Neuroscienze cognitive: comprendere il comportamento della mente

Tradizionalmente l’obiettivo delle neuroscienze è comprendere il funzionamento del sistema nervoso . Questa disciplina cerca di comprendere come è organizzato il cervello a livello funzionale e strutturale. Negli ultimi tempi però siamo andati oltre, non vogliamo solo sapere come funziona il cervello ma anche le ripercussioni che questo ha sui nostri comportamenti, sui nostri pensieri e emozioni .

L’obiettivo di mettere in relazione il cervello con la mente è un compito delle neuroscienze cognitive cioè una disciplina che unisce neuroscienze e psicologia cognitiva. Quest'ultimo si occupa dello studio delle funzioni superiori come la memoria, il linguaggio o l'attenzione. L’obiettivo principale delle neuroscienze cognitive è quindi quello di mettere in relazione il funzionamento del cervello con le nostre capacità cognitive e i nostri comportamenti.

Lo sviluppo di nuove tecniche è stato di grande aiuto in questo campo per poter effettuare studi sperimentali. Gli studi di neuroimaging hanno facilitato il compito di correlare strutture concrete a diverse funzioni utilizzando uno strumento molto utile a questo scopo: la risonanza magnetica funzionale. Inoltre .

La nascita delle neuroscienze

Non si può parlare della nascita delle neuroscienze senza nominarla Partenza colui che formulò la teoria dei neuroni. Il suo contributo ai problemi dello sviluppo, della degenerazione e della rigenerazione del sistema nervoso è ancora attuale e viene ancora insegnato nelle facoltà. Se fosse necessario dare una data di nascita alle neuroscienze, sarebbe nel 19° secolo.

Con lo sviluppo del microscopio e di tecniche sperimentali come la fissazione e la colorazione dei tessuti o lo studio delle strutture del sistema nervoso e della loro funzionalità, questa disciplina cominciò a svilupparsi. Tuttavia, le neuroscienze hanno ricevuto contributi da numerose aree di studio che ci hanno aiutato a comprendere meglio come funziona il cervello. Si può quindi dire così le successive scoperte neuroscientifiche sono multidisciplinari .

Hanno ricevuto un grande contributo dall'anatomia che si occupa di localizzare ogni parte dell'organismo. Dalla fisiologia più focalizzata sulla comprensione di come funziona il nostro corpo. Dalla farmacologia con sostanze estranee al nostro organismo, osservando le ripercussioni di queste sull'organismo e sulla biochimica utilizzando sostanze secrete dall'organismo come i neurotrasmettitori.

Anche la psicologia ha dato un contributo importante alle neuroscienze attraverso la teoria del comportamento e del pensiero. Nel corso degli anni la visione si è spostata da un’ottica localizzante in cui si pensava che ogni area del cervello avesse una funzione concreta ad una più funzionale in cui l’obiettivo è comprendere il funzionamento globale del cervello.

Neuroscienze cognitive

Le neuroscienze comprendono uno spettro molto ampio di scienze. A partire dalla ricerca di base fino alla ricerca applicata che funziona con la ripercussione di meccanismi dipendenti dal comportamento. All'interno delle neuroscienze c'è la neuroscienza cognitiva che cerca di scoprire come operano funzioni superiori come il linguaggio, la memoria o il processo decisionale.

Le neuroscienze cognitive hanno come obiettivo principale lo studio delle rappresentazioni nervose degli atti mentali . Si concentra sui substrati neuronali dei processi mentali, cioè quali ripercussioni ha ciò che accade nel cervello sul nostro comportamento e sul nostro pensiero? Sono stati identificati

Sono le aree associative che non hanno una funzione specifica ad essere responsabili dell'interpretazione, dell'integrazione e del coordinamento delle funzioni sensoriali e motorie. Sarebbero responsabili delle funzioni mentali superiori. Le aree cerebrali che governano le funzioni della memoria, del pensiero, delle emozioni, della coscienza e della personalità sono molto più difficili da individuare.

La memoria è collegata all'ippocampo che si trova al centro del cervello. Per quanto riguarda le emozioni, è noto che il sistema limbico controlla la sete e la fame (ipotalamo), l'aggressività (amigdala) e le emozioni in generale. È nella corteccia che si integrano le capacità cognitive, il luogo dove si trova la nostra capacità di essere coscienti, stabilire relazioni e svolgere ragionamenti complessi.

Cervello ed emozioni

Le emozioni sono una delle caratteristiche essenziali della normale esperienza umana, le sentiamo tutti. Tutte le emozioni si esprimono attraverso cambiamenti motori viscerali e risposte motorie e somatiche stereotipate, in particolare movimenti dei muscoli facciali. Tradizionalmente le emozioni venivano attribuite al sistema limbico, questa teoria è ancora in voga oggi ma sono coinvolte altre regioni del cervello.

Le altre aree a cui si estende il processo emotivo sono l amigdala

Nuclei viscerali e motori somatici coordinano l'espressione del comportamento emotivo . Le emozioni e l'attivazione del sistema nervoso autonomo sono intimamente legate tra loro. Provare qualsiasi tipo di emozione come paura o sorpresa sarebbe impossibile senza sperimentare un aumento del battito cardiaco, sudorazione, tremore... Fa parte della ricchezza delle emozioni.

Attribuire l'espressione emotiva alle strutture cerebrali gli conferisce la sua innata naturalezza. Le emozioni sono uno strumento adattivo che informa gli altri sul nostro stato d'animo . L'omogeneità delle espressioni di gioia, tristezza, rabbia è stata dimostrata... in diverse culture. È uno dei nostri modi di comunicare e provare empatia per gli altri.

Memoria: il magazzino del cervello

La memoria è un processo psicologico di base a cui allude codifica la memorizzazione e il recupero delle informazioni apprese . L’importanza della memoria nella nostra vita quotidiana ha dato origine a diverse ricerche su questo argomento. Altro tema centrale di molti studi è l'oblio poiché molte patologie causano amnesie che interferiscono gravemente con la vita quotidiana.

Il motivo per cui la memoria è un argomento così importante è che gran parte della nostra identità risiede in essa. D’altra parte, anche se l’oblio in senso patologico ci preoccupa, sappiamo che il cervello ha bisogno di liberarsi delle informazioni inutili per ricevere

Le connessioni neuronali cambiano con il loro utilizzo o non utilizzo . Quando conserviamo informazioni che non vengono utilizzate, le connessioni neuronali si indeboliscono fino a scomparire. Allo stesso modo quando impariamo qualcosa di nuovo creiamo nuove connessioni. Tutti quegli apprendimenti che possiamo associare ad altre nozioni o eventi della vita saranno più facili da ricordare.

La conoscenza della memoria è aumentata a seguito di uno studio su persone con amnesia molto specifica. Ha aiutato a saperne di più sulla memoria a breve termine e sul consolidamento della memoria dichiarativa. Il famoso H.M. caso ha evidenziato l'importanza dell'ippocampo nella creazione di nuovi ricordi. La memoria delle capacità motorie, invece, è controllata dal cervelletto, dalla corteccia motoria primaria e dai gangli della base.

Lingua e

Il linguaggio è una delle abilità che ci differenzia dal resto del regno animale. La capacità di comunicare con tale precisione e la grande quantità di modi a nostra disposizione per esprimere pensieri e sentimenti rendono il la lingua è il nostro strumento di comunicazione più ricco e utile . Questa caratteristica unica della nostra specie ha fatto sì che molte ricerche si concentrassero su di essa.

I successi della cultura umana si basano in parte sul linguaggio che permette una comunicazione precisa . L'abilità linguistica dipende dall'integrità delle varie aree specializzate delle cortecce associative nei lobi temporali e frontali. Nella maggior parte delle persone, le funzioni primarie del linguaggio sono localizzate nell'emisfero destro.

L’emisfero destro si occuperebbe del contenuto emotivo del linguaggio. Danni specifici alle regioni del cervello possono compromettere le funzioni linguistiche essenziali, causando infine l’afasia. Le afasie possono avere caratteristiche molto diverse, si possono avere difficoltà sia nell'articolazione che nella produzione o comprensione del linguaggio.

Né il linguaggio né il pensiero sono sostenuti da un'unica area concreta, ma piuttosto da un'associazione di strutture diverse . Il nostro cervello funziona in modo così organizzato e complesso che quando pensiamo o parliamo crea molteplici associazioni tra i compiti che sta svolgendo. La nostra conoscenza precedente influenzerà la nuova conoscenza in un sistema di feedback.

Grandi scoperte nelle neuroscienze

Descrivere tutti gli studi rilevanti nel campo delle neuroscienze sarebbe un compito complicato e molto vasto. Le seguenti scoperte hanno ribaltato alcune idee del passato su come funziona il nostro cervello e hanno dato origine a nuovi studi. Questa è una selezione di alcuni importanti studi sperimentali tra le migliaia di lavori esistenti:

Neurogenesi(Eriksson 1998). Fino al 1998 si pensava che la neurogenesi avvenisse solo durante lo sviluppo del sistema nervoso e che dopo questo periodo i neuroni morissero senza essere più prodotti. Dopo gli esperimenti di Erikkson si è però potuto constatare che la neurogenesi avviene anche in età avanzata. Il cervello è più plastico e malleabile di quanto si pensasse in precedenza. Il contatto nella prima infanzia e lo sviluppo cognitivo ed emotivo(Lupien 2000). In questo studio è stata dimostrata l'importanza del contatto fisico del bambino durante la sua prima infanzia. La scoperta dei neuroni specchio(Rizzolatti 2004). Ciò che ha dato il via a questo studio è stata la capacità dei neonati di imitare i gesti degli altri. Ciò ha portato alla scoperta di neuroni specchio Riserva cognitiva(Petersen 2009). La scoperta della riserva cognitiva è stata molto rilevante negli ultimi anni. Secondo questa teoria, il cervello è in grado di compensare le lesioni. Vari fattori influenzano questa capacità, come l’età di scolarizzazione, il lavoro svolto, le abitudini di lettura o l’ambiente sociale. Un’elevata riserva cognitiva può compensare i danni causati da malattie come l’Alzheimer.

Il futuro delle neuroscienze: progetto sul cervello umano

Lo Human Brain Project è un progetto finanziato dall'Unione Europea che mira a costruire un'infrastruttura basata sulle tecnologie dell'informazione e della comunicazione (ICT). Questa infrastruttura mira a rendere disponibile a tutti gli scienziati del mondo un database nel campo delle neuroscienze. Sviluppa sei piattaforme basate sulle ICT:

Neuroinformatica: darà accesso ai dati provenienti da studi neuroscientifici condotti in tutto il mondo. Simulazione del cervello: integrerà le informazioni in modelli informatici unificati per eseguire test che non sarebbe possibile eseguire di persona. Elaborazione ad alto rendimento: Fornirà la tecnologia di supercalcolo interattivo di cui i neuroscienziati hanno bisogno per la modellazione e le simulazioni dei dati. Ortografia neuroinformatica: Trasformerà i modelli cerebrali in dispositivi hardware testandone le applicazioni. Neuro-robotica: consentirà ai ricercatori nel campo delle neuroscienze e dell'industria di sperimentare robot virtuali controllati da modelli cerebrali sviluppati nel progetto.

Questo progetto è iniziato nell'ottobre 2013 e avrà una durata stimata di 10 anni. I dati raccolti in questo enorme database potranno facilitare il lavoro delle ricerche future. Il progresso delle nuove tecnologie sta consentendo agli scienziati di avere una comprensione più profonda del cervello anche se la ricerca di base ha ancora molti dubbi da risolvere in questo entusiasmante campo.

Bibliografia

Eriksson P.S. Perfilieva E. Bjork-Eriksson T. Alborn A. M. Nordborg C. Peterson D.A. GAGE F. Neurogenesi nell'ippocal umano adulto Nature Medicine.4(11) 1998 1313–1

Kandell E.R. Schwartz J.H. e Jessell T.M. Principi di neuroscienze CEA Milano

Lupien S.J. Re S. Meaney M.J. McEwen B.S. I livelli dell’ormone dello stress del bambino sono correlati allo stato socioeconomico della madre e allo stato depressivo Biological Psychiatry 2000 48 976–980.

Purves Augustine Fitzpatrick Hall Lamantia McNamara e Williams.

Rizzolatti G. Craighero L. Il sistema dei neuroni specchio. Revisione annuale delle neuroscienze 2004 27 169–192.

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