Plasticità sinaptica e apprendimento, Appunti di Neuroscienze

Scarica Plasticità sinaptica e apprendimento e più Appunti in PDF di Neuroscienze solo su Docsity! 1 RIPASSO neuroni: Questa è l’immagine di un neurone (tramite il sistema alla Golgi), vediamo il prolungamento assonico in verde e gli altri prolungamenti che sono i dendriti. Ci sono molti puntini rossi che sono le sinapsi, e dove il puntino è più grosso ci sono più sinapsi. (decine di migliaia di sinapsi in ogni ramificazione). Sinapsi: è parte del sistema di comunicazione, dove si collega ad altre cellule. Le sinapsi sono dappertutto, alle terminazioni dell’assone ci sono sinapsi che mandano info altrove, ma quelle che si legano ai dendriti sono le info che arrivano alla cellula da altre cellule, ma possono arrivare anche direttamente al corpo cellulare o sugli assoni. 
 
 È a livello di queste sinapsi che si creano i processi di plasticità. Gli input arrivano, si sommato e se arrivano alla soglia di 55/40 mV producono il potenziale d’azione, che va in direzione della periferia, verso la negatività e va verso la terminazione sinaptica. Situazione a riposo della cellula è che ha una negatività rispetto all’esterno di -70mV, in questo caso si ha uno spostamento di ioni che mantengono questa situazione. Quando arriva un potenziale d’azione che è eccitante, che apre i canali per il Ca, ione carico positivamente, entrano ioni calcio, si legano alle vescicole nelle terminazioni assoniche, e le vescicole si spostano verso la membrana, che poi aprendosi libera il neurotrasmettitore. I recettori legati al neurotrasmettitore (acetilcolina ecc.), si legano ai suoi recettori e quando si legano apriranno i canali della membrana. • se entrano ioni positivi abbiamo depolarizzazione, quindi eccitatorio • se entrano ioni negativi si ha iperpolarizzazione, e la cellula sarà inibita quindi più difficile che si crea un potenziale. La sinapsi è il luogo dove si crea la plasticità. 2 Come si crea l’apprendimento? L’apprendimento può avvenire tramite due tipologie di sinapsi, una che dura per più tempo e quindi si struttura e una che dura poco tempo. Prima di tutto dobbiamo dire che affinché avvenga l’apprendimento è necessaria una condizione: che arrivi uno stimolo e quindi si passino delle informazioni tramite le sinapsi, in questo modo aumenteranno i neurotrasmettitori (puntini rossi dell’immagine). Lo stimolo che arriva aumenta la quantità dei neurotrasmettitori e accende/attiva determinate reti (immagine d). Quando parliamo di plasticità abbiamo più livelli: Plasticità sinaptica e rappresentazione. La plasticità sinaptica si divide in: 1. PLASTICITÀ FUNIONALE: Questa plasticità avviene quando le reti che sono state accese grazie allo stimolo che è arrivato, non vengono stimolate e quindi, non continuando ad essere attive si spengono. chiamata anche «plasticità a breve termine» perché, tanto subito si accende quanto si spegne. È una plasticità FUNZIONALE. 2. PLASTICITÀ STRUTTURALE: Se voglio invece ricordare per tanto tempo («plasticità a lungo termine») userò questa plasticità, quindi devo indurre un cambiamento della struttura delle mie reti (immagine f). Dobbiamo fare una sintesi proteica: cambia struttura creando delle ramificazioni nuove. La nostra cellula ha delle sinapsi che lavorano poco, con la sintesi proteica spodesta la sinapsi che non funziona bene e prende il suo posto = si parla di «competizione sinaptica», se uso le reti per qualcosa le tolgo a qualcos’altro, le funzioni che esercitiamo molto mantengono le reti, quelle che usiamo poco perdono le reti e vengono usate per altro/vanno perse. Le cellule comunicano tramite sinapsi e quindi modificando le sinapsi modifichiamo le reti. 5 R. Pensa di poter ingannare il cervello, vuole creare un’illusione tale per cui l’informazione che vede sia come se venisse dalla mano davvero, e vede se questo ha effetti sul dolore. Non usa un’informazione tattile ma CINESTESICA: il movimento. Si inventa una cosa che si chiama “mirror box”, una scatola con uno specchio, mette la scatola in modo che la mano sana si rifletta nello specchio. Così si ha la sensazione che si sia la mano amputata. A quel punto la persona amputata che vede la mano, anche se è consapevole che la mano non c’è, hanno la sensazione che la mano amputata ci sia, consapevoli che non sia possibile. Poi chiedono alla persona di fare i movimenti con la mano sana, il cervello che vede lo specchio e quindi è ingannata e pensa che sia la mano amputata ci sia, elabora questi movimenti e ciò riduce il dolore. Questa terapia è ancora usata oggi poiché funziona molto bene. Questi sono gli studi sulla deprivazione sensoriale, ora andremo ora a vedere i meccanismi di plasticità legati all’apprendimento. STUDI SULL’UOMO Plasticità e acquisizione di abilità I primi studi sulle cortecce primarie. 1. Studi sui MUSICISTI I primi studi sono stati fatti sui musicisti di strumenti a corda (contrabbassisti, violinisti ecc. coloro che usano l’arco). Perché i musicisti? Loro hanno una mano che fa dei movimenti pazzeschi sulle corde, ma l’altra mano usa l’arco e basta. Nonostante la difficoltà di usarlo è un lavoro di gomito e di polso e non di mano, le dita non si muovono. In questi soggetti è possibile capire se la rappresentazione nella loro corteccia motoria e sensoriale delle dita della mano sinistra, quindi la corteccia di destra, è diversa rispetto alla rappresentazione dell’altra mano. Quindi se due mano che lavorano in mano diverso hanno poi delle rappresentazioni corticali differenti —> SI, hanno due rappresentazioni diverse. La rappresentazione del 5° dito della mano sinistra (una delle dita che si muove di più sulle corde) è significativamente più larga, quindi maggiore rispetto al 5° dito della mano destra (che tiene l’arco). Questa diversa dimensione dipendenza dall’età di inizio dello strumento. Prima si iniziava, più era la differenza, ma non dipendeva dalla quantità di studio giornaliero. Questo ci dice che ciò che impariamo fin da piccoli cambia il nostro cervello… ma è possibile che ci sia un cambiamento anche il età adulta? Lo stesso gruppo (musicisti) fa uno studio sugli interpreti del braille per capirlo: 2. Studi sugli INTERPRETI del BRAILLE Il Braille viene letto o con due o con quattro dita, quindi si è visto attraverso la stimolazione magnetica transuranica se la rappresentazione del muscolo del secondo interosseo era maggiore in questi interpreti, rispetto ai soggetti di controllo della ricerca. Cosa trovano? 6 Che la rappresentazione è maggiore rispetto ai soggetti di controllo, ma anche che è maggiore alla fine della giornata del lavoro rispetto a come era ad inizio giornata = anche in età adulta c’è un cambiamento. A questo punto Pascul-Leone e il suo gruppo studia i cambiamenti plastici nell’adulto. Prendono persone che non sono musicisti e gli insegnano a fare una sequenza al pianoforte con una mano e non con l’atra, poi registrano le mappe della mano che fa l’allenamento e quella che non lo fa. All’inizio, nella la linea di base, è la rappresentazione delle due mani. I due puntini indicano che le due mani hanno una rappresentazione identica. Poi vediamo il 3° e il 5° giorno e vediamo la rappresentazione prima dell’allenamento e dopo 20 minuti di allenamento. La rappresentazione cambia completamente, il che significa che 20 min. di pratica cambiano la rappresentazione nella corteccia = la plasticità è velocissima. Ma vediamo che nonostante sia cambiata la rappresentazione della mano dopo 20 min. al terzo giorno, già dopo 1/2 giorni (vedi 5° giorno prima dell’allenamento) la rappresentazione è tornata come prima, per poi riaumentare dopo l’allenamento. Che meccanismo c’è quindi? Si parla di PLASTICITÀ’ FUNZIONALE, quindi ha usato reti che c’erano già, ha aumentato il lavoro di queste reti, ma poi non facendolo più le reti di spegnono, quindi come si fa a fare in modo che questa PLASTICITÀ’ funzionale diventi STRUTTURALE? —> con L’ESERCIZIO! Queste sono registrazioni fatte ogni settimana. Il lunedì prima della sequenza e il venerdì dopo la sequenza. Aumenta quello che viene appreso ogni volta, quindi piano piano aumenta l’attivazione il lunedì prima dell’allenamento, quindi piano piano rimane sempre di più. A mano a mano che le reti si strutturano l’attivazione venerdì dopo l’allenamento, diventa sempre meno, perché se io sto creando le reti nuove che mi servono non ho più bisogno di attivare tante sinapsi (si parla di attenzione )in più. 7 Quindi significa che all’inizio dell’apprendimento abbiamo un’attivazione di sinapsi enorme, il che fa togliere anche le energie. L’attivazione strutturale aumenta e quindi quella funzionale necessaria diventa meno. Però questi meccanismi vogliono moltissimo tempo, mesi, quindi quello che serve è l’esercizio. Se non abbandono del tutto le reti possiamo riprenderla e riattivarla. Se devo pensare a un apprendimento duraturo devo sapere che è necessario MOLTO ESERCIZIO, quindi RIPETIZIONE dello stesso processo. L’insegnamento è che se devo studiare, e quindi pensare a un apprendimento duraturo, devo sapere che è necessario molto esercizio, cioè RIPETIZIONE. Quando uno studia una cosa e dopo un anno non si ricorda è normale perché non c’è più ripetizione dopo un esame. Coma mai certi apprendimenti risultano più facili di altri? Ovviamente c’è il fattore primario che è l’interesse, ma tralasciando quello: Quando impariamo dei concetti nuovi in una materia che sappiamo già è più facile di studiare concetti in una materia nuova. Quando noi impariamo delle cose nuove abbiamo una plasticità funzionale, questa dice che tendenzialmente usiamo delle reti che abbiamo già. Quando acquisiamo qualcosa di nuovo il nostro cervello cerca di usare delle reti che abbiamo già. Quindi se il nuovo apprendimento è vicino a quello che ho già, faccio presto a modificare le reti, ma se ho una tabula rasa, quindi ho un apprendimento che è completamente nuovo devo costruire delle reti a partire da cose che sono completamente diverse. Di solito infatti prima di una materia si cercano di attivare reti già esistenti di argomenti simili per poi passare a modificare quelle reti, infatti prima di un insegnamento si cerca di collegarlo ad altre materie o comunque qualche conoscenza che una persona ha già. I BAMBINI E LA LETTURA La lettura è un apprendimento culturale: è diverso in base al luogo in cui si impara (i cinesi leggono diversamente rispetto a noi) inoltre è culturale perché passa attraverso l’insegnamento, È diverso dalla deambulazione, perché è una competenza che abbiamo, la lettura no. Apprendimento culturale significa che il nostro cervello  non ha delle reti predisposte alla lettura, mentre abbiamo delle reti predisposte alla visione o al linguaggio, non per la lettura. Ma sappiamo che i bambini nascono con il cervello incompleto quindi hanno una grandissima crescita extrauterina, ovvero, è un bambino che durante lo sviluppo può modificare e creare reti che prima non c’erano. Cosa si fa per imparare a leggere? Imparare: associazione tra suono (fonema) e forma (grafema), e devo imparare per esempio a riconoscere le lettere indipendente dalla forma, se minuscola o maiuscola = devo imparare che a prescindere da come è scritta è sempre quella, quindi devo imparare le invarianze. Inoltre deve imparare quali sono quei dettagli che sono decisivi per la codifica, se cane è scritto in maniera diversa è sempre cane, ma se cambia una lettera il significato cambia. Quando un bambino impara a leggere deve imparare a fare tutti questi processi, per poi legare i suoni ai significati. Noi possiamo anche leggere parole senza significato, perché la lettura non c’entra con la comprensione, ma con il leggere delle lettere. Il linguaggio è laterallizato nell’emisfero di sinistra e la lettura utilizza reti che sono collocate in tanti punti del nostro emisfero di sinistra, c’è una componente visiva, da cui entrano le info per leggere, che vanno verso i magazzini semantici, c’è una rete parietale e una frontale, tutti questi 10 leggere da piccolo.) Quindi imparando a leggere specializzi delle cellule ma sviluppi delle reti, quindi crei fasci = connessioni tra neuroni (= assoni e dendriti che mettono in comunicazione le cellule) 3. Si specializzano delle aree che si attivano nel momento in cui si legge (non presenti negli analfabeti) 4. Poi si specializza un emisfero, quando il sinistro si specializza per leggere il destro si specializza per riconoscere i volti.
 Questa specializzazione comincia quando il sinistro impara a leggere Quindi un apprendimento culturale cambia molto il nostro cervello. Prima di tutto vediamo che l’area deputata alla lettura è molto ampia. Questi sistemi sono super specializzati (per esempio nei musicisti), ma anche super integrati e quindi vediamo come l’apprendimento cambia il cervello. Tutte le reti che specializzo per la lettura prima facevano qualcosa, quindi uno studioso (Dehaene) dice che la plasticità è un processo di riciclaggio. Possiamo imparare qualsiasi cosa? No perché la disponibilità di sistema che ho da riciclare diminuisce a mano a mano che imparo qualcosa. Un apprendimento culturale è possibile finché ci sono dei sistemi che sono ancora modificabili, cioè delle cellule ancora da specializzare, delle reti ecc., quando ci sono delle nicchie e quindi dei sistemi che ancora non sono specializzate. Ogni volta che si instaura un apprendimento qualcosa va perso, nel bambino qualcosa viene perso, e viene persa una funzione: la generalizzazione per simmetria (riconoscere oggetti o persone anche se storte o dal lato opposto), quindi la generalizzazione è quando devo qualcosa da destra e da sinistra è uguale, ma nella lettura è diverso. Nella lettura devono imparare che «b» e «d» sono diverse, spesso si sbagliano perché devono rinunciare alla generalizzazione per simmetria. Inoltre i bambini iniziano a scrivere le lettere al contrario, ma ciò è normale perché devono imparare che scrivere al contrario non è la stessa cosa. Serve molto lavoro perché l’apprendimento si strutturi. 11 Le reti del linguaggio sono localizzate nell’emisfero sinistro con qualche eccezione riguardo la musicalità, cioè la prosodia, quindi il tono del linguaggio, che è a destra. Le reti in termini di melodia, gli aspetti più musicali, si trovano nell’emisfero di destro. Una lesione che provoca un disturbo nella lettura dei simboli, della semantica, quindi si parla di afasia in un musicista può portare ad un incapacità di leggere il pentagramma. Le reti che servono per la lettura ovviamente sono connesse con le reti visive, che è un’area sensoriale, perché la vista è un senso. L’accesso degli stimoli usa reti sensoriali diverse in base a se l’informazione arriva tramite un audio o tramite la lettura. Si dice che ascoltare porti a una comprensione migliore rispetto alla lettura, perché la difficoltà di come è scritto un libro porta molte risorse attentive nella lettura, e poche risorse rimangono per la comprensione, mentre, se ascolto un audio-libro non uso risorse attentive per leggere, quindi posso usare tutte le risorse attentive per la comprensione.