COME L’AMBIENTE CAMBIA

I NEURONI E IL CERVELLO

Matteo Caleo

Istituto di NeuroscienzeConsiglio Nazionale delle Ricerche

Pisa

Il cervello umano

Come possiamo visualizzare le connessioni cerebrali?

Trattografia

IMAGING IN VIVO DEI NEURONI CORTICALI

(MICROSCOPIA A DUE FOTONI)

Courtesy of Tommaso Pizzorusso

Visualizzare l’attività neuronale:gli indicatori calcio

Visualizzare l’attività neuronale:gli indicatori calcio

Visualizzare l’attività neuronale:gli indicatori calcio

Come possiamo vedere i moduli del cervello in azione?

Risonanza magnetica funzionale, PET

Come possiamo vedere il cervello in azione?

La stimolazione magnetica transcranica

Lo sviluppo del cervello: fattori genetici ed ambientali

Fattori estrinseci: l’esperienza

L’esperienza agisce entro vincoli

1 Geni potenzialità

2 Esperienza espressione particolare delle potenzialità

L’esperienza agisce prevalentemente entro periodi critici

Sviluppo delle proiezioni retiniche

Sviluppo funzionale della corteccia visivadurante il periodo critico

BDNF

Durante il periodo critico:

-Incremento di acuità visiva

-Diminuzione del potenziale plastico

La maturazione dipendedall’esperienza sensoriale

Adult (Human)Newborn (Human)

Berardi et al.

Competizione tra i due occhi per il controllo della corteccia visiva

Sviluppo funzionale della corteccia visivadurante il periodo critico

Sviluppo funzionale della corteccia visivadurante il periodo critico

Adriana Fiorentini, Lamberto Maffei

Analisi longitudinale dell’acuità visiva nel topo:il labirinto ad Y

I “periodi critici”: la visione

Sviluppo funzionale della corteccia visiva:Effetto dell’allevamento al buio

BDNF

Mancato sviluppo dell’acuità visiva Campi recettivi più grandi

controllo

allevatoal buio

Piccolo

Adulto

Adulto in assenza di esperienza visiva

Sviluppo funzionale della corteccia visiva:Effetto dell’arricchimento ambientale

Sviluppo funzionale della corteccia visiva:Effetto dell’arricchimento ambientale

Sviluppo funzionale della corteccia visiva:Effetto dell’arricchimento ambientale

Ambiente arricchito

Normale

Arricchimento nell’uomo?

TERAPIA DEL MASSAGGIO

IN BAMBINI NATI PREMATURI

Gruppi sperimentali

Massage ControlsSubjects 10 10

Birth weight 1618,12 (SD 246) 1624 (SD 299)Gestational age 31,2 (SD1,05) 32 (SD 1,22)

0

4

8

Visu

al a

cuity

(c d

eg)

*

Acuità visiva a 3 mesi di età

Massagecontrol

GEMELLI IDENTICI:

VALENTINA E FEDERICA

Valentina Federica

1,1 Aumento del TSH (mU/ml) 0,9

13,2 Diminuzione del cortisolo (ng/ml) -3,6

18,3 Aumento di peso (gr/day) 17,8

2 EEG interval decrease (sec) 0,5

58 VEP N300 decrease (msec) 41

Massaggio Controllo

RISULTATI DEL MASSAGGIO IN UNA COPPIA

DI GEMELLI IDENTICI

Mediatori molecolari dello sviluppo corticale: ruolo di BDNF(Brain-Derived Neurotrophic Factor)

wt BDNF tg

L’overespressione di BDNF annulla gli effettidell’allevamento all’oscuro

Gianfranceschi et al., PNAS 2003

Organizzazione funzionale della corteccia visiva:Le colonne di orientamento

Scale bar = 1 mm (monkey)

Sviluppo funzionale della corteccia visiva:Effetto dell’esposizione a reticoli

A B

Sviluppo funzionale della corteccia uditiva:Effetto dell’esposizione ad un singolo tono

Periodo critico: P9-P28 (ratto)(Michael Merzenich)

normale esposto a 7 kHz

Lamberto Maffei, Il cervello collettivo

Un antidoto alla globalizzazione:

apertura, creatività, capacità di non rimanere schiavi di ciò che la genetica ha stabilito per noi –o che la comunicazione massificata ci vuole imporre

Impare una lingua da grandi.....

..non è come impararla da bambini

Le mappe corticali si modificano in seguito all’apprendimento:effetti dell’età di inizio dell’allenamento

Durante lo sviluppo la plasticita’ puo’ arrivare ad essere cross-modale

Soggetti ciechi dalla nascita hanno migliori performances in compiti di discriminazione tattile o sonora

Lettura in Braille di ciechi nati attiva la corteccia visiva

L’attivazione della corteccia visiva ha un ruolo funzionale

Cure materne: effetti a lungo termine

Piccoli che ricevono «high licking-grooming» sono meno ansiosi da adultie forniscono «high licking-grooming» alla loro prole

Cure materne: effetti a lungo termine sullo stress

Stimolo stressogeno

IPOTALAMO IPOFISI

CORTECCIA SURRENALE

cortisoloIPPOCAMPO

Cure materne: effetti a lungo termine sullo stress

Cure parentali

Rilascio diSEROTONINA(ippocampo)

Attivazione della trascrizionedei recettori per i glucocorticoidi

PERSISTENTE ACETILAZIONEDEGLI ISTONI

Cure materne: effetti a lungo termine sullo stress

Michael Meaney

La neocorteccia: le mappe sensoriali

La neocorteccia: le mappe sensoriali

Le mappe corticali si modificano in seguito all’apprendimento:corteccia somatosensoriale

Plasticità delle mappe: l’arto fantasma

Plasticità delle mappe: l’arto fantasma

Effetti di una specializzazione: i tassisti londinesi

Un prolungato “allenamento” che implica l’ippocampo posteriore

•L’ippocampo posteriore si espande rispetto a soggetti normali •l’ippocampo anteriore si riduce

Cancellare le tracce dell’apprendimento motorio

Io parloe leggo

Io guardola televisione