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CAP. 3 - I METODI DELLE NEUROSCIENZE COGNITIVE - Coggle Diagram
CAP. 3 - I METODI DELLE NEUROSCIENZE COGNITIVE
Psicologia cognitiva: studio dell'attività mentale in termini di elaborazione di informazioni.
2 CONCETTI CHIAVE ALLA BASE DELL'APPROCCIO COGNITIVO:
1) l'elaborazione delle informazioni dipende da rappresentazioni mentali
PRIMO TIPO DI RAPPRESENTAZIONE DEGLI STIMOLI: basato sulle caratteristiche fisiche dello stimolo
SECONDO TIPO DI RAPPRESENTAZIONE DEGLI STIMOLI: basato sull'identità fonetica (es. stessa lettera ma una in maiuscolo e una in minuscolo)
variabile indipendente: variabile manipolata (es. relazione tra due lettere) [asse orizzontale]
variabile dipendente: variabile da valutare (es. tempo di risposta dei partecipanti) [su asse verticale]
TERZO TIPO DI RAPPRESENTAZIONE DEGLI STIMOLI: dato dalla categoria (es. vocali - consonanti)
2) le rappresentazioni mentali sono soggette a trasformazioni interne
ciò diventa evidente quando si considera che i segnali sensoriali sono connessi all'informazione immagazzinata nella memoria (la memoria può alterare la nostra percezione di qualcosa e il modo in cui l'informazione viene elaborata)
Esperimento di Sternberg: si mostra al volontario una serie di lettere e poi una singola lettera che deve dire se fa parte o no dell'insieme memorizzato. Si misura il tempo di reazione. Compie quattro operazioni mentali primarie:
codifica - confronto - decisione - risposta
processo in parallelo: il confronto avviene simultaneamente con tutti gli item memorizzati e quindi il tempo di risposta è indipendente dal numero di item
processo in serie: il confronto avviene in modo sequenziale, e quindi il tempo di reazione aumenta man mano che l'insieme memorizzato diventa grande
limiti dei processi di elaborazione delle informazioni: es. esperimento di color-naming ideato da Stroop
Cause dei disturbi neurologici:
disordini vascolari (ictus, ischemia...)
tumori/neoplasie
malattie degenerative infettive
lesioni cerebrali traumatiche (TBI)
Epilessia
METODI PER PERTURBARE LE FUNZIONI NEURALI
FARMACOLOGIA
Alcune sostanze psicoattive (caffeina, alcol, cocaina, farmaci) interferiscono o
contrastano il funzionamento dei neurotrasmettitori e dunque le funzioni cognitive
Studi sperimentali: si somministra il farmaco per valutare gli effetti sul comportamento
– Farmaci agonisti: struttura simile al neurotrasmettitore e mimano la sua azione
– Farmaci antagonisti: si legano ai recettori e attenuano o bloccano la neurotrasmissione
MANIPOLAZIONI GENETICHE
PROCEDURE KNOCK-OUT: generazione di sottospecie animali geneticamente modificati a cui mancano alcuni recettori postsinaptici in alcune aree cerebrali
molti aspetti delle funzioni cognitive sono ereditari
METODI INVASIVI DI STIMOLAZIONE
STIMOLAZIONE CEREBRALE PROFONDA (DBS): si impiantano elettrodi in regioni specifiche per periodi prolungati al fine di modulare l'attività neuronale é usato per trattamento morbo di Parkinson]
METODI DI STIMOLAZIONE NON INVASIVI
STIMOLAZIONE MAGNETICA TRANSCRANICA (TMS)
condensatori elettrici inviano una forte corrente elettrica alla bobina generando un campo magnetico che altera l'attività elettrica dei neuroni.
impulsi TMS possono essere somministrati a varie intensità e frequenze e con tempistiche diverse (singola, ripetitiva, continua), "online" (mentre il partecipante esegue un compito) o "offline" (conseguenze durano oltre il periodo della stimolazione)
STIMOLAZIONE TRANSCRANICA A CORRENTE CONTINUA (tDCS) E A CORRENTE ALTERNATA (tACS)
tDCS: stimolazione cerebrale che eroga una corrente costante e a bassa intensità al cervello attraverso elettrodi posizionati sullo scalpo (un anodo, al di sotto del quale i neuroni vengono depolarizzati e quindi + eccitati; e un catodo, al di sotto del quale i neuroni diventano iperpolarizzati e quindi minore probabilità di scarica
tACS: la corrente elettrica oscilla invece di rimanere costante (differenti frequenze di oscillazione del cervello sono associate a diverse funzioni cognitive)
STIMOLAZIONE TRANSCRANICA CON CAMPO MAGNETICO STATICO (tSMS) E A ULTRASUONI FOCALIZZATI (tFUS)
tSMS: utilizza forti magneti per creare campi magnetici che perturbano l'attività elettrica (simile alla TMS ma senza effetti collaterali come mal di testa ecc...)
tFUS: generazione di segnali a ultrasuoni di bassa intensità e frequenza che aumentano attività dei canali di sodio e calcio originando potenziali d'azione (permette miglioramento risoluzione spaziale e possibilità di raggiungere strutture bersaglio più profonde).
(attraverso applicazione di campi elettrici o magnetici sullo scalpo che creano cambiamenti nei campi elettrici sulla superficie corticale)
METODI PER ANALIZZARE LA STRUTTURA DEL CERVELLO
visualizzazione dell'anatomia macroscopica del cervello
TOMOGRAFIA (ASSIALE) COMPUTERIZZATA [TAC o TC o CAT o CT): permette ricostruzione dello spazio tridimensionale a partire da immagini bidimensionale e consente di localizzare il luogo della patologia
RISONANZA MAGNETICA (MRI): risoluzione maggiore sfruttando le proprietà magnetiche degli atomi dei tessuti (idrogeno)
visualizzazione della connettività funzionale del cervello
VISUALIZZAZIONE CON TENSORE DI DIFFUSIONE (DTI): offre informazioni sulla connettività tra le diverse regioni studiando la struttura dei tratti assonici che formano la materia bianca cerebrale (e sfrutta il fatto che i tessuti contengano molecole di acqua in modo continuo)
METODI PER MISURARE L'ATTIVITA' NEURONALE
registrazione non invasiva dell'attività elettrica neurale
ELETTROENCEFALOGRAFIA (EEG): rileva potenziale elettrico dal cuoio capelluto, utile per diagnosi e trattamento epilessia o dei disturbi del sonno
MAGNETOENCEFALOGRAFIA (MEG): misura i campi magnetici prodotti dall'attività elettrica del cervello
ERP (potenziali correlati a eventi): variazioni di voltaggio (rispetto al tempo 0) in un EEG in progressione innescate dalla comparsa di eventi sensoriali o cognitivi.
LE NEUROIMMAGINI (abbinamento di funzione e struttura)
TOMOGRAFIA A EMISSIONE DI POSITRONI (PET):
misurano variazioni metaboliche correlate con l'attività neurale (es. risposta emodinamica: cambiamento flusso sanguigno, aumenta nelle parti attive del cervello per bisogno di ossigeno)
rilevazione delle variazioni del metabolismo e del flusso sanguigno per visualizzare le aree cerebrali attive; il tracciante (sostanze radioattive) va a collocarsi nelle aree cerebrali dove c'è bisogno metabolico.
esperimento con disegno a blocchi
RISONANZA MAGNETICA FUNZIONALE (fMRI)
misura livello di ossigenazione del sangue (EFFETTO BOLD)
sia disegno a blocchi sia disegno correlato a eventi
limite: bassa risoluzione temporale e (nel caso della PET) lentezza del decadimento dell'agente radioattivo
MAPPE DI CONNETTIVITA' (O CONNETTOMI): visualizzazioni della rete neurale, ossia delle connessioni strutturali e funzionali del cervello