per rilevare la regione (campione piccolo, incorretta localizzazione, compiti diversi)

43 incoerenze tra dati di pazienti e fmri inconguenza (2): i dati fmri indicano che una regione NON è attiva in un compito ma dati di pazienti indicano che la stessa regione è cruciale sia la condizione sperimentale che baseline vedono coinvolta la regione critica difficoltà intrinseche nel rilevare l attività della regione in questione il deficit nei pazienti è dovuto ad un problema di connessione tra aree e non di un area specifica