Slides "Come l`ambiente cambia i neuroni e il cervello"
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Slides "Come l`ambiente cambia i neuroni e il cervello"
COME L’AMBIENTE CAMBIA I NEURONI E IL CERVELLO Matteo Caleo Istituto di Neuroscienze Consiglio Nazionale delle Ricerche Pisa Il cervello umano Come possiamo visualizzare le connessioni cerebrali? Trattografia IMAGING IN VIVO DEI NEURONI CORTICALI (MICROSCOPIA A DUE FOTONI) Courtesy of Tommaso Pizzorusso Visualizzare l’attività neuronale: gli indicatori calcio Visualizzare l’attività neuronale: gli indicatori calcio Visualizzare l’attività neuronale: gli indicatori calcio Come possiamo vedere i moduli del cervello in azione? Risonanza magnetica funzionale, PET Come possiamo vedere il cervello in azione? La stimolazione magnetica transcranica Lo sviluppo del cervello: fattori genetici ed ambientali Fattori estrinseci: l’esperienza L’esperienza agisce entro vincoli 1 Geni potenzialità 2 Esperienza espressione particolare delle potenzialità L’esperienza agisce prevalentemente entro periodi critici Sviluppo delle proiezioni retiniche Sviluppo funzionale della corteccia visiva durante il periodo critico Newborn (Human) Adult (Human) Durante il periodo critico: -Incremento di acuità visiva -Diminuzione del potenziale plastico La maturazione dipende dall’esperienza sensoriale BDNF Berardi et al. Competizione tra i due occhi per il controllo della corteccia visiva Sviluppo funzionale della corteccia visiva durante il periodo critico Sviluppo funzionale della corteccia visiva durante il periodo critico Adriana Fiorentini, Lamberto Maffei Analisi longitudinale dell’acuità visiva nel topo: il labirinto ad Y I “periodi critici”: la visione Sviluppo funzionale della corteccia visiva: Effetto dell’allevamento al buio Mancato sviluppo dell’acuità visiva Campi recettivi più grandi Piccolo controllo Adulto in assenza di esperienza visiva allevato al buio Adulto BDNF Sviluppo funzionale della corteccia visiva: Effetto dell’arricchimento ambientale Sviluppo funzionale della corteccia visiva: Effetto dell’arricchimento ambientale Sviluppo funzionale della corteccia visiva: Effetto dell’arricchimento ambientale Ambiente arricchito Normale Arricchimento nell’uomo? TERAPIA DEL MASSAGGIO IN BAMBINI NATI PREMATURI Gruppi sperimentali Massage Controls Subjects 10 10 Birth weight 1618,12 (SD 246) 1624 (SD 299) Gestational age 31,2 (SD1,05) 32 (SD 1,22) Acuità visiva a 3 mesi di età Visual acuity (c deg) 8 * Massage control 4 0 GEMELLI IDENTICI: VALENTINA E FEDERICA RISULTATI DEL MASSAGGIO IN UNA COPPIA DI GEMELLI IDENTICI Massaggio Controllo Valentina Federica 1,1 Aumento del TSH (mU/ml) 0,9 13,2 Diminuzione del cortisolo (ng/ml) -3,6 18,3 Aumento di peso (gr/day) 17,8 2 EEG interval decrease (sec) 0,5 58 VEP N300 decrease (msec) 41 Mediatori molecolari dello sviluppo corticale: ruolo di BDNF (Brain-Derived Neurotrophic Factor) wt BDNF tg L’overespressione di BDNF annulla gli effetti dell’allevamento all’oscuro Gianfranceschi et al., PNAS 2003 Organizzazione funzionale della corteccia visiva: Le colonne di orientamento Scale bar = 1 mm (monkey) Sviluppo funzionale della corteccia visiva: Effetto dell’esposizione a reticoli Sviluppo funzionale della corteccia uditiva: Effetto dell’esposizione ad un singolo tono A B normale esposto a 7 kHz Periodo critico: P9-P28 (ratto) (Michael Merzenich) Lamberto Maffei, Il cervello collettivo Un antidoto alla globalizzazione: apertura, creatività, capacità di non rimanere schiavi di ciò che la genetica ha stabilito per noi – o che la comunicazione massificata ci vuole imporre Impare una lingua da grandi..... ..non è come impararla da bambini Le mappe corticali si modificano in seguito all’apprendimento: effetti dell’età di inizio dell’allenamento Durante lo sviluppo la plasticita’ puo’ arrivare ad essere cross-modale Soggetti ciechi dalla nascita hanno migliori performances in compiti di discriminazione tattile o sonora Lettura in Braille di ciechi nati attiva la corteccia visiva L’attivazione della corteccia visiva ha un ruolo funzionale Cure materne: effetti a lungo termine Piccoli che ricevono «high licking-grooming» sono meno ansiosi da adulti e forniscono «high licking-grooming» alla loro prole Cure materne: effetti a lungo termine sullo stress Stimolo stressogeno IPOTALAMO IPOFISI CORTECCIA SURRENALE IPPOCAMPO cortisolo Cure materne: effetti a lungo termine sullo stress Cure parentali Rilascio di SEROTONINA (ippocampo) Attivazione della trascrizione dei recettori per i glucocorticoidi PERSISTENTE ACETILAZIONE DEGLI ISTONI Cure materne: effetti a lungo termine sullo stress Michael Meaney La neocorteccia: le mappe sensoriali La neocorteccia: le mappe sensoriali Le mappe corticali si modificano in seguito all’apprendimento: corteccia somatosensoriale Plasticità delle mappe: l’arto fantasma Plasticità delle mappe: l’arto fantasma Effetti di una specializzazione: i tassisti londinesi Un prolungato “allenamento” che implica l’ippocampo posteriore •L’ippocampo posteriore si espande rispetto a soggetti normali •l’ippocampo anteriore si riduce Cancellare le tracce dell’apprendimento motorio Io parlo e leggo Io guardo la televisione