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6 - Anatomia del sistema nervoso: tecniche di studio - Coggle Diagram
6 - Anatomia del sistema nervoso: tecniche di studio
Tecniche di indagine della neuropsicologia
Due metodi principali
Studio di casi singoli o piccoli gruppi di pazienti
Studio di grandi gruppi di pazienti
Studio di casi singoli: metodo più antico per indagare la relazione mente-cervello
Seconda metà dell'800: studi post-mortem di lesioni cerebrali in pazienti con deficit comportamentali
Contributi storici
Paul Broca (1860) → connessione tra aree cerebrali e funzioni mentali
Una specifica lesione causa incapacità di articolare il linguaggio, ma comprensione preservata
Carl Wernicke (1874) → osservò pazienti con disturbi del linguaggio e lesioni nel giro temporale sinistro
Prima teoria sull'organizzazione cerebrale del linguaggio
Modello animale
Consente di studiare processi biologici e comportamentali fondamentali
Si studia un processo patologico o indotto che assomiglia a quello umano in altre specie
Moderna sperimentazione animale
Richiede norme per il mantenimento e il benessere degli animali
Bisogna ridurre e ottimizzare l'uso degli animali ovunque possibile
Metodi delle neuroscienze cognitive
Due approcci principali
Approccio delle alterazioni cerebrali
Nesso causale: una perturbazione neurale → variazione della prestazione
Si confronta la prestazione rispetto al livello pre-lesione o a un gruppo di controllo
Si osserva cosa accade in presenza di una lesione
Approccio del neuromonitoraggio (neuroimaging)
Modulazione della cognizione: si mette il soggetto in una certa modalità cognitiva
Si osserva come varia la misura neurale al variare del processo cognitivo
Lo sperimentatore manipola il processo cognitivo (variabile indipendente = cognizione)
Es. confronto attività cerebrale tra condizione di memorizzazione e condizione di riposo
Variabile dipendente di tutte le tecniche di neuroimaging = misura della prestazione
Tecniche di neuroimaging
Permettono di rilevare e riprodurre graficamente l'attività cerebrale (anatomica e funzionale)
Imaging anatomico
MRI (Risonanza Magnetica per Immagini)
Immagini ad alta definizione dei tessuti molli
Innocua: usa campi magnetici senza radiazioni ionizzanti
Principio di Risonanza Magnetica Nucleare (RMN): sfrutta proprietà dell'atomo di idrogeno sottoposto a campi magnetici e impulsi a radiofrequenza
Procedura: paziente sdraiato, bobina sul distretto corporeo, immobile dentro il magnete
3 cilindri concentrici nel magnete
RF Coil (bobina interna) → controlla le radiofrequenze
Gradient Coil → controlla i gradienti elettromagnetici direzionali (transitori)
Bobina magnetica esterna → il magnete permanente vero e proprio
DTI (Risonanza Magnetica con Tensore di Diffusione)
Immagini basate sul movimento delle molecole d'acqua nei tessuti cerebrali
Isotropia: nei tessuti biologici l'acqua si muove uniformemente in tutte le direzioni (es. sostanza grigia → si vede poco)
Anisotropia: nei fasci di fibre nervose l'acqua si muove in una direzione preferenziale (es. sostanza bianca → si vede bene, perché la mielina è idrofoba e funge da isolante)
Usata per misurare l'integrità della materia bianca e individuare fasci nervosi e loro direzione
Imaging funzionale
EEG (Elettroencefalografia)
Registrazione dell'attività elettrica spontanea dell'encefalo (non legata a eventi specifici)
Cuffia con elettrodi aderenti al cuoio capelluto tramite gel elettrolitico → misura diretta del segnale
Differenza di potenziale tra elettrodi, riferimento sui mastoidi (poca variazione di attività)
Risoluzione temporale elevata, risoluzione spaziale bassa
Ritmo alfa → soggetti svegli a occhi chiusi, marcatore dello stato di coscienza; onde delta → sonno profondo
ERP (Potenziali Evento-correlati)
Modificazioni del segnale EEG in risposta a uno stimolo specifico (visivo, somestesico, uditivo)
Risposta cerebrale misurabile legata a un pensiero o una percezione
Differenza con EEG: l'EEG studia attività spontanea, gli ERP dipendono da stimoli specifici
PET (Tomografia a Emissione di Positroni)
Bioimmagini con informazioni fisiologiche: mappe dei processi funzionali nel corpo
Somministrazione endovenosa di radiofarmaci che emettono positroni
Il radiofarmaco si distribuisce nel corpo → immagini diagnostiche degli organi in cui si localizza
SPECT (Tomografia a Emissione di Singolo Fotone)
Simile alla PET, usa raggi gamma (radiazione ionizzante)
Iniezione/inalazione di marcanti con radioisotopi → emettono fotoni rilevati da camera rotante
Permette di studiare la distribuzione recettoriale: es. ligando marcato per recettore glutammato (AMPA/NMDA)
Consente di confrontare densità recettoriale tra soggetti diversi
fMRI (Risonanza Magnetica Funzionale)
Cervello in attività: sfrutta variazioni di ossigenazione del flusso sanguigno (effetto BOLD)
Non invasiva, il sangue fa da mezzo di contrasto naturale
Aree reclutate durante un compito consumano più ossigeno → varia rapporto OssiHb/DeossiHb
DeossiHb = paramagnetica (momento magnetico ≠ 0, crea distorsione del campo)
OssiHb = diamagnetica (momento magnetico = 0, non si orienta)
Mappa delle aree funzionalmente eloquenti (parlare, leggere, muovere il corpo ecc.)
Utile al neurochirurgo per verificare attività funzionale vicino a lesioni
Differenza con MRI: MRI = strutture cerebrali; fMRI = aree che si attivano durante compiti
Le immagini di attivazione non sono foto istantanee ma elaborazioni statistiche
Procedura: alternanza di fasi di riposo e fasi attive a blocchi → confronto per rilevare attività neurale
MEG (Magnetoencefalografia)
Misura dei campi magnetici prodotti dall'attività elettromagnetica dell'encefalo
Valuta fluttuazioni del campo magnetico generato dall'attività elettrica cerebrale
Struttura simile agli ERP, ma misura il campo magnetico (ortogonale alla corrente elettrica)
Tecniche molecolari
Servono per identificare la presenza di geni attivi o proteine in un composto o in situ
Southern, Northern e Western Blot
Tecniche di ricerca molecolare per analizzare molecole cellulari (DNA, RNA, proteine)
Procedura: elettroforesi su gel → trasferimento molecole su carrier (membrana assorbente) → rilevamento
Tecniche elettrofisiologiche
Esaminano i canali ionici sulle cellule nervose o registrano impulsi di singole cellule
Patch clamp ("blocco di area")
Tecnica di elettrofisiologia per misurare correnti attraverso singoli canali ionici nella membrana cellulare
Introdotta nel 1976 da Erwin Neher e Bert Sakmann
Blocca la differenza di potenziale elettrico in una piccola area della membrana o dell'intera cellula
Utilizzata per indagare le varie tipologie trasmissive tra le cellule