Invecchiamento - 2

Metodi e strumenti di

indagine nel ciclo di

vita

NOZIONI DI NEUROLOGIA

I 4 lobi Materia grigia e materia bianca

La materia GRIGIA è formata da neuroni, assoni non mielinizzati, dendriti e cellule gliali.

NOZIONI DI NEUROLOGIA

La materia BIANCA è formata da assoni mielinizzati, dal caratteristico colore biancastro.

NOZIONI DI NEUROLOGIA

Gli assoni ‘toccano’ i neuroni per creare delle connessioni chiamate SINAPSI.

NOZIONI DI NEUROLOGIA

La comunicazione tra neuroni è assicurata da molecole chiamate NEUROTRASMETTITORI.

NOZIONI DI NEUROLOGIA

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Con la vecchiaia si assiste ad una progressiva diminuzione

totale del peso e volume del cervello.

Studi di neuroimmagine hanno mostrato che il volume del

cervello diminuisce dello 0,12% fino intorno ai 50 anni; dopo

dello 0,35% per ogni anno successivo.

La materia grigia e quella bianca hanno traiettorie di sviluppo

nell’arco di vita diverse: mentre la materia grigia diminuisce a

partire dalla prima infanzia, il volume della materia bianca

aumenta.

IL CERVELLO CHE INVECCHIA

IL CERVELLO CHE INVECCHIA

Mentre la perdita di materia grigia nella prima infanzia è dovuto al fenomeno di «pruning»

necessario alla specializzazione delle diverse aree cerebrali (‘use it or lose it’), durante

l’invecchiamento la riduzione in materia grigia è dovuta all’atrofia neuronale e diminuzione

dell’arborizzazione dendritica.

Raz et al. (2005)

IL CERVELLO CHE INVECCHIA

Anche la materia bianca va incontro a decadimento, spesso caratterizzato da accumulo di

microlesioni, o ischemie cerebrali, dovute all’ostruzione dei vasi sanguigni.

Relazione tra cognizione e attività

cerebrale

Alcune tecniche di neuroimmagine, soprattutto la risonanza magnetica funzionale (fMRI) permettono

di misurare l’attività cerebrale quando l’individuo è impegnato in un compito.

Tre sono i compiti che vengono indagati di più nell’invecchiamento:

1) Codifica e rievocazione di memoria episodica e memoria di lavoro

2) Controllo attentivo

3) Funzioni percettive e sensomotorie

(parentesi sulla memoria)

La memoria è il persistere dell'apprendimento in una forma che può essere evidente in un momento

successivo, e quindi si ha l'apprendimento quando la memoria viene rafforzata tramite ripetizione.

I processi dell'apprendimento e della memoria sono 3:

1) Codifica: è l'elaborazione in entrata delle informazioni che devono poi essere immagazzinate in

memoria.

2) Immagazzinamento: è il risultato dell'acquisizione e del consolidamento, genera e mantiene

una registrazione permanente.

3) Recupero: usa le informazioni memorizzate per generare una rappresentazione cosciente o

compiere un comportamento appreso.

(parentesi sulla memoria)

3 principali tipi di memoria: memoria sensoriale, memoria a breve termine (MBT) e memoria a lungo

termine (MLT).

Questa distinzione è fatta in base al tempo di mantenimento delle informazioni in memoria, dove la

memoria sensoriale le tiene per un tempo che va dai millisecondi ai secondi, quella a breve termine

va dai secondi ai minuti, quella a lungo termine dai giorni agli anni.

(parentesi sulla memoria)

Memoria sensoriale

La memoria sensoriale è divisa in memoria ecoica, quella riferita alle tracce audio, e memoria

iconica, quella riferita alle tracce visive.

La memoria sensoriale ha una capienza molto elevata, ma una breve durata, e le informazioni non

arrivano a livello della coscienza, a meno che non vengano elaborate subito dopo il loro ingresso;

inoltre queste tracce sensoriali contengono una rappresentazione delle informazioni basata su dati

sensoriali, e non semantici (sul significato).

Mediamente dopo 500ms la traccia visiva può scomparire, mentre la durata della traccia ecoica può

arrivare anche a 20s.

(parentesi sulla memoria)

Memoria a breve termine

Ha dei limiti di capacità ed una durata da pochi secondi a qualche minuto, inoltre è accessibile alla

coscienza.

E' stato scoperto che la memoria a breve termine e quella a lungo termine sono due meccanismi

separati, e che per il passaggio delle informazioni dalla prima alla seconda, è necessaria la

ripetizione.

George Miller ha dimostrato che indipendentemente dal contenuto degli item, il numero degli item

ritenuti in memoria è circa 7, fenomeno detto span di memoria immediata, che rappresenta la

capacità della memoria a breve termine.

(parentesi sulla memoria)

La memoria di lavoro (ML) è un magazzino a capacità limitata che serve a trattenere per breve

tempo le informazioni e ad eseguirci operazioni mentali, se necessario.

Baddeley ha proposto un modello di memoria di lavoro a 3 componenti: l'esecutivo centrale, il

taccuino visuo-spaziale e il circuito fonologico.

L'esecutivo centrale è un sistema cognitivo che coordina i processi nella ML e controlla le azioni, il

taccuino serve per le rappresentazioni visive, mentre il circuito fonologico serve per le informazioni

acustiche.

Si pensa che le informazioni acustiche vengano trattate non per contenuto semantico, ma per

codice acustico, come suggerisce il fatto che le parole con suono simile possono essere confuse.

(parentesi sulla memoria)

Memoria a lungo termine

E' il magazzino delle informazioni, ed è divisa in: memoria dichiarativa e memoria non dichiarativa.

La memoria dichiarativa (esplicita) è l'insieme delle conoscenze a cui si ha accesso

consapevolmente, e comprende le conoscenze generali del mondo e le esperienze personali.

Questa memoria può essere a sua volta divisa in memoria episodica (la nostra memoria personale

ed autobiografica) e memoria semantica (l'insieme delle conoscenze generali non legate ad

episodi).

(parentesi sulla memoria)

Memoria a lungo termine

La memoria non dichiarativa (implicita), racchiude tutte quelle conoscenze di cui non si ha

coscienza, come le abilità motorie, il priming, ecc...

Si rivela nel momento in cui esperienze precedenti facilitano la prestazione in un compito che non

richiede la rievocazione intenzionale e cosciente.

La memoria procedurale è una forma di memoria implicita che coinvolge l'apprendimento di una

vastissima gamma di abilità motorie e cognitive.

Relazione tra cognizione e attività

cerebrale

Il Modello tra Asimmetria e Codifica (HERA, Tulving et al., 1994; Nyberg et al., 1996) propone che le

regioni prefrontali sinistre associate alla codifica dell’informazione contenuta in memoria in modo

diverso.

In particolare, questi autori si sono avvalsi di una tecnica chiamata Tomografia ad Emissione di

Positroni (PET), la quale dà informazioni di tipo fisiologico permettendo di ottenere mappe dei

processi funzionali all'interno del corpo.

La PET misura l’attività cerebrale (e non solo) attraverso l’identificazione della distribuzione di una

tracciante radio-attivo che viene iniettato nel paziente prima di essere posizionato nello scanner.

Relazione tra cognizione e attività

cerebrale

Relazione tra cognizione e attività

cerebrale

La corteccia prefrontale sinistra è coinvolta nella codifica, la corteccia prefrontale destra è coinvolta

nel recupero/rievocazione dell’informazione della memoria episodica.

Nyberg et al., 1996

Relazione tra cognizione e attività

cerebrale

Quello che si osserva a livello comportamentale sono i seguenti 3 pattern:

1) Declino lineare nell’arco di vita

2) Declino che avviene principalmente durante l’invecchiamento

3) Stabilità nell’arco di vita

Cioè: alcune funzioni cognitive subiscono decadimenti sproporzionati rispetto ad altri che rimangono

relativamente stabili nel ciclo di vita.

Relazione tra cognizione e attività

cerebrale

Decadimenti lineari nel ciclo di vita e specificità nell’invecchiamento

La cognizione di base (velocità di elaborazione dei segnali, memoria di lavoro, memoria episodica),

declina costantemente nel corso dell’invecchiamento.

Relazione tra cognizione e attività

cerebrale

Compiti che coinvolgono la conoscenza non sono affetti da declini in età avanzata. Ad es: vocabolario

e conoscenza semantica.

Questo suggerisce che l’esperienza acquisita nel corso della vita può compensare il lento

decadimento di una serie di competenze cognitive; quello che generalmente chiamiamo “saggezza”.

Il meccanismo alla base di questa compensazione potrebbe essere l’uso di strategie basate sulla

conoscenza in compiti dove i giovani tendono ad usare la più efficace elaborazione di risposta.

Relazione tra cognizione e attività

cerebrale

Stabilità nel ciclo di vita.

Memoria autobiografica, elaborazione emotive e processi di memoria automatici sembrano rimanere

costanti nel corso della vita.

Anche la teoria della mente (che riguarda la capacità di attribuire correttamente stati mentali ad altri)

rimane intatta nell’invecchiamento.

In particolare, gli anziani sembrano porre maggiormente attenzione alla loro vita emotiva rispetto ai

giovani, ricordando le componenti positive dei loro ricordi.

Relazione tra cognizione e attività

cerebrale

Un altro modello che spiega gli effetti dell’invecchiamento sull’attività cerebrale è l’HAROLD Model

(Hemispheric Asymmetry Reduction in Older Adults, Cabeza, 2002), che suggerisce che durante

diversi processi cognitivi, gli anziani reclutano entrambi gli emisferi cerebrali.

Relazione tra cognizione e attività

cerebrale

La riduzione in lateralizzazione emisferica ha una funzione (prospettiva della compensazione),

oppure è un sottoprodotto degli effetti dell’invecchiamento senza funzione specifica (prospettiva della

de-differenziazione)?

La prospettiva della compensazione sostiene che un maggior reclutamento di entrambi gli emisferi

aiuta a “respingere” i deficit neurocognitivi tipici dell’invecchiamento. Ad esempio, studi di

neuroimmagine hanno mostrato che anziani che mostravano un’attivazione bilaterale della corteccia

prefrontale erano più veloci in compiti di memoria rispetto a quelli che non mostravano questa

attivazione.

Relazione tra cognizione e attività

cerebrale

Prospettiva della de-differenziazione (diminuzione della specificità cerebrale):

Questa prospettiva nasce dall’evidenza che lo sviluppo nei bambini piccolo è rappresentato da

processi di differenziazione in diversi aspetti cognitivi, e questo processo sembra “riavvolgersi”

nell’invecchiamento, in cui diverse funzioni richiedono risorse esecutive ed organizzative simili.

Questo porterebbe quindi ad un processo di de-differenziazione funzionale nel corso

dell’invecchiamento.

Relazione tra cognizione e attività

cerebrale

Nel 2008, Reuter-Lorenz e Cappell hanno proposto un nuovo modello chiamato CRUNCH

(Compensation-related Utilization of Neuronal Circuits Hypothesis), anche questo basato sull’uso

compensatorio dei circuiti neuronali.

Secondo questo modello, gli anziani mostrano delle sovra-attivazioni cerebrali rispetto ai giovani per

affrontare le richieste del compito.

All’aumentare della difficoltà del compito invece, mentre i giovani mostrano sovra-attivazione di aree

specifiche, gli anziani – che funzionano già al limite delle loro risorse neurali – mostrano delle sotto-

attivazioni con conseguente prestazione inferiore.

Relazione tra cognizione e attività

cerebrale

Un ultimo modello proposto si chiama STAC (Scaffolding Theory of Aging and Cognition), che integra

vari aspetti del modello Crunch introducendo una nuova chiave di lettura:

Il cervello, invecchiando, va incontro a diverse sfide alle quali deve adattarsi. Queste sfide, in termini

neuroscientifici, si traducono in: riduzione della trasmissione dopaminergica, deterioramento della

meteria bianca e grigia, ecc.

Il cervello risponde a questi cambiamenti formando dei circuiti neuronali alternativi, una cosiddetta

“impalcatura” (scaffold) che permette di mantenere funzionanti i meccanismi principali.

TRAINING peR l’INvecchIAmeNTo

Questa impalcatura compensatoria può essere modificata

attraverso l’esperienza, come:

1) Training cognitivi

2) Training aerobici

Anche i training non-cognitivi e non-aerobici possono migliorare alcune capacità nell’anziano.

I partecipanti allo studio di Boyke et al. (2008) hanno

praticato giochi di destrezza per 3 mesi. Prima e dopo

il training sono stati sottoposti a scanning con fMRI

per osservare eventuali cambiamenti a livello

corticale.

TRAINING peR l’INvecchIAmeNTo

A Espansione della materia grigia in

hMT/V5. B, C, Espansione della materia

grigia nell’ippocampo e nel nucleus

accumbens (C).

Dopo 6 settimane dalla fine del training, i

cambiamenti sono scomparsi.

TRAINING peR l’INvecchIAmeNTo

TRAINING peR l’INvecchIAmeNTo

TRAINING peR l’INvecchIAmeNTo

L’esercizio cardiovascolare aiuta a migliorare i processi cognitivi durante l’invecchiamento, in

particolare: memoria, inibizione dell’informazione irrilevante…tutti compiti per i quali è necessario il

reclutamento del lobo frontale.

Tuttavia, ad oggi sono pochi gli studi che hanno mostrato un cambiamento strutturale che possa

supportare questi cambiamenti (benefici) nell’anziano.

In questo studio, gli autori hanno assegnato 59 anziani a due gruppi: a) gruppo con esercizi cardio-

vascolari; b) gruppo con esercizi non-cardiovascolari, entrambi con un training di 6 mesi.

TRAINING peR l’INvecchIAmeNTo

Per entrambi i gruppi: misurazione del battito cardiaco quotidiano

Gruppo aerobico:

Gruppo non-aerobico:

TRAINING peR l’INvecchIAmeNTo

Entrambi i gruppi, alla fine del training, hanno eseguito un test sul tapis roulant.

Solo il gruppo aerobico ha mostrato un miglioramento dopo i 6 mesi di training, misurato come

massima capacità inspiratoria di ossigeno rispetto alla baseline (16% vs. 5%).

TRAINING peR l’INvecchIAmeNTo

I cambiamenti più significativi sono stati osservati nei lobi frontali, specialmente zone che sono

implicate in processi attentivi, di controllo e di memoria.

Inoltre, i risultati hanno mostrato un incremento della materia bianca in regioni che connettono i due

emisferi. Un deterioramento del corpo calloso è di solito associato a declino cognitivo.

QUINDI?