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Papiro egiziano del 1700 a.C. (Edwin Smith)

Nascita della neurofisiologia

•  Luigi Galvani (XVIII secolo): la stimolazione elettrica del nervo di una rana produce la contrazione del muscolo cui è attaccato

•  Johannes Müller (1801-1858): tutti i nervi veicolano lo stesso tipo di impulso elettrico, ma attraverso canali diversi; per cui il cervello deve essere funzionalmente diviso in parti

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Teoria dei campi associati Flourens:���osservazione del comportamento in seguito ad ablazione sperimentale di parti diverse del cervello

“Tutte le percezioni e tutti gli atti volontari hanno la stessa sede negli organi cerebrali; le facoltà di percepire, di concepire o di volere non rappresentano perciò che diversi aspetti di facoltà essenzialmente unitarie.”

Pierre Flourens 1823

La Frenologia Franz Joseph Gall (1757-1828)

3

Morfostruttura del cervello

I frenologi tentarono di suddividere la mente umana

in funzioni relativamente autonome e di localizzare tali funzioni in specifiche regioni

della corteccia cerebrale. Le funzioni mentali

ipotizzate rappresentano delle “disposizioni” piuttosto

che dei “processi”. Si pensava che le differenze

psicologiche individuali dipendessero dalla relativa

grandezza delle aree. Si pensava che la forma e le

dimensioni del cranio riflettessero tali differenze.

Neuropsicologia: concetti fondamentali

Studio dei disturbi psicologici che conseguono a malattie neurologiche

Studio delle funzioni mentali nei pazienti con lesioni cerebrali

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Tipi di lesioni cerebrali

•  Lesioni da trauma

•  Tumori

•  Lesioni vascolari  Ischemie (interruzione dell’irrorazione sanguigna)  TIA (attacco ischemico transitorio: disturbo temporaneo

dell’irrorazione sanguigna in una zona limitata del cervello)  Ictus emorragico (accidente cerebrovascolare causato

dalla rottura di un vaso ematico)  Ictus ostruttivo (accidente cerebrovascolare causato

dalla occlusione di un vaso ematico)

Nascita della neuropsicologia

Pierre Paul Broca (1824-1880)

La perdita della parola corrisponde alla lesione dei lobi anteriori del cervello. Pierre Bouillaud

1825

•  Dax (1836):150 casi di disturbi del linguaggio invariabilmente associati a lesioni emisferiche sinistre

•  Broca (1851):caso di un paziente che riesce ad articolare una sola parola (“tan-tan”), in assenza di deficit di comprensione del linguaggio

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Aree del linguaggio

AREA DI BROCA Piede della terza circonvoluzione frontale (posizione approssimativa)

Storia delle neuroscienze Afasia “motoria” (o afasia di Broca) Il paziente ha perso un tipo particolare di memoria, che non è la memoria delle parole, ma quella dei movimenti necessari per articolare le parole.

Paul Broca (1851)

Noi parliamo con l’emisfero sinistro! Paul Broca (1864)

Karl Wernicke (1848-1905) All’ “afasia motoria” di Broca viene contrapposta un’ “afasia sensoriale”, localizzata nella parte posteriore della prima circonvoluzione temporale di sinistra

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Aree del linguaggio

AREA DI BROCA Piede della terza circonvoluzione frontale (posizione approssimativa)

AREA DI WERNICKE Terzo posteriore della prima circonvoluzione temporale

Centro Concetti

Aree uditive primarie

Area di Wernicke

Aree motorie primarie

Area di Broca

AFASIA di Conduzione

AFASIA DI BROCA

AFASIA DI WERNICKE

Fascicolo arcuato

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Neuropsicologia: definizione

Clinico-pratico Valutazione disturbi cognitivi e loro riabilitazione Scienze umane Osservazione del comportamento dei pazienti per la sua comprensione e descrizione

Scienze sperimentali Studio sperimentale delle correlazioni tra mente e cervello

Neuropsicologia: concetti fondamentali

Principio di localizzazione cerebrale

La mente è scomponibile in funzioni relativamente autonome, aventi ognuna una propria localizzazione cerebrale

Le lesioni cerebrali danneggiano una o più componenti del sistema cognitivo

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Neuropsicologia: concetti fondamentali

Neuropsicologia cognitiva

La neuropsicologia può contribuire allo studio dei processi mentali normali:

l’osservazione di dissociazioni tra sintomi permette di inferire che diverse componenti cognitive costituiscono dei moduli separati

nel sistema cognitivo

Neuropsicologia: concetti fondamentali

Processo / comportamento

Modellocognitivo

Localizzazione cerebrale

Patologie corrispondenti

Comprensione del linguaggio

Produzione del

linguaggio

Area di Wernicke

Area di Broca

Fascicolo arcuato

Afasia sensoriale

Afasia motoria

Afasia di conduzione

LINGUAGGIO

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Neuropsicologia: concetti fondamentali

Metodo della correlazione anatomo-clinica Analisi del comportamento del paziente + Individuazione della sede lesionale = Associazione tra un’area cerebrale e una funzione mentale

Dissociazione tra sintomi e segni La funzione deve essere preservata nei pazienti che hanno lesioni al di fuori di quell’area

Dissociazione Paziente 1 con lesione

dell’area X La facoltà mentale Y

è deficitaria

Paziente 2 con lesione che risparmia l’area X

La facoltà mentale Y è normale

Struttura X Funzione Y

10

Doppia dissociazione

0

20

40

60

80

100

120

Compito A Compito B

Paziente 1Paziente 2Normali

Neuropsicologia: limiti metodologici dell’ottocento

Si basava sull’osservazione occasionale di casi singoli e da essa si muoveva per induzione arbitraria dal particolare al generale

La valutazione del comportamento avveniva solo con colloqui e non con test tarati

L’analisi della lesione veniva fatta post mortem e in genere a distanza di tempo, inoltre a volte si limitava ad un’analisi visiva della corteccia

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Neuropsicologia: oggi

La ricerca è svolta su gruppi di pazienti, che vengono selezionati in base a criteri specifici indipendenti dalla presenza del sintomo oggetto di indagine

La valutazione del comportamento avviene con test standardizzati, ossia tarati su un’opportuna popolazione di riferimento

Confronto delle prestazioni dei pazienti con gruppi di controllo e utilizzo di opportune analisi statistiche per valutare i risultati

Differenze tra: PSICOFISIOLOGIA NEUROPSICOLOGIA

Considera la mente e il cervello come una

“scatola nera”

Interesse per l’anatomia e la fisiologia del sistema nervoso e per la localizzazione delle funzioni cognitive

Assunto di base

Agli stati e ai fenomeni psichici sono correlate variazioni degli indici psicofisiologici

A regioni specifiche della corteccia cerebrale sono associate funzioni psichiche specifiche

Soggetti Normali Pazienti cerebrolesi

Metodi Misura vari indici fisiologici in relazione ad un singolo fenomeno psichico

Misura vari comportamenti in singoli pazienti

Modello di riferimento

L’incontro tra Psicofisiologia e Neuropsicologia è oggi possibile grazie a tecniche che consentono di registrare

contemporaneamente quello che avviene nel cervello e dove avviene mentre un soggetto sta svolgendo un compito

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Gli sviluppi della neuroanatomia Brodmann (1909): mappa citoarchitettonica della corteccia cerebrale umana (52 aree distinte)

Aree anatomiche e aree di Brodmann sono sovrapponibili solo nel caso delle cosi dette aree primarie

Psicologia cognitiva e neuroscienze

Mente Processi cognitivi

(software) Programmi Applicazioni (software)

Cervello (hardware)

Computer (hardware)

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Mente, cervello, corpo

SISTEMA NERVOSO CENTRALE (cervello)

MENTE (psiche)

SISTEMI

POPOLAZIONI

CELLULE

MOLECOLE

IONI

Eventi fisiologici

Eventi psicologici

MENTE / CERVELLO

Strumenti di indagine •  Manipolazione di variabili somatiche (in

concomitanza con la misurazione di variabili psicologiche) –  Stimolazione dell’attività cerebrale –  Somministrazione di sostanze –  Studi lesionali

•  Misurazione di variabili somatiche (in concomitanza con la manipolazione o la misurazione di variabili psicologiche) –  Metodi anatomici –  Registrazione dell’attività cerebrale –  Registrazione di altri parametri fisiologici

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B Conseguenze somatiche di un

trattamento comportamentale

C Correlazione tra variabili

somatiche e comportamentali Integrazione

Metodi di indagine in psicobiologia

A Conseguenze comportamentali di un trattamento

somatico

B Conseguenze somatiche di un

trattamento comportamentale

C Correlazione tra variabili

somatiche e comportamentali Integrazione

A Conseguenze comportamentali di un trattamento

somatico

Metodi di indagine in psicobiologia

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B Conseguenze somatiche di un

trattamento comportamentale

C Correlazione tra variabili somatiche e comportamentali

Integrazione

A Conseguenze comportamentali di

un trattamento somatico

Metodi di indagine in psicobiologia

B Conseguenze somatiche di un

trattamento comportamentale

C Correlazione tra variabili

somatiche e comportamentali Integrazione

A Conseguenze comportamentali di

un trattamento somatico

Metodi di indagine in psicobiologia

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STRUTTURA

FUNZIONE

•  Tomografia computerizzata (TC)

•  Risonanza magnetica (RMI)

•  Tomografia ad emissione di positroni (PET)

•  Risonanza magnetica funzionale(fMRI)

•  Stimolazione magnetica transcranica (TMS)

Tecniche di neuroimmagine

Tomografia computerizzata

Sorgente di raggi X

Rilevatore di raggi X

Tomografia computerizzata

Radiografia convenzionale

Sorgente di raggi X

Lastra

Immagini radiografiche del cervello ottenute facendo attraversare la testa da appositi fasci di raggi X

Fornisce informazioni statiche sul

cervello e sulle aree cerebrali

consentendo di localizzare

lesioni e tumori

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Risonanza magnetica

Generazione di campi magnetici d'intensità variabile.

Tomografia ad emissione di positroni (PET)

Iniezione (o raramente inalazione) di un radiofarmaco formato da un isotopo tracciante con emivita breve, legato chimicamente a una

molecola attiva a livello metabolico. Dopo un tempo di attesa, durante il quale la molecola metabolicamente attiva (spesso uno zucchero:

2desossiglucosio) raggiunge una determinata concentrazione all'interno dei tessuti organici da analizzare, il soggetto viene posizionato nello

scanner.

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Risonanza magnetica funzionale Si basa sulla proprietà degli ioni

idrogeno di rispondere a radiazioni elettromagnetiche. Si

ottengono immagini che riflettono l’apporto ematico nelle diverse

aree cerebrali mentre il soggetto sta eseguendo un compito

Metodo sottrattivo Il metodo

sottrattivo consiste nel sottrarre le

immagini ottenute durante la

condizione di controllo da quelle ottenute durante la

condizione sperimentale.

In questo modo si ottengono delle immagini per

sottrazione, anche dette mappe di

attivazione.

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SOTTRAZIONE COGNITIVA

Attivazione dell’area Y

Paradigmi di attivazione

Immagini funzionali Compito che

richiede il processo cognitivo X

Immagini funzionali Compito che non

richiede il processo cognitivo X

Funzione X Struttura Y

Esempio di attivazioni cerebrali • Condizioni sperimentali:

– Riposo – Visione di parole –  Lettura di parole – Produzione di parole

Produzione di parole vs Lettura di parole

Visione di parole vs Riposo

Lettura di parole vs Visione di parole

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Stimolazione magnetica transcranica

•  Generatori di corrente erogano corrente ad elevata intensità per meno di un millesimo di secondo

•  La corrente fluisce attraverso la bobina

generando un forte campo magnetico

•  Il campo magnetico perturba l’attività elettrica corticale con un limitato

raggio di azione e per pochi millesimi di secondo