LE FUNZIONI ESECUTIVE

da Cossu ‘Le funzioni esecutive’ Milano maggio 2011

modif. Boschetto, giugno 2011

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• Le funzioni esecutive ci permettono di

– formulare obiettivi e piani per raggiugerli,

– ricordare gli obiettivi nel tempo (e ripescare dalla MLT le

informazioni significative),

– scegliere e iniziare azioni che ci aiutino a raggiungerli,

– monitorare e aggiustare il nostro comportamento,

(flessibilita’) come necessario finche’ li raggiungiamo o li

falliamo

Aron, 2008

1 - QUESTIONI PRELIMINARI 25 DIA

1.1 localizzazione delle funzioni

1.2 intenzionalita’

2 - LE FUNZIONI ESECUTIVE 32 DIA

2.1 premesse storiche

2.2 attenzione

2.3 memoria

2.4 funzioni esecutive calde e fredde

2.5 impulsivita’

3 - LE FUNZIONI ESECUTIVE NEI DISTURBI DI SPETTRO AUTISTICO 10 DIA

4 - LE BASI PER UN INTERVENTO IN SOGGETTI AUTISTICI ADULTI CON DI 7 DIA

QUALE RELAZIONE FRA INTENZIONE E AZIONE,

FRA PENSIERO E CERVELLO

• LOCALIZZAZIONE

• la localizzazione e l’organizzazione delle funzioni a livello di aree

corticali e’ una chimera

• si tratta di una relazione fra funzioni immateriali e loro localizzazione

• INTENZIONALITA’

• ‘il sistema motorio del cervello esiste per tradurre pensieri

sensazioni ed emozioni nel movimento.

• Al momento i passi iniziali di tale processo sono al di la’ delle

possibilita’ di analisi.

• Non sappiamo ancora come siano costruiti i movimenti volontari, ne’

da dove vengano gli ordini’ Henneman 1984

Teoria frenologica della localizzazione delle funzioni cerebrali sulla

superficie del cervello umano. Gall, Franz Joseph. - 1758 - 1828

I tratti del carattere si sviluppano in aree specifiche del cervello, che si espandono

secondo lo sviluppo e determinano la comparsa di solchi e rilevatezze sulla superficie

del cranio, dai quali e’ possibile determinare il carattere.

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Suddivisione semplificata della superficie

della corteccia cerebrale, Brodman, 1907

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Areas 3, 1 & 2 - Primary Somatosensory Cortex

Area 4 - Primary Motor Cortex

Area 5 - Somatosensory Association Cortex

Area 6 - Premotor cortex (Supplementary motor area)

Area 7 - Somatosensory Association Cortex

Area 8 - Frontal eye fields

Area 9 - Dorsolateral prefrontal cortex

Area 10 - Anterior prefrontal cortex

Area 11 - Orbitofrontal area

Area 12 - Orbitofrontal area

Area 13 e Area 14* - Insular cortex▪

17 - Primary visual cortex (V1)▪

Area 18 - Secondary visual cortex (V2)

Area 19 - Associative visual cortex (V3)

Area 20 - Inferior temporal gyrus

Area 21 - Middle temporal gyrus▪

Area 22 - Superior temporal gyrus, Wernicke's area

Area 23 - Posterior cingulate cortex

Area 24 - Anterior cingulate cortex.

Area 25 - Ventromedial prefontal cortex)[1]

Area 26 - Ectosplenial

Area 27 - Piriform cortex

Area 28 - Entorhinal Cortex

Area 29 Area 30 Area 31 Area 32 Area 33 cingulate cortex

Area 34 - Entorhinal Cortex,

Area 35 - Perirhinal cortex Parahippocampal gyrus

Area 36 - Parahippocampal cortex

Area 37 - Fusiform gyrus▪

Area 38 - Temporopolar

Area 39 - Angular gyrus, Wernicke's area

Area 40 - Supramarginal gyrus Wernicke's area

Areas 41 & 42 - Primary and Auditory Association Cortexv

Area 43 - Primary Gustatory Cortex

Area 44 - pars opercularis, Broca's area

Area 45 - pars triangularis Broca's area

Area 46 - Dorsolateral prefrontal cortex▪

Area 47 - Inferior prefontal gyrus▪

Area 48 - Retrosubicular area

Area 49 - Parasubiculum

Area 52 - Parainsular ,

Penfield, Omunculus corticale, 1951

• corteccia prefrontale: emozioni e risoluzione di problemi

• corteccia motoria associativa: coordinazione dei movimenti

complessi

• corteccia motoria primaria: inizio movimenti volontari

• corteccia somatosensitiva primaria: riconoscimento

informazioni sensitive

• corteccia sensitiva associativa: elaborazione informazioni

sensitive

• corteccia visiva associativa: elaborazione delle informazioni

visive

• corteccia visiva: riconoscimento di stimoli visivi semplici

• area di Wernicke: comprensione del linguaggio

• corteccia uditiva associativa: elaborazione delle informazioni

uditive

• corteccia uditiva: riconoscimento delle qualita’ dei suoni

(volume, tono)

• corteccia inferotemporale: elaborazioni legate alla memoria

• area di Broca: produzione del linguaggio

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• Localizzazione delle funzioni

non significa che una funzione

sia svolta esclusivamente da

una determinata area

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• la maggior parte delle funzioni

sono espletate da neuroni di regioni

cerebrali diverse.

• certe aree hanno una piu’ stretta

relazione con determinate funzioni

rispetto ad altre.

• ogni area e’ deputata a svolgere

principalmente una certa funzione.

QUALE RELAZIONE FRA INTENZIONE E AZIONE,

FRA PENSIERO E CERVELLO

• breve rassegna del pensiero filosofico rispetto alla nascita dell’intenzionalita’

• approccio innatista

il neonato è gia’ dotato di una ricca struttura rappresentazionale

che gli consente di interpretare l’esperienza

• le conoscenze stanno nelle memoria - Platone

• le idee vengono da un ente sovrannaturale - Cartesio

• i giudizi e le conoscenze sono a priori - Kant

• approccio empirista (Hume, Locke)

• riafferma la priorita’ dell’esperienza,

l’apprendimento avviene con l’esperienza

• la mente del neonato è una tabula rasa. Lo stato

iniziale del processo di sviluppo è caratterizzato da

una mancanza totale di organizzazione mentale.

– Watson 1919 manifesto del comportamentismo - parte dal

presupposto che ciascuno e’ tabula rasa e quindi

plasmabile

– Skinner esprime il concetto che cio’ che interessa e’ solo

cio’ che entra (stimolo) e cio’ che esce (risposta) senza

occuparsi di cio’ che avviene nella black box

• approccio costruttivista

• il bno si costruisce le conoscenze attraverso processi,

a partire da quello che c’e’, inizialmente un repertorio

di pattern motori riflessi (Piaget - riflessi innati e

invarianti funzionali)

• L’esperienza è la causa principale dello sviluppo, ma

ciò che si sviluppa non è una copia di quello che il

bambino esperisce, ma una struttura cognitiva

attraverso la quale il bambino può interpretare

l’esperienza.

• ADATTAMENTO guidato da due meccanismi in rapporto fra loro, in equilibrio

dinamico nello sviluppo dell’intelligenza

– ASSIMILAZIONE - processo conservatore che tende a subordinare

l’ambiente esterno agli schemi preesistenti dell’organismo (es

prensione, suzione..)

– ACCOMODAMENTO - processo di modifica degli schemi preesistenti

dell’organismo, da parte dell’ambiente

– GIOCO netto prevalere dell’assimilazione sull’accomodamento che

tende a subordinare l’ambiente esterno agli schemi preesistenti

– IMITAZIONE predomina l’accomodamento perche’ l’uso degli schemi

preesistenti e’ diretto dal modello da imitare

– Assimilazione, schema rigido, porta alla ripetizione - ma lo schema

ripetuto, a seconda dell’oggetto, comporta progressivamente modifiche

dello schema, fino ad una chiara differenziazione, e quindi si avvicina

progressivamente all’accomodamento

– in ottica piagetiana l’esordio delle funzioni esecutive,

coincide con l’emergere della capacita’ di

IMITAZIONE DIFFERITA

(imitazione di modello motorio in assenza di modello - 6 st. 18/24 m)

• finche’ negli anni ‘70 viene dimostrato che proporre un pattern di movimento ad un

neonato (es. tira fuori lingua) attiva un’imitazione (Piaget 8/12m)

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Imitation of facial and manual gestures by human neonates.

Science. Meltzoff, A.N., & Moore, M.K. (1977).

Evolution of Neonatal Imitation.

Gross L, PLoS Biology Vol. 4/9/2006

• approccio della fenomenologia (Edmund Husserl 1859 - 1938)

• l’esperienza e’ intuitiva

• i fenomeni si presentano a noi in un riflesso

fenomenologico, ovvero sempre indissolubilmente

associati al nostro punto di vista

Merleau-Ponty - ‘Fenomenologia della percezione’ 1945

– noi siamo i nostri corpi e la nostra esperienza vissuta di questo corpo

nega la separazione dell’oggetto dal soggetto, della mente dal corpo

– il nostro e’ un ‘mondo interindividuale’

– la conoscenza e’ esperienza condivisa

– il senso del gesto non e’ dato ma viene compreso, decifrato, catturato

da un atto da parte di chi guarda’

– e’ come se le intenzioni di un’altra persona abitassero nel mio corpo’

• approccio razionalista: gli esseri umani decifrano il comportamento degli altri in termini di stati mentali (intenzioni, credenze, desideri), rimanda ad un livello classificatorio, monadico

• NEURONI MIRROR, inizio anni ‘90, - Serendipity

– nella corteccia premotoria di una scimmia lo stesso neurone scarica

sia se la scimmia sta compiendo un’atto motorio, sia se la scimmia

osserva un uomo che compie la stessa azione

• nell’uomo il sistema di MN si trova in molte altre aree della corteccia:

– premotoria ventrale, compreso Broca

– lobulo parietale inferiore

– giro frontale inferiore,

– Amigdala

– Cingolo anteriore

– solco temporale superiore,

– ippocampo,

– insula

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• CATENE MOTORIE E COMPRENSIONE DELLE INTENZIONI

• meccanismo adattivo che ricostruisce il programma motorio

di chi ci sta davanti

• permette di capire concretamente, ‘in modo incarnato’,

le intenzioni dell’altro

• significato difensivo del poter anticipare

• meccanismo biologico alla base del comportamento sociale

degli uomini (empatia)

• base per l’apprendimento attraverso l’imitazione

• possibile substrato per lo sviluppo di una cognizione sociale e

di una Teoria della mente

neuroimaging funzionale (Fabbri, Rizzolati, 2008)

– All’interno dei sistemi di network neurali fronto parietali, che di possono

ricondurre alla ampia funzione di integrazione sensomotoria, si riconosce

un sistema MN FRONTOPARIETALE,

– SISTEMA SPECCHIO FRONTALE, motorio, con organizzazione

somatotopica di piede, mano, bocca - attiva schemi motori

corrispondenti a quelli che vediamo

– SISTEMA SPECCHIO PARIETALE, che si attiva in parti

differenti se assitiamo ad azioni a valenza positiva o ad

azioni a valenza negativa

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• studi EMG ed EEG: si attiva mm mimica analoga a quella cui si e’ esposti,

anche per frazioni di tempo di 30 msec

– le reazioni emozionali possono essere evocate inconsapevolmente

– la mm mimica funge da feedback che fornisce un’informazione propiocettiva

e influenza l’esperienza emozionale

Simultaneous Recording of EEG and Facial Muscle Reactions During Spontaneous Emotional

Mimicry Achaibou,(2008)

• Similar Facial Electromyographic Responses to Faces, Voices, and Body Expressions

Magnee,(2007)

• al tempo stesso l’esperienza empatica richiede un’esposizione per tempi

molto piu’ lunghi

• impalcatura neurale delle intenzioni Fogassi studia le aree postero/inferiori del lobo parietale, ricche di connessioni con l’area premotoria F5, e da qui alla F1.

Viene proposta a una scimmia

– una nocciolina, che prende e mangia o

– un oggetto non commestibile, che ha imparato a mettere in un altro contenitore.

• La prima parte dell’azione e’ uguale, ma se lo scopo dell’azione e’ diverso

(mangiare vs buttare via), gia’ la programmazione del primo movimento sara’

guidato da neuroni diversi.

• gli atti motori sono guidati dallo scopo dell’azione

– studio sulla prensione di noccioline da parte di scimmie con l’utilizzo di

pinze normali e di pinze invertite, che richiedono un movimento opposto

– anche se i movimenti sono opposti in entrambi i casi scarica lo stesso

neurone: lo scopo dell’atto motorio e’ lo stesso

– lo SCOPO dell’azione governa in modo sovraordinato la neuroanatomia

funzionale del movimento

– Movimento - spostamento di un segmento nello

spazio (Comparetti)

– Atto motorio - sequenza ordinata di singoli

movimenti (es. grasping)

– Azione - e’ l’atto motorio con uno scopo

– Un soggetto autistico puo’ avere capacita’ di movimento straordinaria,

ma le sue azioni sono magari molto deficitarie

LO SPAZIO DELL’AZIONE E’ SPAZIO FUNZIONALE

SPAZIO PERIPERSONALE 2009 Fogassi

una mano prende un oggetto all’interno e all’esterno del raggio d’azione del macaco:

MN in F5,

26 % rispondeva se l’azione avveniva nello spazio extrapersonale della scimmia;

27 % mostrava invece una selettività per lo spazio peripersonale

47 % rispondeva alla presentazione della scena motoria indipendentemente dalla posizione

• mantenendo invariate le distanze, si interpone tra i due un pannello trasparente i neuroni che hanno reagito in precedenza non rispondono più alla vista del gesto.

MN METRICI

Popolazione di MN spazialmente selettivi che codifica lo spazio peri ed extrapersonale seguendo un formato puramente metrico

MN OPERAZIONALI

Popolazione di MN che codificano lo spazio in termini operazionali, a seconda della possibilità, per il macaco, di compiere a sua volta il gesto osservato.

• Rizzolatti ipotizza che nella costruzione sensomotoria dello spazio

lo spazio sia inteso non come una categoria unitaria, ma discreta e frammentaria,

costituendosi nella interazione con gli oggetti, e

modellandosi attorno ad una entita’ soggettiva - il corpo come misura di tutto-.

CENTRAL PATTERNS GENERATORS

generatori centrali di pattern motori

• anche il sistema motorio ha una sua struttura gerarchica e la componente piu’

bassa del sistema motorio e’ costituita dai CPG

• CPG e’ un sistema neuronale che genera patterns motori intrinseci di attivita’

ritmica, indipendentemente dagli input sensoriali o centrali (es. governano la

deglutizione, la respirazione ed anche la deambulazione,)

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TRASFORMAZIONI VISUO/MOTORIE • nel vedere un oggetto (es una tazza) oltre ad essere decifrato come oggetto

conosciuto, viene frammentato in tutte le porzioni visive che permettono un’azione

sull’oggetto (es. manico, bordo, base) a livello parietale posteriore.

• La regione parietale informa le aree premotorie su tutte le possibilita’ di

movimento sull’oggetto.

• C’e’ costantemente una cascata di programmi motori potenziali, la

grandissima parte dei quali non viene agito. Si tratta di un circuito automatico.

ANCHE LA PERCEZIONE VISIVA E’ RICOSTRUZIONE

• lo stimolo visivo, dalle aree occipitali, viene proiettato

– 1 VIA DORSALE, del DOVE a livello parietale (permette la trasformazione visuomotoria:

una tazza con una certa forma rende possibili alcuni programmi motori potenziali)

– 2 VIA VENTRALE, del COSA a livello temporale (attiva la memoria semantica)

• l’informazione visiva (trasformazioni visuomotorie - MN) attiva

una quantita’ di SCHEMI MOTORI POTENZIALI ed un

malfunzionamento a livello frontale puo’ non permettere di inibirli

(perseveranza, dipendenza dal campo)

• la RISONANZA MOTORIA ED EMOZIONALE che rimanda

all’impossibilita’ di conoscere l’altro come oggetto esterno a noi,

ed alla dimensione imprescindibile dell’intersoggettivita’

• lo SCOPO dell’azione governa in modo sovraordinato

la neuroanatomia funzionale del movimento

• lo spazio dell’azione e’ uno SPAZIO FUNZIONALE

• sia lo spazio peripersonale

• sia lo spazio in rapporto agli oggetti

Wired to Be Social: The Ontogeny of Human Interaction.

U. Castiello, V. Gallese et al.. Public Library of Science One, Vol. 5 No. 10, October 7, 2010.

• studio di cinematica intrauterina in gemelli di 14 settimane che documenta la

modulazione precocissima delle risposte motorie nell’interazione.

• I movimenti sono molto diversi se il feto ha di fronte la parete uterina

(movimenti + ampi e bruschi) piuttosto che il fratello (movimenti + lenti e

controllati) o se tocca se stesso - inoltre tocca piu’ spesso il fratello di se’.

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LE FUNZIONI ESECUTIVE

• Le funzioni esecutive ci permettono di

– formulare obiettivi e piani per raggiugerli,

– ricordare gli obiettivi nel tempo (e ripescare dalla MLT le

informazioni significative),

– scegliere e iniziare azioni che ci aiutino a raggiungerli,

– monitorare e aggiustare il nostro comportamento,

(flessibilita’) come necessario finche’ li raggiungiamo o li

falliamo

Aron, 2008

Executive

• in inglese, rimanda a funzioni elevate, di supervisione, ‘manageriali’,

• mentre esecutivo, in italiano, rimanda a funzioni basse, delegate

• Le funzioni esecutive sono processi necessari per mettere in atto

comportamenti orientati verso un obiettivo e sono basate sul

funzionamento della corteccia prefrontale

• Al di la della diagnosi, la specifica organizzazione delle funzioni esecutive

diventa determinante nell’impostare un percorso riabilitativo

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Analisi clinica delle alterazioni del comportamento:

• approccio tassonomico - livello descrittivo (cio’ che

manca, cio’ che non funziona) - nella stessa diagnosi

rientrano soggetti del tutto diversi

• approccio funzionalista - (che cosa c’e’, come

funziona), base imprescindibile per un intervento

LE FUNZIONI ESECUTIVE

• abilita’ a inibire le risposte automatiche

• abilita’ a spostare l’attenzione

• abilita’ a mantenere il controllo emotivo

• abilita’ a iniziare un compito

• memoria di lavoro

• abilita’ a formulare ipotesi

• abilita’ a pianificare

• abilita’ a organizzare il contesto

• abilita’ a monitorare, rilevare errori, correggere

• flessibilita’ cognitiva

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Norman e Shallice ‘00 propongono 5 condizioni in cui un comportamento

routinario non e’ sufficiente per una buona performance:

1 - pianificazione e decision making

2 - correzione e risoluzione di problemi

3 - situazioni in cui le risposte non sono automatizzate o in

cui sono richieste nuove sequenze di azioni

4 - situazioni pericolose o tecnicamente difficili

5 - situazioni che richiedono l’utilizzo di uno sforzo mentale

intenso, anche abituale, o il resistere a tentazioni.

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• meta’ ‘800 Phineas Gage, minatore del Vermont, subisce un incidente, un tubo di ferro entra nel suo cranio in sede frontale:

• perde conoscenza per un tempo brevissimo,

• quasi non sente dolore, rimane vigile

• ritorna al lavoro in pochi giorni

- le conseguenze del danno:

– diventa altra persona,

– instabile,

– manca di rispetto,

– volgare,

– insofferente a regole o consigli se andavano contro i suoi

desideri,

– si comportava come un bambino, ma con le passioni

animali di un giovane uomo

– diminuita o distrutta la capacita’ di capire e seguire

norme sociali

– non ha interessi particolari, e non lo interessa piu’ cio’

che prima lo interessava;

– diviene un vagabondo, antipatico

Egas Moniz 1875-1955

– ha introdotto la tecnica angiografica e la lobectomia frontale:

• la prima tecnica prevedeva l’iniezione di alcool nei lobi frontali

• in seguito leucotomia parieto/pre-frontale, con dissezione delle fibre

talamo/frontali con un filo retrattile, il leucotomo

– in soggetti schizofrenici, gravemente aggressivi - con

trasformazione radicale del carattere

– interrotta con l’avvento delle fenotiazine

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FILOGENESI CORTECCIA FRONTALE

(homo sapiens 29%, scimpanzee 12%, gatto 3%)

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• La corteccia prefrontale si e’ espansa con l’evoluzione di mammiferi e primati

e una ampia corteccia prefrontale e’ tipica dell’uomo e dei primati

(delfini, balene, volume cerebrale grande ma con ipersviluppo parietale)

• Sistema frontale, filogeneticamente tardivo, a lentissimo sviluppo

• la densita’ di materia grigia va incontro a una curva di sviluppo a U rovesciata

durante l’adolescenza.

– all’inizio dell’adolescenza si ha un nuovo periodo di sinaptogenesi, cioe’ di

proliferazione di nuove sinapsi, dopo quello che caratterizza i primissimi anni di

vita. Cio’ comporta un aumento della sostanza grigia, che va incontro ad un picco

di densita’, raggiunto il quale si ha un plateau.

– Ad un certo momento, specifico per ogni area corticale, inizia il processo di

pruning sinaptico, cioe’ lo sfoltimento delle sinapsi scarsamente utilizzate.

• i lobi frontali raggiungono il loro picco di crescita a 12 anni per i maschi e 11

anni per le femmine

• La ridefinizione dei circuiti, attraverso la perdita di materia grigia, continua,

nel lobo frontale, anche nella terza decade di vita, e la corteccia

prefrontale dorsolaterale e’ l’ultima area corticale a raggiungere lo

spessore definitivo (2006).

ATTENZIONE

Modello di Manly e Robertson (‘99)

- Attenzione selettiva: seleziona gli stimoli importanti e ignora le

informazioni irrilevanti o interferenti;

protegge dal sovraccarico di informazioni,

permette comportamenti coerenti e

flessibili in relazione agli eventi (migliora da 6 a 12 anni parietale posteriore dx)

- Attenzione mantenuta: mantenersi vigili per un periodo prolungato

di tempo

(migliora fino a 11 anni aree frontali dx e parietali)

ATTENZIONE

- Controllo esecutivo: gestire stimoli conflittuali o cambiare

rapidamente il proprio set cognitivo (migliora molto fra 6 e 8 aa, poi fino a 12 anni

giro cingolato anteriore)

Modello di Posner e Petersen, 1990

Esistono 3 network dell’attenzione

1 - PAS Sistema Attenzionale Posteriore

– Orientamento dell’attenzione verso sorgenti di

stimolazione appartenenti a diverse sensorialita’. Dirige

l’attenzione verso porzioni d’interesse dello spazio

circostante

2. - AAS Sistema Attenzionale Anteriore

– Detezione focale degli stimoli, attivo in compiti

percettivi e motori, nella rilevazione dello stimolo

appropriato per l’esecuzione di un determinato compito e

nella programmazione dell’azione

3. - Sistema di Vigilanza

• 1 PAS Sistema Attenzionale Posteriore - shifting attentivo

- orientamento attenzione

- ricerca visiva

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• disancoraggio: corteccia parietale posteriore

• shifting: collicolo superiore

• ancoraggio: pulvinar

– un danno parietale soprattutto a dx porta eminiattenzione, ‘neglect’

– L’ emisfero dx elabora gli stimoli a bassa frequenza spaziale, il sn ad alta frequenza

corteccia prefrontale mediale:

-corteccia cingolata anteriore,

- area supplementare motoria

• 2 AAS Sistema Attenzionale Anteriore - detezione focale stimoli

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Giro del cingolo: attenzione divisa • permette di rilevare piu’ elementi contemporaneamente • di monitorare i diversi attributi dello stimolo. • e’ un sistema di memoria di lavoro e di controllo esecutivo.

• Un danno a questo sistema comporta una disorganizzazione della programmazione motoria

• 3 Sistema di Vigilanza: input noradrenergico fornito alla

corteccia dal locus ceruleus (mantiene modulato il tono

dell’attenzione)

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• Ungerleider & Mishkin (1982) distinguono due vie visive (e relative alle

caratteristiche percettive degli oggetti (via ventrale).

– via DORSALE del DOVE - elaborazione delle informazioni spaziali

(posizione, movimento, trasformazioni e relazioni spaziali)

– Via VENTRALE del COSA - processa le caratteristiche percettive dell’oggetto

(colore, dimensione, forma, consistenza, dettagli visivi)

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MEMORIA

• MBT trattiene le informazioni pochi secondi al massimo per alcuni minuti

• MLT conserva le informazioni per giorni o anche tutta la vita

– Memoria dichiarativa (o esplicita), riguarda le informazioni

comunicabili, che vengono richiamate consciamente.

– Memoria procedurale (o implicita), riguarda le informazioni

relative a comportamenti automatici.

episodica, riguarda le informazioni

specifiche a un contesto particolare,

come un momento e un luogo

(autobiografica tipo di memoria episodica)

semantica, riguarda idee e affermazioni

indipendenti da uno specifico episodio

procedurale riguarda soprattutto le abilita’

motorie e fonetiche, che vengono apprese

con l’esercizio e utilizzate senza controllo

attentivo volontario

– Memoria dichiarativa (o esplicita),

diencefalo, lobo temporale mediale (ippocampo)

– Memoria procedurale (o implicita),

striato, amigdala, cervelletto

WORKING MEMORY - WM • processo cognitivo, dalla capacità limitata,

che permette di mantenere accessibili in

MBT le informazioni necessarie al compito

e contemporaneamente elaborare

quelle o altre informazioni.

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Prove ad elevato impegno WM

DLPFC

Baddeley, A.D. (2000). The episodic buffer: a new component of working memory?

• Loop Fonologico trattamento dell'informazione fonetica e fonologica. costituito

da due sotto componenti: un magazzino fonologico a breve termine, cioe’ una

memoria uditiva a rapido decadimento, ed un sistema di ripetizione articolatoria,

che evita il declino di una particolare traccia.

•Taccuino visuo-spaziale Memoria di lavoro visuo-spaziale, intesa sia come

capacita’ di mantenimento ed elaborazione di informazioni visuo-spaziali, che

come capacita’ di generare immagini mentali

• Buffer episodico Baddeley 2000. sistema di memoria separato che utilizza una

codifica di tipo multimodale. Mantiene le informazioni e le combina in

rappresentazioni unitarie, significative e coerenti, come scene ed episodi.

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• WM entra in gioco da subito nelle funzioni esecutive:

– nel formulare piani ed obiettivi,

– nel recupero di informazioni rilevanti da memorie specifiche

– nel ricordare nel tempo l’obiettivo

• per compiti nuovi, prima che diventino automatici, si attivano diverse aree corticali:

circuito PARIETO - PREFRONTALE - CINGOLO

- Corteccia prefrontale DL

(controllo WM, estrazione informazioni significative)

- parietale posteriore, giro angolare

(cross-modale, controllo attentivo,

manipolazione di rappresentazioni)

- Giro del cingolo anteriore

(obiettivo/controllo errori decisionali/inizio)

- Talamo

• se l’attivita’ diviene ormai automatica si attiva maggiormente il nucleo striato

‘Le funzioni corticali superiori nell’uomo’, 1967

Analizza le disfunzioni esecutive (memoria, linguaggio) e le implicazioni

sociali nelle disfunzioni frontali

applica il metodo statistico alla neuropsicologia

Lurja, 1902-1977

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• lesioni dorso-laterali – comportamenti perseverativi, (incapacita’ ad iniziare

l’azione, ma una volta iniziato il comportamento,

incapacita’ di cambiarlo o interromperlo)

– comportamento campo/dipendente (es. se vede un

bicchiere ci beve, se vede un cappotto lo mette, fino

all’ecoprassia)

– rigidita’ mentale (fino all’impossibilita’ di spostare

l’attenzione).

– compromissione della memoria di lavoro

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• lesioni ventro-mediali e orbito-frontali: – disinibizione emozionale e comportamentale

– l’affetto e’ raramente neutro, oscillando fra euforia ed

angoscia,

– controllo degli impulsi, da scarso a assente, (aggressivi, urla),

– incapacita’ di dilazionare gratificazioni

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La corteccia orbitofrontale grazie

alle connessioni con strutture sottocorticali

(amigdala,nucleus accumbens, striato

ventrale) permette

- elaborazione automatica ed

emozionale degli stimoli,

- definendone la valenza emotiva

(rinforzo o di punizione)

- organizzando eventuali risposte

fisiologiche autonomiche

• FE CALDE, legate all’elaborazione delle emozioni (nodo

affettivo, problem solving sociale).

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porzione dorsolaterale corteccia prefrontale

consente di manipolare informazioni

verbali o visuospaziali (ventrolaterale le mantiene in memoria)

• FE FREDDE (nodo cognitivo regolatore). Le altre porzioni della

corteccia prefrontale prmettono un’elaborazione cognitiva, controllata e cosciente delle informazioni, piu’ facilmente chiamate in causa da problemi astratti

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porzione inferiore corteccia prefrontale

consente l’inibizione

della risposta comportamentale

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giro frontale superiore selezione e flessibilita’

del compito (task switching)

IMPULSIVITA’

• comportamenti messi in atto rapidamente,

con poca pianificazione e con

scarsa valutazione delle conseguenze

• difficolta’ di inibire risposte motorie

• difficolta’ di utilizzare informazioni disponibili per valutare le

possibili conseguenze

• difficolta’differire una gratificazione immediata in favore di una

gratificazione maggiore ma temporalmente piu’ distante

IMPULSIVITA’ dal punto di vista neuropsicologico si distinguono disturbi a carico di due processi

neurocognitivi ben distinti che possono portare, a differenti forme di impulsivita’.

• capacita’ di inibizione di risposte comportamentali

L’inibizione della risposta e’ una funzione esecutiva dipendente dalla corteccia

prefrontale inferiore (ventrolaterale), la cui curva di sviluppo si conclude verso i

14/15 anni. Si valuta con compiti Go-NoGo e di Stop al segnale. Il numero di errori nelle

condizioni di NoGo e il Tempo di Reazione al Segnale di Stop sono utilizzati come indice del

controllo inibitorio.

• capacita’ di integrare le contingenze

di ricompensa/ punizione nella scelta tra una o piu’ opzioni.

corteccia orbitofrontale e sue connessioni con strutture sottocorticali del lobo

limbico, quali l’amigdala ed il nucleo striato. Valutata da compiti decisionali ambigui o in

condizioni di rischio, per estrarre la propensione individuale al rischio e la capacita’ di

adattare le proprie scelte sulla base delle modifiche delle contingenze ricompensa/punizione

IMPULSIVITA’

• Riposo:

– Nucleo pallido blocca efferenze talamiche

verso corteccia - non si attiva la corteccia

motoria primaria

• Esecuzione di un’azione:

– efferenze corticali attivano lo striato che

inibisce il blocco del pallido sul talamo

• Soppressione dell’azione:

– la corteccia prefrontale (supervisiore

dell’azione) attraverso il nucleo subtalamico

riattiva l’inibizione del pallido sul talamo

si blocca l’azione

• disturbi funzionali della corteccia prefrontale

rendono molto difficile interrompere

un’azione iniziata: ripetitivita’, sterotipie

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LE FUNZIONI ESECUTIVE NEI DISTURBI DI SPETTRO AUTISTICO

• nell’autismo la rigidita’ e perseverazione indicano quanto sia

particolarmente compromessa la FLESSIBILITA’ COGNITIVA

– Molti comportamenti dei soggetti autistici possono essere spiegati con

deficit delle FE, e l’incapacita’ di pianificare e correggere il proprio

comportamento, potrebbe spiegare i comportamenti altamente ripetitivi,

rigidi ed invarianti

• Attenzione

• Incapacita’ di cogliere il tutto senza rimanere ancorati al

particolare

• Iperselettivita’

• Incapacita’ di ridirezionare in maniera flessibile l’attenzione

• Controllo motorio

• Impulsivita’

• incapacita’ di inibire le risposte inappropriate

• perseverazione

• Motivazione •

AUTISMO, MODELLI INTERPRETATIVI

• Teoria socio-affettiva (Hobbes ‘93, Dawson ‘98, Trevarthen ‘01)

incapacita’ innata di interagire emozionalmente con l’altro

• Teoria della mente (Premack ‘79, anni ‘80 e ‘90 Baron Cohen, Frith, Cohen e Volkmar)

incapacita’ di attribuire all’altro intenzioni, desideri, sentimenti, credenze,

rimanendo in una condizione di cecita’ mentale

• Deficit della coerenza centrale (Happe’ ‘96)

l’informazione sensoriale rimane frammentata,focalizzata sui dettagli

• Teoria delle Funzioni esecutive (Robbins ‘93) disfunzione corteccia prefrontale

– implicate in ogni tipo di problem solving, anche sociale

es. comprensione di desideri, emozioni, intenzioni altrui -

– problemi nell’auto-organizzazione di ogni comportamento che non sia abituale - da qui rigidita’, routinarieta’, interessi ristretti

• La teoria delle funzioni esecutive individua nell’autismo un deficit

cognitivo di natura generale,

non limitato all’elaborazione degli stimoli sociali (Teoria della Mente)

– Praticamente tutti gli studi hanno trovato differenze significative tra i

soggetti autistici e i controlli in almeno una misura delle funzioni

esecutive. In particolare compromessa la memoria di lavoro

– Modalita’ attentiva iperselettiva, (Baron-Cohen ‘87)

– disorganizzazione dei processi di attenzione selettiva (Ciesielsky ‘95)

– Incapacita’ di processare simultaneamente piu’ stimoli con attenzione

monomodale ai dettagli (Carlsson ‘98).

– rassegna di Pennington e Ozonoff (1996) compromissione prevalente

della Memoria di lavoro verbale

– Incapacita’ a pianificare e a ricostruire il passato (Klein ‘99)

– Comprensione semantica dell’azione, con associazione rigida fra

oggetto e semantica: le forbici sono sempre per tagliare, il bicchiere

sempre per bere, indipendentemente da come sia l’atto motorio che

viene osservato (Boria ‘09)

• Incapacita’ a processare informazioni emozionali e sociali (Dawson ‘05)

• Alterazioni neurofunzionali in compiti di riconoscimento di volti

• Studi di eye-tracking (Dalton ‘05)

Iperattivazione amigdala durante fissazione occhi

DEFICIT MOTORI NEI DSA

• assenza posture anticipatorie in bni Autistici (Kanner ‘43)

• Pattern anormali di fissazione visiva (O’Connor ‘67).

• difficolta’ di anticipazione, pianificazione motoria, organizzazione

del movimento, adattamento in risposta a feedback ambientali,

coordinazione di elementi separati in una sequenza finalizzata

(Ozonoff ‘91, Hughes ‘96)

• Deficit di inibizione selettiva nelle risposte (Ciesielki ‘95)

• deficit motilita’ spontanea nel neonato possibile precursore di DA

(Teitelbam ‘04)

• deficit dei movimenti oculari lenti di inseguimento (Sweeney ‘04)

• difficolta’ nel prevedere le perturbazioni che l’ambiente avra’ sul

movimento - e nell’anticipare le conseguenze di questo sull’ambiente

(Nayate ‘05)

• nei bni autistici, il movimento appare indistinguibile da quello di un

coetaneo, ma analizzando l’attivazione neuronale la struttura e’ molto

diversa. L’intenzione guida l’azione.

• Imitazione del gesto: meccanismo potenzialmente automatico,

deve essere inibito, attraverso il pallido, dalla corteccia prefrontale

• nei DSA difficolta’ nell’imitare sequenze di movimenti delle mani

o facciali (Rogers ‘94), confermata in decine di studi, in particolare se

la sequenza e’ non significativa o arbitraria - anche nell’imitare

singole azioni

• HFA imitazione di gesti con oggetti performances uguali ai

normotipici, ma nella pantomima a partire da immagini (es

bicchiere) performances molto scadenti, anche se riconoscono

perfettamente l’oggetto.

• l’incapacita’ a pianificare potrebbe conseguire ai deficit imitativi

dato che anche questa potrebbe essere appresa da modello

• autismo disfunzione MN - deficit imitativi precoci - attribuzione di

stati mentali (Carr,’03, Dapretto, ‘06, Schulte-Ruther, ‘07, Iacoboni ‘08)

studio fMRI su bambini che devono

osservare e imitare emozioni – In entrambi i compiti i bni con autismo presentano minor attivazione del

sistema frontale di MN (pars opercolaris, giro frontale inferiore) e tale

ipoattivazione e’ strettamente correlata alla severita’ del disturbo secondo

ADOS ed ADI

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The mirror neuron system and the consequences of its dysfunction Iacoboni e Dapretto ‘06

– in entrambi i compiti, di osservazione

e di imitazione di emozioni, nei normotipi

si attiva il sistema gia’ descritto nell’adulto,

prevalente nell’emisfero destro, che

coinvolge la corteccia motoria e premotoria

con il MNS frontale (pars opercolaris dell’IFG),

nucleo striato, sistema limbico (insula, amigdala)

il cervelletto: il significato dell’emozione

osservata o imitata viene sentito e capito

– bambini con ASD non mostravano attivita’

nel MNS frontale (pars opercolaris dell’IFG),

inoltre ipoattivazione del sistema limbico:

l’imitazione di emozioni richiede maggior

sforzo attentivo visivo e motorio

(incrementata attivita’ nelle aree di

associazione visiva): probabilmente il significato

dell’emozione non e’ ben sperimentato dall’interno

• Deficit/disfunzione anche parziale del sistema MN potrebbe

determinare deficit nell’imitazione e quindi

nell’intersoggettivita’

• Scarsa modulazione MN (scarso controllo prefrontale)

forse in causa nell’ecolalia, ecoprassia, stereotipie e

comportamenti rigidi e ripetitivi

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• Sistema MN fronto parietale e imitazione

• input visivo verso MNS parte dal STS

• a livello di MNS parietale le informazioni riguardano la

descrizione motoria dell’azione

• da qui al MNS frontale, piu’ coinvolto nella ricostruzione

dello scopo dell’azione

• le frecce nere, in uscita copie efferenti dei comandi motori imitativi, rinviati

al STS per un matching con l’azione osservata

LE BASI PER UN INTERVENTO IN SOGGETTI AUTISTICI ADULTI CON DI

RIABILITAZIONE NEUROPSICOLOGICA DEI DISTURBI DELLE FE

• l’intervento riabilitativo diviene anche nell’adulto, se:

– risulta funzionale all’impalcatura neurofunzionale di partenza

– a partire quindi da un profilo neuropsicologico

– considera le caratteristiche personali (tolleranza alla

frustrazione, disponibilita’, motivazione)

– individua la funzione target, e quelle correlate

– si basa sulle competenze parziali, deficitarie e con funzionamento

differente (SCOMPOSIZIONE FUNZIONALE )

– considera e attiva le supplenze funzionali: spesso gli obiettivi di

un intervento consistono nel ‘rendere accessibile una

funzione’, piuttosto che cercare di ‘normalizzarla’ (SUPPLENZA FUNZIONALE)

– si appoggia quindi sulle funzioni cognitive preesistenti ed elicita le

funzioni cognitive in sviluppo

– Viene portato avanto con coerenza, continuita’ e generalizzazione

TRAINING PER FUNZIONI ESECUTIVE

Goal Managment Training (Levine 1996) STOP ! Definire il problema, Elencare i

passaggi, Apprendere i passaggi, Controllare

Problem Solving Training (Von Cramon 1992) Esercizi selezione e combinazione

informazioni Esercizi pensiero divergente Esercizi ragionamento induttivo e

deduttivo Esercizi pianificazione azioni

Modello a 3 unita’ di Lurija (Laatsch 1988) Attenzione ; selezione, orientamento,

mantenimento Memoria : memoria di lavoro e uso di strategie Processi Esecutivi :

strategie, controllo impulsivia’, consapevolezza

Training con utilizzo PASAT (Marlowe 2000) Esercizi somma ultimi due numeri

presentati C

TRAINING PER ATTENZIONE

Pay Attention (Sohlberg e Matteer 1987) Esercizi di attenzione sostenuta,

selettiva, alternata e divisa (visiva e uditiva)

Captain’s Log Cognitive Training Software Esercizi di rinforzo delle abilita’

attentive : discriminazione di ritmi, suoni, colori, vigilanza, scanning visivo,

controllo delle risposte

Un intervento di sostegno alle FE non puo’ prescindere da un profilo neuropsicologico, ma in particolare in soggetti adulti con DSA e grave DI questo puo’ essere realizzato nell’aiuto ad acquisire le autonomie di vita quotidiana, secondo i principi di:

• scomporre il compito in sottocomponenti piu’ semplici

• fornire aiuti visivi che – diano prevedibilita’,

– possano permettere di anticipare imprevisti e pianificare alternative

– sostengano la WM nell’esecuzione del compito

• inserire la nuova competenza in contesto routinario • fornire il necessario sostegno funzionale per un tempo prolungato, con generalizzazione dei contesti e con coerenza nelle modalita’

• diminuire progressivamente gli aiuti, supervisionare

• sostenere la disponibilita’ attentiva e motivazionale

FORNIRE PREVEDIBILITA’

AIUTARE A RICOSTRUIRE SEQUENZE

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TOKEN ECONOMY

Grazie per l’attenzione !!

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RIPETITIVITA’ NELL’AUTISMO

• diminuisce significativamente in presenza di proposte che attirano l’attenzione

• Tecniche di rinforzo per non produrre il comportamento per un periodo di

tempo

- DRO rinforzo differenziale di altri comportamenti - DRI rinforzo di comportamenti incompatibili l’azione

Efficacia buona/moderata nel ridurre stereotipie motorie o verbali

• Graded Change per gestire nell’autismo stereotipie o distruttivita’ con oggetti,

forniti in taglie sempre piu’ piccole i comportamenti (Hemsley et al., 1978 ; Howlin &

Rutter, 1987)

• Insegnare attivita’ alternative equivalenti funzionali (Durand ‘91)

• Fornire prompts visivi durante lo svolgimento del compito riduce

significativamente le stereotipie motorie (Mac Duff ‘93, Pierce ‘94)

SISTEMA PARIETALE

• Raccoglie varie tipologie di afferenze e le mette in relazione (es.,

fornisce i parametri motori a un’informazione visiva)

• le funzioni delle differenti popolazioni neuronali

• VOCABOLARIO MOTORIO, come una sorta di deposito di schemi motori

(es. Popolazione di neuroni F5 che si attivano nel grasping orale e

manuale) neuroni molto specializzati -all’interno della stessa area si

ritrovano neuroni specializzati per funzioni molto diverse

• il sistema motorio nel suo organizzarsi punta a due obiettivi: rapidita’ e

precisione

• esistono livelli di altissima specializzazione per singole popolazioni

neuronali, che sono reciprocamente orchestrati nei vari pattern motori,

ma questa ‘melodia cinetica -Lurja’ viene costruita nel tempo

• Linguaggio come organizzatore raffinatissimo del pensiero, piu’

che come strumento comunicativo - ogni parola non e’

semplicemente etichetta di significato, piuttosto un groviglio di

livelli (fonologico, morfologico, etichettatura sintattica,

semantico)

•

Hollander ‘98 ha ipotizzato l’esistenza di uno

spettro impulsivo-compulsivo,

un continuum clinico con estremi:

• DOC in cui le difficolta’ di inibizione si associano ad

– una tendenza alla sovrastima del pericolo

– e all’evitamento del rischio

• DCI in cui le difficolta’ di inibizione si associano ad

– una ridotta percezione della pericolosita’

– e ad una elevata ricerca del pericolo.

•Frederic Still,1868-1941 pediatra Great Ormond Street,

•1902 Lancet ‘ alcune condizioni cliniche anormali nei bambini’ descrive bambini iperattivi,

aggressivi, resistenti alla disciplina, iperemotivi, crudeli e disonesti, che ricercano

gratificazione immediata come qualita’ cardinale con bassa tolleranza alla frustrazione

cercando di approfondire deficit e anormalita’ del controllo morale dei bambini -

• in realta’ e’ la prima descrizione clinica completa dell’ADHD, con inoltre il tentativo di

capirne il funzionamento

• ‘il controllo morale significa il controllo dell’azione in conformita’ con l’idea del bene

comune’ -

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• Still ipotizza che un difetto nel controllo morale potrebbe

conseguire a

– 1 Difetto nella volonta’ inibitoria (inibitory volition) punto

chiave di partenza, a cui conseguono 2 e 3.

– 2 Difetto nella coscienza morale

– 3 Deficit della relazione cognitiva con l’ambiente

(incapacita’ di valutare il contesto)

• Leonardo Bianchi 1848-1927 neurologo,

• 1890 a Napoli fonde le cattedre universitarie di psichiatria e

neurologia patologica

• 1920 ‘la meccanica del cervello e la funzione dei lobi frontali’

analisi sistematica delle conseguenze dei danni frontali nei

pazienti

• descrive lesioni parietali in persone molto diverse (macellaio

che sa fare solo conti, prete che legge sempre breviario,

professore, contadino analfabeta) con conseguenze molto

diverse dato che la storia di ciascuno plasma il cervello

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