MEMORIA ED APPRENDIMENTO

DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
MEMORIA ED APPRENDIMENTO
✓!1
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
✓!2
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
La memoria: è un processo che determina una
modifica permanente del comportamento.
✓!3
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
✓Cenni storici
1915 LASHLEY rimosse varie porzioni della neocortex o tagliò fibre di
connessione per prevenire la trasmissione dei segnali da corteccia sensitiva a
corteccia motoria, ma non fu capace di interferire con tipi specifici di memoria
1949 HEBB e la sua teoria
1953 SCOVILLE e il caso di HM. Il caso rivoluzionò i concetti di memoria in
quanto spostò lo studio della memoria da un’analisi della sua localizzazione ad
un’analisi dei suoi processi
1970 BLYSS e LOMO LTP
✓!4
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
Gli esperimenti di Lashley ci insegnano che non esistono punti del
sistema nervoso che possono essere considerati come posti DOVE
noi ricordiamo. Lesioni del sistema nervoso DISTURBANO la memoria
in quanto le zone colpite sono coinvolte più o meno nei processi
mnemonici.
!
Se la memoria non è costituita da cose discrete nel cervello come può
essere immagazzinata?
!
La memoria non è immagazzinata in un posto, ma piuttosto è una
funzione dell’attività dell’intero cervello
✓!5
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
Memoria ed apprendimento
Memoria ritenzione di informazioni apprese
• Apprendimento acquisizione di informazioni o conoscenze
•
!6
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
Amnesia
Disturbi della memoria
!
amnesia anterograda: deficit nell’apprendere nuove informazioni
!
amnesia retrograda: deficit in richiamare informazioni precedentemente
apprese
✓!7
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
IL CASO DEL PAZIENTE
H.M.
✓!8
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
Epilessia progressiva ed incontrollata sin
dall’età di ~10 anni
• A 27 anni (1953) rimozione chirurgica dei
lobi temporali per controllare gli attacchi
epilettici.
• L’intervento ebbe successo, ma determinò
una profonda amnesia.
•
✓!9
H.M.
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
regioni rimosse dei lobi temporali
✓!10
H.M.
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
• Poteva ricordare eventi/fatti del suo passato
remoto
• Non poteva ricordare eventi/fatti nell’anno(i)
precedente l’intervento
• Non poteva apprendere nuovi eventi/fatti o
ricordare eventi dal momento dell’intervento in
poi
• QI normale
• Short term memory normale (memory span)
• Poteva formare nuove memorie implicite
✓!11
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
H.M.
• MTL(lobo temporale mediale) è importante per
la memoria esplicita, ma non per quella implicita
• MTL non è il sito di stoccaggio della memoria
• MTL gioca un ruolo nel “consolidamento” della
memoria esplicita
• Il “consolidamento” non è immediato, ma
richiede mesi o anni (amnesia retrograda
graduale)
✓!12
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
H.M.
• Quali strutture del
MTL sono importanti
nella memoria
•amigdala
•giro paraippocampale
•corteccia entorinale
•corteccia peririnale
✓!13
Sede
della rimozione del lobo
in HMBIOMEDICHE
DIPARTIMENTO
DItemporale
SCIENZE
✓!14
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
✓!15
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
✓!16
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
EFFETTI DELLA LOBECTOMIA TEMPORALE SINISTRA O DESTRA
SUI VARI TEST DI MEMORIA
✓!17
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
IL RICORDO
Bartlett 1932
Ricordare: il ricordo non è il richiamo di innumerevoli tracce fisse, frammentarie e morte,
ma una ricostruzione immaginaria o una costruzione messa in piedi in relazione della
nostra attitudine verso un insieme di passate reazioni o esperienze......e con una bassa
tendenza a evidenziare dettagli che appaiono comunemente sotto forma di immagini o
linguaggio. E’ perciò difficile ogni esatto richiamo al passato anche nei casi più semplici.
Sembra come se ciò che si riproduce sia una costruzione che serve a giustificare le
impressioni che si sono avute dalla scena originale.
✓!18
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
HEBB
!
Hebb dimostra l’esistenza di una memoria a breve termine e a lungo termine con il
cosiddetto memory span test.
!
Una serie di numeri casuali letti uno al secondo. Alla fine la persona deve ripeterli in
ordine; il memory span è normalmente di 8.
!
Hebb: la short-term memory è un processo attivo di durata limitata, mentre la longterm memory coinvolge una modifica strutturale nel sistema nervoso
!
loops neuronali
la memoria come pure la sensazione e la percezione o l’emozione sono considerate
il flusso di attività in un loop neuronale. Le sinapsi di una via particolare diventano
funzionalmente connesse a formare un GRUPPO CELLULARE.
Se due neuroni A e B sono eccitati assieme diventano legati funzionalmente.
When an axon of cell A is near enough to excite a cell B and repeatedly or
persistently takes part in firing it, some growth process or metabolic change takes
place in one or both cells such that A’s efficiency, as one of the cells firing B, is
increased PRIMA DEFINIZIONE DI PLASTICITA’ SINAPTICA
✓!19
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
DUE TIPI DI MEMORIA
!
!
!
primaria che dura per breve tempo (100 s nell’uomo) (short-term memory o
memoria a breve termine)
secondaria la conoscenza di un precedente stato mentale dopo che esso è già
scomparso dallo stato cosciente (long-term memory)
iconica o traccia degli stimoli visivi (1 s) o ecoica traccia degli stimoli uditivi
(memoria sensoriale)
✓!20
Memoria sensoriale
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
•
La memoria sensoriale serve a rendere
continua la percezione sensoriale (fusione
delle immagini, fusione dei singoli fonemi di
una parola
✓!21
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
Classificazione
Memoria a breve termine (memoria di
lavoro)
• Memoria a lungo termine
•
✓!22
Memoria a breve termine
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
memoria immediata (ripetizione istantanea di
una serie di numeri
• memoria di lavoro (coscienza momentanea)
•
componente fonologica (uditivoverbale)
• componente non verbale (visuospaziale)
• meccanismo di controllo che coordina le due
•
✓!23
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
Working memory o short term memory
Attualmente, al posto della "memoria a breve termine",
gli psicologi cognitivi preferiscono parlare di working
memory, o memoria di lavoro: facendo un paragone con
l'informatica (o con l'architettura di un computer), la
memoria di lavoro coincide con la cache, ovvero con
quelle informazioni tenute altamente attive, su cui si sta
effettivamente lavorando
✓!24
Memoria di lavoro
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
•
Esempio: ricordare il numero di finestre di
una casa
immagine della casa (componente visuospaziale)
• conta mentale delle finestre (componente
uditivoverbale)
• il meccanismo di controllo decide la strategia
•
✓!25
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
Memoria a lungo termine
•
Memoria esplicita (dichiarativa)
•
•
cosciente o dichiarativa
Memoria implicita (non dichiarativa)
•
non cosciente, si esprime in comportamenti non
specifici (andare in bicicletta; riconoscere i dettagli
di una scena visiva complessa come una
radiografia)
✓!26
Memoria dichiarativa
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
Memoria semantica
• Memoria episodica
•
!
•
Parte mediale del lobo temporale, diencefalo
✓!27
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
Memoria non dichiarativa
Procedure motorie (strategie, capacità
motorie) striato
• Condizionamento classico, condizionamento
operante
•
risposte emotive (Amigdala)
• risposte motorie (Cervelletto)
•
•
Apprendimento non associativo (Abitudine,
sensibilizzazione)
•
arco riflesso
✓!28
DIPARTIMENTO DI SCIENZE
BIOMEDICHE
Condizionamento
classico
•
•
•
L’apparato di Pavlov. Un tubicino preleva la saliva dalla bocca del
cane
ad un recipiente collegato con un sistema di registrazione. Durante il
condizionamento,
differenti stimoli sono associati al cibo posto di fronte al cane.
✓!29
Pavlov associava il rumore del metronomo con il cibo
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
!
Rumore
Cibo (non ha mai usato un campanello)
!
Il cane normalmente salivava con il cibo, ma non con il
metronomo
✓!30
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
Dopo un certo numero di associazioni, il cane salivava
quando il metronomo suonava. La risposta era
condizionata……cioè era avvenuta una memorizzazione
✓!31
Condizionamento operante
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
M.Heisenberg (Wurzburg)
Il moscerino vola vincolato ad un misuratore
di torsione all’interno di un cilindro ruotato da
un computer.
Sulle pareti del cilindro ci sono delle figure
geometriche. Quando il moscerino si dirige
verso un tipo di figure, la rotazione del volo è
registrata, tramite il torsiometro, dal computer
che attiva un laser che colpisce l’addome
dell’animale provocando dolore. Dopo un
certo numero di prove, l’animale impara
(memorizza) a dirigersi solo verso le figure
che NON provocano dolore.
In questo caso l’individuo memorizza la risposta che NON è associata a punizione (dolore)
✓!32
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
via diretta
ripasso verbale
stimolo
memoria
sensoriale
memoria
a breve termine:
memoria
immediata
memoria
di lavoro
recupero
memoria
a lungo
termine
comportamento
informazioni dimenticate
perché non trasferite
alla memoria a lungo termine
© 2009 POLETTO EDITORE srl
Fisiologia e biofisica medica – quarta edizione
Figura 30.2–Schema a 3 stadi della memoria umana. Il possibile passaggio diretto di informazioni dalla memoria sensoriale a quella a lungo
termine, saltando la memoria a breve termine, è suggerito dal fatto che alcuni rari pazienti con lesioni cerebrali falliscono nelle prove di
memoria immediata, ma a lungo termine dimostrano di aver conservato le informazioni.
✓!33
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
PLASTICITA’ SINAPTICA
✓!34
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
Aplysia Californica
Aplysia ha permesso di indagare i meccanismi molecolari della memoria a breve
termine (E.Kandel).
✓!35
DIPARTIMENTO DI
BIOMEDICHE
Apprendimento
inSCIENZE
Aplysia
Californica
!
Sistema semplice con grandi
neuroni (ed identificabili) (circa
40-60.000)
!
Aree anatomiche di interesse
sono: branchie, mantello, sifone,
coda
!
Capace di differenti forme di
apprendimento (modifica del
riflesso di retrazione delle
branchie)
✓!36
DIPARTIMENTO
DI SCIENZE BIOMEDICHE
Il riflesso
di retrazione
branchiale in Aplysia
✓!37
DI SCIENZE BIOMEDICHE
Il DIPARTIMENTO
circuito nervoso
A
neuroni
involucro sensitivi
del mantello
SC+ (controllo)
neuroni
convergenza
interneuroni
sensitivi
facilitanti
motoneuroni
afferenza
della coda (SI)
branchie
cute del sifone
B
SC–
(controllo)
neuroni sensitivi
5 min
mantello (SC+)
sifone (SC– )
coda (SI)
accoppiato (SC+)
C
motoneurone
5 mV
neurone sensitivo
pre
post
20 mV
non accoppiato (SC–)
motoneurone
5 mV
neurone sensitivo
pre
post
20 mV
50 ms
© 2009 POLETTO EDITORE srl
Fisiologia e biofisica medica – quarta edizione
Figura 30.5–Condizionamento classico nell’Aplysia. A) Schema delle strutture e dei neuroni interessati dal condizionamento. Lo stimolo
del mantello inizialmente è così poco intenso da non provocare la retrazione della branchia, ma se è sistematicamente accoppiato ad un forte
stimolo della coda (stimolo incondizionato), diviene efficace per tale scopo. Uno stimolo del sifone di intensità subliminare per l’evocazione
del riflesso rimane inefficace durante il condizionamento, poiché non è accoppiato sistematicamente allo stimolo incondizionato. B)
Sequenza temporale dello stimolo condizionante (mantello), dello stimolo incondizionato (coda) e dello stimolo non accoppiato (sifone). C)
Correlati elettrofisiologici del condizionamento. La risposta elettrofisiologica dei neuroni di senso non cambia; la risposta elettrofisiologica
dei neuroni motori allo stimolo condizionato aumenta per effetto del condizionamento, mentre quella allo stimolo non accoppiato rimane
invariata.
✓!38
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
Abitudine del riflesso di retrazione branchiale
✓
Alla prima prova si osserva una forte detrazione del sifone. Nelle prove successive essa
diviene sempre meno evidente, fino quasi a scomparire (trial 13). Se si cambia stimolo (trial
14) (shock elettrico) la risposta ritorna immediatamente al livello originale. Non si tratta
quindi né di fatica sinaptica, né di fatica muscolare (non ci sarebbe un ritorno alla risposta
originaria).
✓!39
Meccanismi
molecolari
A
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
parapodio
branchia
base
del
mantello
sifone
pipetta
spruzza-acqua
B
risposta riflessa
getto d’acqua
branchia
sifone
mantello
2) risposta iniziale
di retrazione
1) in assenza
di stimoli
C
3) risposta
abituata
analisi elettrofisiologica
Na+ Ca++
neurone
di moto
neurone
di senso
neurone
di senso
neurone
di moto
sifone
branchia
risposta
iniziale
risposta
abituata
EPSP
registrazione
prima e dopo abitudine
D
modelli concettuali
abitudine a breve termine
Na+ K+
Ca++
normale
Na+ K+
Ca++
dopo abitudine
abitudine a lungo termine
normale
ridotta entrata di
calcio…..meno
vescicole si fondono
…… meno
neurotrasmettitore
liberato nello spazio
sinaptico
dopo abitudine
© 2009 POLETTO EDITORE srl
Fisiologia e biofisica medica – quarta edizione
Figura 30.3–Abitudine del riflesso di retrazione della branchia nell’Aplysia. A) Disegno che mostra l’animale con le strutture anatomiche
impegnate nel riflesso, prima (a sinistra) e dopo la stimolazione del sifone con un getto d’acqua. B) Schema dell’abitudine sul piano
comportamentale. C) I correlati elettrofisiologici dell’abitudine. La risposta sinaptica (EPSP) del neurone di moto è ridotta dall’abitudine a
causa della riduzione della durata del potenziale d’azione del neurone di senso. D) I meccanismi molecolari e strutturali prospettati per
spiegare l’abitudine a breve e a lungo termine, a livello della sinapsi fra neurone di senso e neurone di moto.
✓!40
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
Sensibilizzazione/disabitudine
✓
✓!41
Meccanismi
molecolari
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
A dimostrazione sperimentale della sensibilizzazione
dalla testa
branchia
neurone
di moto
retrazione
dopo
abitudine
B
retrazione
dopo
sensibilizzazione
analisi elettrofisiologica
sensibilizzato
da 5-HT
e cAMP
abitudine
neuroni
di senso
neuroni
sensibilizzazione di moto
registrazione intracellulare
prima e dopo sensibilizzazione
C
modelli concettuali
sensibilizzazione
a breve termine
✓cAMP attiva una Protein Chinasi
che riduce la permeabilità al K+
e quindi prolunga il PPSE
5HT
5HT
sensibilizzazione
a lungo termine
5HT
5HT
cAMP
K+
Na+ K+ ++
Ca
normale
Na+
Ca++
sensibilizzato
normale
sensibilizzato
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Fisiologia e biofisica medica – quarta edizione
Figura 30.4–Sensibilizzazione-disabitudine del riflesso di retrazione della branchia nell’Aplysia. A) Esperimento di registrazio
fenomeno comportamentale. B) Correlati elettrofisiologici della disabitudine. C) Meccanismi molecolari e strutturali prospettat
spiegare la sensibilizzazione-disabitudine a breve e a lungo termine a livello della sinapsi fra neurone di senso e neurone di moto
neurone serotoninergico (5HT) e terminale del neurone di senso.
✓!42
Condizionamento
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
A
involucro
del mantello
neuroni
sensitivi
neuroni
sensitivi
SC+ (controllo)
convergenza
interneuroni
facilitanti
motoneuroni
afferenza
della coda (SI)
branchie
cute del sifone
B
SC– (controllo)
neuroni sensitivi
5 min
mantello (SC+)
sifone (SC– )
coda (SI)
accoppiato (SC+)
C
motoneurone
5 mV
neurone sensitivo
pre
post
20 mV
non accoppiato (SC–)
motoneurone
5 mV
neurone sensitivo
pre
post
20 mV
✓!4503 ms
Meccanismi molecolari
in Aplysia
motoneurone
5 mV
DIPARTIMENTO
DI SCIENZE
BIOMEDICHE
20 mV
pre
post
neurone sensitivo
non accoppiato (SC–)
motoneurone
5 mV
neurone sensitivo
pre
post
20 mV
50 ms
© 2009 POLETTO EDITORE srl
Fisiologia e biofisica medica – quarta edizione
Figura 30.5–Condizionamento classico nell’Aplysia. A) Schema delle strutture e dei neuroni interessati dal condizionamento. Lo stimolo
del mantello inizialmente è così poco intenso da non provocare la retrazione della branchia, ma se è sistematicamente accoppiato ad un forte
stimolo della coda (stimolo incondizionato), diviene efficace per tale scopo. Uno stimolo del sifone di intensità subliminare per l’evocazione
del riflesso rimane inefficace durante il condizionamento, poiché non è accoppiato sistematicamente allo stimolo incondizionato. B)
Sequenza temporale dello stimolo condizionante (mantello), dello stimolo incondizionato (coda) e dello stimolo non accoppiato (sifone). C)
Correlati elettrofisiologici del condizionamento. La risposta elettrofisiologica dei neuroni di senso non cambia; la risposta elettrofisiologica
dei neuroni motori allo stimolo condizionato aumenta per effetto del condizionamento, mentre quella allo stimolo non accoppiato rimane
invariata.
✓!44
DIPARTIMENTO
DI SCIENZE
BIOMEDICHE
Potenziamento
a lungo
termine
(LTP)
elettrodo
stimolante
via delle fibre
collaterali di Schaeffer
(LTP associativa)
elettrodo
di registrazione
CA1
3
CA3
1
2
giro
dentato
via delle fibre
perforanti
(LTP associativa)
via delle fibre muscoidi
(LTP non associativa)
risposta postsinaptica (%)
220
200
180
160
100
120
100
80
–40 –20
0
20
40
60 80 100 120 140
tempo (min)
© 2009 POLETTO EDITORE srl
Fisiologia e biofisica medica – quarta edizione
Figura 6.13 – Potenziamento sinaptico a lungo termine. A) Principali vie eccitatorie dell’ippocampo soggette a LTP. B) Risposta
post-sinaptica (registrata extracellularmente) nella regione CA1 dell’ippocampo di ratto prima e dopo la stimolazione tetanica
(somministrata al tempo 0). Si noti il transitorio potenziamento post-tetanico, seguito da LTP.
.
✓!45
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
Potenziali post-sinaptici,
registrati con un
elettrodo extracellulare
(sono invertiti)
✓!46
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
ΔV
induzione
Ca++
CaMK
PKC
PKA MAPK
CREB
P
P
espressione
e mantenimento
Meccanismi molecolari del
Long Term Potentiation
nucleo
recettore AMPA
recettore NMDA
P
fattore
retrogrado
P
fosforilazione
sinapsi soggetta a potenziamento
a lungo termine
Ca
++
fase iniziale
non strutturale
oppure
•
FASE INIZIALE (BIOCHIMICA) NON STRUTTURALE
•
FASE INIZIALE (GENICA) STRUTTURALE
modificazioni strutturali di sinapsi
per potenziamento a lungo termine
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Fisiologia e biofisica medica – quarta edizione
✓!47
✓Meccanismi molecolari di memoria in Drosophila
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
✓da Mayford M e Kandel E.: TIGS, 15, 463, 1999
✓
✓
CRE
✓
✓
✓membrana
✓CREB-repressore
✓CREB-attivatore
✓P
✓nucleo
✓Ca/CaM
✓SUBUNITA’
✓CATALITICA
✓
✓rutabaga
✓ ✓5 HT
✓
✓
✓amnesiac
✓
✓✓
✓✓
✓✓✓
✓
✓
✓ATP
✓✓
✓cAMP
✓
✓AMP
✓!48
✓
✓PDE
✓✓
✓PKA
✓dunce
✓SUBUNITA’
✓REGOLATIVA
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
CRE
CREB
2
Long
term
✓✓
✓
✓
✓
P
Early
CAAT
✓✓
✓
Early
✓
✓
✓
✓
✓coda
✓
✓
Late
✓
✓
CREB-1A
mapK
✓ ✓5 HT
CRE
C/EBP
✓Ubiquitina
✓Short term
✓
✓
✓
✓
✓
✓
✓
✓
✓
✓CLATRINA
✓cAMP
✓✓
✓1
✓PKA
✓
✓K channel
✓Ca channel
✓
✓✓2
✓apCAM
✓CRESCITA
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
Memoria ed apprendimento
•
Plasticità sinaptica
"
long term potentiation (LTP)
una risposta accentuata in seguito ad un rapido
ed intenso stimolo del neurone da parte
dell’azione simultanea di diversi assoni
!
I meccanismi alla sua basa differiscono nelle diverse aree cerebrali
! Prominente
nell’ippocampo
! Attraente
memoria:
!
!
!
come modello cellulare di apprendimento e
specificità –solo le sinapsi attive sono interessate
cooperatività – solo la simultanea stimolazione induce LTP
associatività – LTP è hebbiana (non necessità di potenziale d’azione – la sola
depolarizzazione è sufficiente)
✓!50
Memoria ed apprendimento
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
"
Biochimica dell’ LTP – attori principali:
!
Recettori per il Glutammato
! AMPA
– apre i canali per il sodio
! NMDA
– permette al sodio ed al calcio di entrare nel
neurone
"
Responde al Glutammato SOLO quando la membrana è parzialmente
depolarizzata
#
!
Rimozione degli ioni Mg che bloccano I recettori NMDA
L’eccitazione glutammatergica dei recettori NMDA apre i canali
del calcio NMDA-dependenti
✓!51
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
Memoria ed apprendimento
! Il
flusso di calcio attiva le protein chinasi:
protein chinasi C (PKC)
# CaMKII (calcium calmodulin-dependent protein kinase)
#
! alterazione
della struttura (fosforilazione) dei recettori
AMPA
! conversione
di alcuni recettori NMDA in recettori
AMPA
! creazione
di più recettori AMPA
! Aumento
della ramificazione dendritica
! Aumento
della risposta dendritica al Glutammato
✓!52
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
Memoria ed apprendimento
"
Long term depression (LTD) una prolungata diminuzione della risposta in
conseguenza di un input sinaptico appaiato ad un
altro input a bassa frequenza
"
LTP (LTD) può essere coinvolto nella memoria?
✓!53
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
Memoria ed apprendimento
"
Problemi potenziali con LTP/LTD e memoria:
! Importanza
! La
della fosforilazione proteica
fosforilazione proteica non è permanente
! Le
molecole proteiche non sono permanenti (circa 2
settimane di vita)
✓!54
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
Memoria ed apprendimento
"
Meccanismi alternativi:
! Continua
"Esistono
"Aumento
"Rottura
fosforilazione proteica
delle Pkinasi persistentemente attive (PKC)
dell’enzima calpaina da parte dell’elevato calcio
dei ponti tra subunità R e C della PCK
"Liberazione
della regione catalitica porta alla continua
fosforilazione proteica
✓!55
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
Memoria ed apprendimento
! Sintesi
proteica
"Evidenza
sperimentale con inibitori della sintesi
Animali apprendono, ma non ricordano
"Modifiche strutturali
"Aumento del numero delle sinapsi
#
"Riorganizzazione
morfologica
✓!56
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
Disturbi della memoria
•
AMNESIA
anterograda
• retrograda
• completa
•
✓!57
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
Short-term memory
•
Amnesia anterograda: incapacità di apprendere nuovi
fatti o episodi. Pazienti con questa forma di amnesia,
tipicamente causata da un danno dell’ippocampo,
hanno un’intatta memoria primaria (capacità di
ricordare poche informazioni per un breve periodo,
come 30 s), ma hanno delle alterazioni drammatiche
nella capacità di formare memorie a lungo termine.
✓!58
DIPARTIMENTO
SCIENZE
BIOMEDICHE
DUE TIPI DI
MEMORIA ADI
LUNGO
TERMINE
MEMORIA DICHIARATIVA: memoria proposizionale - vera o falsa
MEMORIA NON DICHIARATIVA: non proposizionale né vera né falsa. E’ alla base di
modificazioni nell’esperienza pratica e nella capacità di rispondere appropriatamente a
stimoli legati alla pratica, come risultato di un apprendimento condizionato o legato
all’ambiente. Include anche le modifiche nella capacità di identificare oggetti come
risultato di incontri recenti, o priming. L’abilità cambia come risultato dell’esperienza, la
qual cosa giustifica il termine memoria, ma senza una coscienza di ciò e senza un
accesso cosciente a episodi precedenti. Molte forme di memoria non dichiarativa come
l’abitudine, la sensibilizzazione il condizionamente classico sono filogeneticamente
antiche e ben conservate e sviluppate negli invertebrati che non hanno il lobo
temporale mediale o l’ippocampo
✓!59
SCIENZETERMINE
BIOMEDICHE
DUE TIPI DIDIPARTIMENTO
MEMORIA ADILUNGO
•
SKILL
•
PROCEDURALE
•
COMPORTAMENTO
•
CONOSCERE COME
•
TASSONOMICA
•
SEMANTICA
•
SKILLS
•
INTEGRAZIONE
•
MEMORIA SENZA
•
FATTO
•
DICHIARATIVA
•
MEMORIA
•
CONOSCERE CHE
•
LOCALE
•
MEDIAZIONE COGNITIVA
•
RICHIAMO CONSCIO
•
ELABORAZIONE
•
MEMORIA CON
REGISTRAZIONE
•
AUTOBIOGRAFICA
•
PERCETTUALE
•
RAPPRESENTAZIONALE
•
DISPOSIZIONALE
•
EPISODICA
•
SEMANTICA
•
DI LAVORO
•
DI REFERENZA
REGISTRAZIONE
✓!60
TASSONOMIA DELLA MEMORIA A LUNGO TERMINE NEI
DIPARTIMENTO
DI SCIENZE BIOMEDICHE
MAMMIFERI
✓MEMORIA A LUNGO TERMINE
✓NON DICHIARATIVA O IMPLICITA
DICHIARATIVA O ESPLICITA
✓PRIMING
✓PROCEDURALE
✓FATTI
✓EVENTI
✓CONDIZIONAMENTO ✓APPRENDIMENTO
✓CLASSICO
✓NON ASSOCIATIVO
✓RISPOSTE
✓EMOZIONALI
✓LOBO TEMPORALE MEDIALE✓STRIATO
✓DIENCEFALO
✓NEOCORTEX
✓AMIGDALA
✓!61
✓MUSCOLO
✓SCHELETRICO
✓CERVELLETTO
✓VIE RIFLESSE
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
✓ TIPI DI MEMORIA NON DICHIARATIVA
ABITUDINE
SENSIBILIZZAZIONE
CONDIZIONAMENTO CLASSICO (PAVLOVIANO)
USANZA COSTUME: tendenze acquisite gradualmente e specifiche
ad un gruppo di stimoli e che guidano il comportamento (nucleo
caudato)
APPRENDIMENTO EMOZIONALE: fear conditioning (amigdala) (Però
l’amigdala condiziona anche la memoria dichiarativa che avviene
normalmente con una stimolazione emozionale)
PRIMING
✓!62
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
✓PRIMING
•MOTEL
•MOT__
•GRUCCIA
•GR___IA
•MATITA
•M___TA
•VELA
•_ELA
•MEMORIA
•MEM___A
✓!63
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
Memoria ed apprendimento
"
Thompson
! Molte
! Essa
strutture coinvolte nella memoria;
dipende da molti meccanismi;
! Classico
ammicamento condizionato nel coniglio –
avviene nel cervelletto – nucleo interposito laterale
✓!64
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
Memoria ed apprendimento
•
Meccanismi associativi:
! Condizionamento
classico associazione di 2 stimoli cambia la risposta ad uno di
loro (Pavlov)
"Stimolo
condizionante (CS) - originalmente neutro (nessuna
risposta)
"Stimolo
non condizionante (UCS) – automaticamente evoca
una risposta – risposta non condizionata (UCR)
" dopod ripetitive associazioni tra CS e UCS la presentazione di
CS evoca la risposta appresa – risposta condizionata (CR)
! operant
conditioning – rafforzamento e punizione
✓!65
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
Memoria ed apprendimento
"
Meccanismi non associativi:
! abitudine
riduzione di una risposta a stimoli ripetuti non dovuta
a fatica o adattamento
! sensibilizzazione
aumento in una risposta a stimoli moderati come
conseguenza di una esposizione precedente a stimoli
forti
✓!66
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
Memoria ed apprendimento
"
Consolidamento della memoria – immagazzinamento
della conoscenza nella long-term memory
! Hebb
– circuiti riverberanti – l’eccitazione prolungata
porta a modifiche chimiche e strutturali
!
Memoria per fatti interessanti o importanti (emozionalmente) è
aumentata
!
Coinvolgimento dell’amigdala (stimolazione dell’ippocampo e della
corteccia)
!
Lesioni dell’amigdala alterano l’effeto potenziante delle emozioni
sulla memoria
✓!67
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
Memoria ed apprendimento
•
ippocampo
"
H. M. – rimozione dell’ippocampo:
! Amnesia
retrograda (perdita della memoria per fatti
avvenuti poco prima dell’operazione)
! short-term/working
memory intatta (test della stella)
! Amnesia
anterograda acuta (memoria dichiarativa)
(perdita di memoria per fatti che acadono dopo
l’operazione)
! Memoria
procedurale intatta
✓!68
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
Memoria ed apprendimento
•
Teorie sulla funzione ippocampale:
"
Memoria dichiarativa, esplicita
! Supportato
dal caso H.M.
! Negli
altri mammiferi NON altera tutte le forme di memoria ottenute
con procedure simili a quelle della memoria dichiarativa per l’uomo
"
Dipende dal protocollo sperimentale applicato
✓!69
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
Memoria ed apprendimento
"
Memoria spaziale
! rat
maze experiments
! Ippocampo è coinvolto anche in aspetti non spaziali di
questo test
"
configural learning
! Il
significato dello stimolo dipende dal tipo di altro
stimolo appaiato, e.g. A + cibo; B + cibo; AB +
niente cibo
! Ippocampo
è coinvolto nel configural learning se è
sufficientemente difficile
✓!70
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
Memoria ed apprendimento
•
Lesioni cerebrali e memoria
"
Sindrome di Korsakoff – deficenza prolungata di
tiamina (B1).
! Deficenza
!
di tiamina
perdita di neuroni nel talamo dorsomediale
! Lesioni
della corteccia prefrontale
! apatia,
confusione, amnesia retrograda e anterograda;
! Migliore
la memoria implicita;
! Alterato
giudizio sulle proprie memorie;
! confabulazione;
✓!71
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
Memoria ed apprendimento
"
Malattia di Alzheimer
! Dimenticanze
! confusione,
e poi perdita di memoria
depressione, irrequitezza
! allucinazioni
! Insonnia,
! Alterate:
perdita di appetito
Memoria procedurale, memoria esplicita, attenzione.
! Genetica;
! Accumulo
eccessivo di placche amiloidi
! Atrofia
della corteccia cerebrale (spec. entorinale),
ippocampo
! formazione
di ammassi neurofibrillari
✓!72