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Invecchiamento - 2 Metodi e strumenti di indagine nel ciclo di vita
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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?
