Le basi biologiche del comportamento Dal cervello, e soltanto dal cervello, scaturiscono tutti i nostri piaceri, la gioia, il riso e i motti di spirito, come pure tutti i nostri dolori, la tristezza la sofferenza e il pianto. E mediante il cervello, in particolare, che noi pensiamo, vediamo, udiamo. [ ] Gli occhi, le orecchie, la lingua, i piedi e le mani agiscono in accordo con il giudizio formulato dal cervello Ippocrate IV sec. a.c.
Le basi biologiche del comportamento Comportamento (prospettiva comportamentista) = insieme di attività motorie, vegetative e verbali prodotte da un organismo in risposta a stimoli ambientali. Il rapporto fra stimoli e risposte non può essere indagato (covert)
Le basi biologiche del comportamento Lo studio delle basi biologiche del comportamento è oggi un campo interdisciplinare in cui convergono diverse branche dalle discipline biologico-mediche a discipline psicologiche a discipline fisiche e ingegneristiche
Le basi biologiche del comportamento Alla base del comportamento vi sono svariati compiti svolti dal cervello:» ricevere i messaggi sensoriali che forniscono informazioni sull ambiente esterno» organizzare tutte queste informazioni e integrarle con altre già immagazzinate» utilizzare queste informazioni integrate per inviare messaggi ai muscoli e alle ghiandole, così da produrre movimenti coordinati e secrezioni adattive» esperienza cosciente= continuo flusso di percezioni, pensieri e sentimenti
Il neurone Il neurone è l unità anatomo-funzionale di base del sistema nervoso. Il neurone presenta tre componenti: corpo cellulare, dendriti e assone.
Le unità fondamentali del SN sono i neuroni o cellule nervose che in base alla loro funzione: Neuroni sensoriali Interneuroni Motoneuroni
Gli interneuroni e i neuroni sensoriali eccitano o inibiscono altri neuroni I motoneuroni agiscono su cellule muscolari o ghiandolari modificandone l attività Caratteristiche morfologiche dei neuroni
La proprietà più straordinaria del sistema nervoso risiede non tanto nella capacità dei singoli neuroni quanto nell organizzazione complessiva dei miliardi di neuroni che compongono il sistema
Perché studiare il neurone? Sapere come funziona il singolo neurone può aiutarci a capire come l insieme dei neuroni cooperi per creare le basi di tutti i processi psichici.
La demielinizzazione (degenerazione della guaina mielinica) si verifica in alcune patologie. Il neurone La velocità con cui l informazione viaggia lungo l assone dipende dal suo diametro, ma anche da una guaina mielinica che lo ricopre. L assone mielinico è interrotto a intervalli regolari da strutture definite nodi di Ranvier. Non tutti gli assoni sono mielinati alla nascita
Il neurone Fra le terminazioni di un assone e i dendriti o il corpo cellulare di un altro neurone vi è uno spazio, fessura sinaptica, attraverso cui avviene la trasmissione dell impulso nervoso La maggior parte dei neuroni comunica in corrispondenza delle sinapsi tramite un processo che implica cambiamenti di natura elettrica e chimica
La trasmissione sinaptica Le leggi di conduzione dell impulso all interno del singolo neurone (lungo l assone) sono diverse dalle leggi che relative alla conduzione da un neurone all altro.
La trasmissione sinaptica I neuroni influenzano l attività di altri neuroni a livello delle giunzioni sinaptiche Nella sinapsi avviene la trasmissione del messaggio nervoso a causa della liberazione di sostanze chimiche (neurotrasmettitori) generate dal neurone presinaptico. Il neurotrasmettitore agisce sulla membrana del dendrite o del corpo cellulare del neurone postsinaptico dando avvio a processi chimici che generano un impulso. I neuroni presentano recettori specifici per specifici neurotrasmettitori
Noradrenalina Endorfine Neurotrasmettitori Glutammato GABA (acdio gamma-aminobutirrico) Dopamina Serotonina Acetilcolina (Ach)
I nts non sono le uniche sostanze chimiche che trasmettono messaggi: gli ormoni
Sistema endocrino Il sistema endocrino è costituito da varie ghiandole che secernono ormoni (sostanze chimiche) direttamente nel sangue.
Gli ormoni Gli ormoni sono messaggeri chimici secreti nel sangue e veicolati dalla circolazione in tutte le parti del corpo dove agiscono su tessuti particolari detti tessuti bersaglio.
Ghiandole endocrine Tiroide Ghiandole surrenali Pancreas Gonadi (testicoli e ovaie)
Le sostanze farmacologiche La differenza principale tra un ormone e una sostanza farmacologica è che il primo viene prodotto naturalmente dal corpo, mentre la seconda è di origine esterna.
Le sostanze farmacologiche In neurologia e in psichiatria vengono usati molti farmaci atti a modificare il tono dell umore o il comportamento di un persona.
ORGANIZZAZIONE DEL SISTEMA NERVOSO
Organizzazione del sistema nervoso Sistema nervoso centrale: midollo spinale ed encefalo Sistema nervoso periferico: sistema nervoso somatico e sistema nervoso vegetativo
Sistema nervoso periferico Il sistema nervoso periferico è formato dall insieme dei nervi. Un nervo consiste in un fascio di assoni di neuroni sensoriali o motori, che decorre all esterno del SNC.
Sistema nervoso periferico I motoneuroni agiscono su strutture che possono essere raggruppate in due classi: muscoli scheletrici (inseriti su ossa, dalla cui contrazione dipendono i movimenti corporei); e i muscoli lisci e le ghiandole (i visceri). I neuroni che agiscono sui muscoli scheletrici costituiscono la così detta porzione somatica del SNP, mentre quelli che agiscono sui visceri formano il SNA.
Sistema nervoso autonomo Il sistema nervoso autonomo è costituito dal sistema simpatico (che porta all attivazione dei suoi organi bersaglio e le ghiandole) e il sistema parasimpatico (che agisce in opposizione a quello simpatico)
Sistema simpatico Viene solitamente attivato in risposta a situazioni di pericolo preparando l organismo a riposte di attacco o fuga.
Sistema parasimpatico Sostiene attività più usuali quali la produzione di riserve energetiche del corpo, la regolazione dei livelli di zuccheri nel sangue, secrezione di saliva.
IL SISTEMA NERVOSO CENTRALE
L evoluzione del SNC Il sistema nervoso è il primo dei principali sistemi a apparati del corpo a formarsi nell embrione.
L evoluzione del SNC Il sistema nervoso umano è un insieme di strutture gerarchicamente organizzate costruite strato dopo strato nel corso di milioni di anni di evoluzione.
Sistema nervoso centrale Midollo spinale: raccoglie le fibre afferenti ed efferenti, i neuroni afferenti ed efferenti e gli interneuroni Encefalo: cervello (corteccia cerebrale); strutture sotto-corticali (talamo, ipotalamo, sistema limbico; tronco encefalico..) ; cervelletto
Il midollo spinale Trasmette informazioni tra il cervello e il resto del corpo tramite i neuroni sensoriali e i motoneuroni. E segmentato e ogni segmento controlla una parte diversa del corpo
Formazione reticolare Nel tronco dell encefalo si trova la formazione reticolare (fitta rete di neuroni interconnessi), complessa serie di nuclei coinvolta nella regolazione del ritmo sonno-veglia e nei livelli di attivazione
Cervelletto Coordinamento dei movimenti, equilibrio e postura. Elaborazione delle informazioni sensoriali e motorie (associazioni fra stimoli)
Talamo Gruppi di nuclei al di sopra dell ipotalamo. Elaborazione iniziale delle informazioni sensoriali e trasmissione ai centri cerebrali superiori. Istrada i messaggi alle strutture adeguate e li filtra.
Ipotalamo Regolazione dei comportamenti alimentari e del ritmo veglia sonno, dell attività sessuale e dell esperienza emotiva. Legame fra SN e sistema endocrino. Mantenimento dell omeostasi (temperatura, glucosio, metabolismo)
Ipofisi Ghiandola pituitaria, regola la produzione ormonale. Gli ormoni prodotti dirigono le funzioni di molte altre ghiandole.
Ipotalamo Amigdala Ippocampo Sistema Limbico
I Gangli della base Vicino al talamo e all ipotalamo coinvolti nel movimento intenzionale. Ricevono proiezioni dalla sostanza nera. Alcuni circuiti neurali inibiscono il movimento mentre altri lo provocano. Memoria e umore
Corteccia cerebrale Strato più esterno del cervello, ne rappresenta l 80% del volume totale. La corteccia si suddivide in due emisferi (dx e sx) ed ogni emisfero si suddivide in 4 lobi. circonvoluzioni (rilievi) e solchi (avvallamenti).
Funzioni Costruzione flessibile di sequenze di movimenti volontari Discriminazione fra schemi sensoriali complessi Pensiero simbolico
E composta di regioni specializzate in differenti funzioni (visione, udito, sensazioni corporee..).
La corteccia può essere suddivisa in aree: AREE SENSORIALI PRIMARIE (ricevono i segnali dei nervi e dei tratti sensoriali attraverso nuclei di interconnessione situati nel talamo): area visiva (lobo occipitale); area uditiva (lobo temporale); area somatosensoriale (lobo parietale) AREA MOTORIA PRIMARA: (da cui si dipartono assoni che raggiungono i motoneuroni del tronco cerebrale e del midollo spinale ); situata nella porzione posteriore del lobo frontale AREE ASSOCIATIVE: (ricevono stimoli dalle aree sensoriali e dalle parti inferiori del cervello e sono coinvolte nei processi di percezione, pensiero, decisione)
Sistema nervoso centrale Anatomicamente la corteccia cerebrale è lo strato più esterno e più recente. Si possono individuare dei lobi: occipitali, temporali, parietali, frontali.
La quantità di spazio dedicata alle diverse parti del corpo nella corteccia motoria e somatosensoriale non è direttamente proporzionale alle loro dimensioni
Le aree associative Le aree associative situate nelle regioni posteriori della corteccia (lobo parietale e temporale) sono coinvolte nell elaborazione delle informazioni che arrivano dalle aree sensoriali. Di qui i segnali giungono alle aree associative frontali che ricevendo informazioni anche dal sistema limbico definiscono il piano generale di un azione.
I lobi Il cervello è diviso in due metà definite emisferi cerebrali, separati dalla scissura cerebrale interemisferica. Una banda di fibre nervose chiamate corpo calloso collega gli emisferi dx e sx. ogni emisfero è costituito da 4 lobi: occipitale, parietale, frontale, temporale.
I lobi Lobi occipitali: nell area posteriore della corteccia cerebrale, specializzati per la funzione visiva.
I lobi Lobi parietali: situati di fronte ai lobi occipitali. Intervengono in diverse funzioni incluso il senso del tatto, il rilevamento dei movimenti nell ambiente, la localizzazione degli oggetti nello spazio, la percezione del proprio corpo che si muove nello spazio.
I lobi Lobi frontali: numerose funzioni tra cui il movimento, l attenzione, la pianificazione, le abilità sociali, il pensiero astratto, la memoria e alcuni aspetti della personalità.
I lobi Lobi temporali: situati nelle aree inferiori laterali della corteccia, prevalentemente coinvolti nelle funzioni uditive e nel linguaggio (comprensione; area di Wernike lobo temporale sx).
La specializzazione emisferica Ciascuna metà della corteccia si ripiega all interno nel punto in cui entrerebbe in contatto con l altra metà dando origine a una profonda invaginazione mediana, detta fessura longitudinale, che divide la corteccia in due emisferi. I due emisferi sono connessi fra loro tramite un fascio di fibre: il corpo calloso.
La specializzazione emisferica Quasi tutte le vie nervose che connettono le aree corticali, sensoriali e motorie con le regioni del corpo ad esse corrispondenti sono crociate, ossia influenzano la metà controlaterale del corpo.
La specializzazione emisferica I due emisferi sono alquanto simmetrici rispetto alle funzioni sensoriali e motorie fondamentali. 1861 Paul Broca; Carl Wernike 1874 Emisfero destro: funzioni visuo-spaziali Emisfero sinistro: funzioni verbali
Il cervello diviso (split brain) Sperry 1966: resezione del corpo calloso in casi di epilessia; gli emisferi diventano indipendenti manifestando un evidente preferenza per certe funzioni
Altri modelli Non è rilevante la natura dello stimolo quanto il tipo di elaborazione (verbale vs visiva) Emisfero sx: elaborazione analitica; emisfero dx: elaborazione globale. Emisfero sx: elaborazione aspetti in serie dello stimolo; emisfero dx: elaborazione aspetto in parallelo dello stimolo. Differenze sessuali: differenze nella lateralizzazione delle funzioni psichiche nei due emisferi cerebrali.! funzioni verbali emisfero sx ;"emisfero dx e sx
La specializzazione emisferica Ampia variabilità individuale rispetto alla capacità dell emisfero dx di comprendere il linguaggio (incapacità totale, capacità identica, abilità invertite).
Plasticità della prima infanzia e periodo critico La plasticità del SNC è la sua capacità di variare struttura e funzione in risposta a stimoli sensoriali consentire adeguamento delle strutture nervose all ambiente (compreso l apprendimento e memorizzazione)
Plasticità della prima infanzia e periodo critico PERIODO CRITICO: periodo di elevata sensibilità del SNC alle influenze del mondo esterno
Plasticità della prima infanzia e periodo critico Se una data sensoriale non riceve un idonea stimolazione dal mondo esterno durante il periodo critico essa non si sviluppa adeguatamente o non si sviluppa affatto
Plasticità e apprendimento Effetti di ambienti ricchi e poveri di stimoli sul cervello di ratti (Rosenzeiwg et al., 1972) Ambiente ricco: > spessore corteccia cerebrale; > acetilcolina; > dimensioni dei neuroni; > numero di sinapsi Risultati ottenuti non solo nei ratti giovani, ma anche nei ratti adulti
Plasticità del sistema nervoso dell adulto concetto di recente acquisizione. Allenamento a discriminare toni acustici nella scimmia (Recanzone et al., 1992) Espansione della rappresentazione della zona cutanea corrispondente al dito indice nelle persone che apprendono Braille. Maggiore rappresentazione della mano sinistra in suonatori di strumenti a corda RMF (risonanza magnetica funzionale) ha mostrato attivazione di un area motoria corticale più estesa in soggetti che si erano allenati ad eseguire un compito motorio complesso con la mano sinistra.
Plasticità in seguito a lesione periferica Arto fantasma: le scansioni cerebrali di soggetti con arto amputato hanno rivelato che stimolare aree del volto e della parte superiore del braccio attivava un area nella corteccia che in passato sarebbe stata attivata dalla mano mancante. Il volto e il braccio erano rappresentati nella corteccia somatosensoriale nell area adiacenta a quella in cui la mano (ora amputata) sarebbe stata rappresentata (Ramachandran, 1993). Le aree somatosensoriali per il volto e per la parte superiore del braccio avevano occupato la parte della corteccia che normalmente rappresenta la mano: rimappatura corticale
Metodi di studio delle funzioni cerebrali Metodi comportamentali: batterie di test o test specifici di linguaggio, memoria etc a pazienti cerebrolesi al fine di determinare deficit in funzioni psichiche specifiche; tempi di reazione (analisi informazione contenuta nello stimolo, decisione della risposta da eseguire, esecuzione motoria della riposta)
Metodi di studio delle funzioni cerebrali Metodi elettrofisiologici: registrare l attività elettrica del cervello, della pelle, dei muscoli, del cuore, durante l attività psichica. L attività elettrica cerebrale è registrata mediante elettrodi posti sul cuoio capelluto secondo due tecniche principali: Elettroencefalogramma (riflette l attività globale del cervello; stati di coscienza), potenziali evocati e potenziali correlati ad eventi (elaborazione compiuta da aree corticali specifiche in risposta a stimoli esterni).
Metodi di studio delle funzioni cerebrali potenziali evocati: risposte corticali a informazioni sensoriali elementari (intensità, durata dello stimolo) potenziali correlati ad eventi: attività corticale svolta per una elaborazione più complessa (es. elaborazione semantica)
Metodi di brain imaging (tomografici) TAC (tomografia assiale computerizzata) RM (risonanza magnetica) PET (tomografia ad emissione di positroni) Risonanza magnetica funzionale