Apprendimento, memoria e amnesia

Presentazione sul tema: "Apprendimento, memoria e amnesia"— Transcript della presentazione:

1 Apprendimento, memoria e amnesia

2 Introduzione L’apprendimento concerne il modo con cui l’esperienza cambia il cervello, e la memoria il modo con cui tali cambiamenti sono immagazzinati e riattivati in tempi successivi.

3 Il caso HM 1953: rimozione delle porzioni mediali dei lobi temporali per il trattamento di una grave forma di epilessia. Intelligenza generale sostanzialmente conservata: modesto grado di amnesia per gli eventi verificatisi nei due anni precedenti l’operazione; la memoria di eventi più remoti, come i fatti e le persone della sua infanzia, era del tutto normale. Ma: Gravissima forma di amnesia anterograda: la sua abilità a mantenere temporaneamente informazioni nel magazzino a breve termine era normale (digit span di 6 cifre), tuttavia egli era incapace di formare nuovi ricordi a lungo termine. Non appena smetteva di pensare a un evento, questo era perso per sempre. H.M. era come sospeso nel tempo.

4 Esame neuropsicologico dell’amnesia anterograda di H.M.
Test del digit span + 1 H.M. non era in grado di apprendere una sequenza di 8 numeri, anche dopo 25 ripetizioni della stessa sequenza. Dopo 25 presentazioni, i soggetti normali sono in grado di ripetere una sequenza di circa 15 Cifre. Test dei cubetti Milner ha dimostrato che il deficit di memoria di H.M. non era limitato al materiale verbale. H.M. riproduceva correttamente una sequenza di 5 cubi (cioè aveva uno span di cubi pari a 5), una prestazione non diversa da quella dei soggetti normali. Tuttavia non era in grado di apprendere una sequenza di 6 cubi, anche dopo 12 ripetizioni della stessa sequenza.

5 La prima indicazione che l’amnesia anterograda di H. M
La prima indicazione che l’amnesia anterograda di H.M. non riguardava tutte le forme di memoria a lungo termine emerse dalla sua prestazione al test del disegno allo specchio. Il compito di H.M. era quello di tracciare una linea all’interno di un percorso a forma di stella, guardando lo stimolo riflesso in uno specchio. H.M. eseguì questo compito 10 volte al giorno, per 3 giorni consecutivi. La prestazione di H.M. migliorò progressivamente nel corso dei 3 giorni di prove, dimostrando così un progressivo apprendimento del compito. Test del rotary pursuit H.M. apprendeva anche compiti non visuo-motori quale, per esempio, il test delle figure incomplete. Un’altra forma di memoria conservata in H.M. è quella che si instaura in seguito a un condizionamento pavloviano.

6 Il problema specifico di H. M
Il problema specifico di H.M. sembra essere costituito da una difficoltà del consolidamento della memoria (l’immagazzinamento a lungo termine dei ricordi a breve termine). Gli studi sul deficit di memoria di H.M. hanno evidenziato che un paziente amnesico può non avere alcun ricordo consapevole di un evento precedente, ma dimostrare al tempo stesso, attraverso un miglioramento delle prestazioni, che l’evento è presente in memoria e influenza il suo comportamento. I ricordi espressi in forma di dichiarazioni consapevoli fanno parte di un sistema esplicito di memoria, mentre i ricordi che si evidenziano mediante una facilitazione inconsapevole della prestazione costituiscono un sistema separato di memoria implicita.

7 Nell’amnesia del lobo temporale mediale i ricordi semantici sono spesso quasi normali, ma i ricordi episodici assenti. Perché abbiamo due sistemi di memoria parallela, uno conscio (esplicito) e uno inconscio (implicito)? È possibile che il sistema implicito sia stato il primo a evolvere, quindi quali sono i vantaggi di avere un secondo sistema conscio? In due esperimenti, i soggetti amnesici (umani e scimmie) imparavano dei compiti di apprendimento implicito, come quelli del gruppo di controllo; ma se era chiesto loro di utilizzare la loro conoscenza implicita in un modo diverso o in un contesto diverso, fallivano. Presumibilmente l’evoluzione dei sistemi di memoria implicita crea un uso flessibile dell’informazione.

8 Amnesia nella sindrome di Korsakoff
L’esame autoptico cerebrale di solito rivela lesioni delle regioni mediali del diencefalo (sia del talamo sia dell’ipotalamo) e danni diffusi a numerose strutture cerebrali, tra cui neocortex, ippocampo e cervelletto. L’esordio graduale e insidioso e lo sviluppo progressivo e lento complicano lo studio della risultante amnesia retrograda. Non è chiaro se l’amnesia di Korsakoff per gli avvenimenti recenti rifletta la distruzione retrograda dei ricordi esistenti o il blocco anterogrado della formazione dei nuovi ricordi che si installa progressivamente. In tutti i pazienti si osserva la lesione dei nuclei dorsomediali del talamo. Importante funzione mnestica dei nuclei dorsomediali: lesione ischemica talamica  amnesia diencefalica mediale. Appare improbabile che l’amnesia di Korsakoff si possa attribuire alla lesione di una singola struttura diencefalica.

9 Amnesia nel morbo di Alzheimer
Il morbo di Alzheimer è considerato una malattia terminale. Gli studi volti a chiarire le basi neuropsicologiche dell’amnesia di Alzheimer hanno soprattutto interessato i pazienti agli stadi iniziali della malattia, durante la cosiddetta predemenza. I deficit di memoria associati al morbo di Alzheimer sono più generalizzati se confrontati con i disturbi mnestici da lesioni delle temporo-mediali o diencefaliche o con quelli presenti nella sindrome di Korsakoff. Oltre a deficit sia anterogradi sia retrogradi della memoria esplicita, i pazienti con morbo di Alzheimer spesso presentano alterazioni della memoria a breve termine, oltre che della memoria implicita per stimoli verbali per altre modalità sensoriali. Appare intatta la memoria implicita per le diverse forme di apprendimento sensorimotorio

10 Amnesia post-traumatica: una prova del consolidamento della memoria
I traumi cranici che non causano la rottura della scatola cranica (traumi cranici chiusi) possono a volte determinare una transitoria alterazione dello stato di coscienza detta concussione. I traumi chiusi sono la causa più frequente di amnesia definita amnesia post-traumatica. Più intenso è il trauma cranico, più lunghi tendono a essere i periodi di coma, di confusione e di amnesia

11 Il gradiente di amnesia retrograda e il consolidamento della memoria
Hebb ipotizza che i ricordi delle esperienze siano immagazzinati nel sistema a breve termine da un’attività neurale riverberante: un’attività nervosa che circola ripetutamente in circuiti neuronali chiusi. Questi modelli di riverberazione dell’attività neurale possono venire interrotti – per esempio da un colpo alla testa –, ma alla fine provocano cambiamenti strutturali nelle sinapsi coinvolte, che creano un deposito a lungo termine del ricordo. L’elettroshock costituisce un metodo controllato per studiare il consolidamento della memoria.

12 L’ippocampo e il riconsolidamento
L’ippocampo e le strutture correlate hanno un ruolo nel consolidamento: ogni volta che si recupera un ricordo dal magazzino a lungo termine, è mantenuto temporaneamente nella fragile memoria a breve termine, dov’è di nuovo sensibile all’amnesia post-traumatica prima di essere riconsolidato. Secondo Nadel e Moscovitch, invece, ogni esperienza consapevole è rapidamente codificata in modo distribuito in tutto l’ippocampo e nelle altre strutture coinvolte, i ricordi conservati diventano progressivamente più resistenti alla distruzione dovuta a un danno dell’ippocampo, perché ogni volta che avviene un’esperienza analoga o il ricordo originario è ricordato, si stabilisce un nuovo engramma e si collega all’engramma originario, rendendo i ricordi più facili da ricordare e l’engramma originario più difficile da distruggere.

13 Neuroanatomia della memoria di oggetti
Difficoltà a sviluppare un modello animale dell’amnesia temporale mediale: 1) non fu subito chiaro che l’amnesia anterograda di H.M. era selettiva per la memoria esplicita (o dichiarativa); per contro, negli anni ’50 e ’60 quasi tutti i test di memoria usati negli studi animali erano test di memoria implicita. 2) si assunse in modo errato che l’amnesia temporo-mediale fosse attribuibile quasi interamente al solo danno dell’ippocampo. Modelli di amnesia nelle scimmie: il compito di accoppiamento ritardato di stimoli non ricorrenti Compito di accoppiamento ritardato di stimoli non ricorrenti nel ratto

14 In quasi tutti gli studi di ablazione dell’ippocampo sulle scimmie, oltre che l’ippocampo, era lesa, per aspirazione, anche la corteccia paraippocampale L’ablazione della corteccia paraippocampale produce deficit gravi e permanenti nelle prestazioni ai compiti di accoppiamento ritardato di stimoli non ricorrenti e in altri test di riconoscimento degli oggetti. L’ablazione chirurgica bilaterale dell’ippocampo crea deficit moderati o addirittura nessun deficit e l’ablazione bilaterale dell’amigdala non ha nessun effetto. Caso RB: come può la lesione ischemica limitata a una piccola regione dell’ippocampo produrre gravi deficit nel compito di accoppiamento ritardato, mentre la sua totale rimozione ha solo minime conseguenze sulla memoria?

15 Ippocampo e memoria spaziale
La scoperta che la corteccia paraippocampale ha un ruolo più importante dell’ippocampo nel riconoscimento e nella memoria degli oggetti non significa che l’ippocampo non abbia una funzione nella memoria: ha un ruolo chiave nella memoria spaziale. Le lesioni dell’ippocampo compromettono la memoria spaziale: studi con labirinto ad acqua di Maze e nel labirinto a bracci radiali. Le cellule di posizione ippocampali: mettendo il ratto in una posizione ambigua in un ambiente familiare, è possibile stabilire dove il ratto pensa di essere nel percorso per andare nella posizione dove precedentemente è stato ricompensato. Studi comparati sull’ippocampo e la memoria spaziale Anche se la maggioranza delle dimostrazioni secondo cui l’ippocampo ha un ruolo nella memoria spaziale deriva dalla ricerca sui ratti, l’ippocampo riveste una funzione simile in molte altre specie.

16 Teorie della funzione ippocampale
Secondo la teoria della mappa cognitiva ci sono diversi sistemi nel cervello che si specializzano nel ricordo di diversi tipi di informazione e la funzione specifica dell’ippocampo è il deposito di ricordi per la localizzazione spaziale. Nadel e O’Keefe hanno suggerito che l’ippocampo costruisce e immagazzina mappe allocentriche del mondo esterno, in base agli input sensoriali che riceve. Secondo la teoria dell’associazione di configurazioni la memoria spaziale è una manifestazione specifica delle funzioni più generali dell’ippocampo. L’ippocampo ha un ruolo nel ricordo del significato comportamentale di una combinazione di stimoli, non nella memoria di stimoli singoli. L’ippocampo avrebbe, ad es., un ruolo nell’apprendere che un dato stimolo luminoso, in un particolare contesto, segnala la presenza di cibo, ma non per apprendere che uno stimolo luminoso segnala cibo, indipendentemente dal contesto.

17 Strutture cerebrali della memoria
Corteccia inferotemporale Contribuisce a immagazzinare i ricordi in modelli visivi Amigdala Memoria del significato emotivo dell’esperienza. I ratti con ablazione dell’amigdala non rispondono con un’emozione di paura a uno stimolo neutro, che è stato ripetutamente associato a uno shock elettrico doloroso Corteccia prefrontale Importanti carenze di memoria per l’ordine temporale degli eventi, anche quando ricordano gli eventi in sé, e anche deficit nella memoria di lavoro Cervelletto e corpo striato Apprendimento implicito di compiti sensorimotori

18 Meccanismi sinaptici dell’apprendimento e della memoria
Una stimolazione intensa ad alta frequenza dei neuroni presinaptici genera una facilitazione durevole della trasmissione sinaptica: Potenziamento a lungo termine Il Plt può perdurare per un lungo periodo di tempo – fino a molte settimane, se preceduto da stimolazioni multiple. Il Plt si verifica solo se la scarica del neurone presinaptico viene seguita dalla scarica del neurone postsinaptico; se quest’ultimo non si attiva, allora il Plt non si sviluppa e, analogamente, non ha luogo nemmeno nel caso in cui il neurone postsinaptico sia attivo, ma quello presinaptico non lo sia. La co-occorrenza della scarica dei potenziali d’azione nelle cellule pre e postsinaptiche è il fattore critico del Plt; l’assunzione che la co-occorrenza sia una necessità fisiologica per l’apprendimento viene spesso citata sotto il nome di postulato dell’apprendimento di Hebb.

19 L’induzione del Plt: apprendimento Il Plt è stato indagato in misura maggiore in quelle sinapsi dove i recettori del Nmda sono presenti in modo prevalente. Il recettore per lo Nmda (N-metil- D-aspartato) è un recettore per il glutammato. Questo recettore risponde in modo massimale solo quando il glutammato si lega al recettore e il neurone postsinaptico è parzialmente depolarizzato. I canali del calcio, associati ai recettori Nmda, consentono l’afflusso di un numero relativamente limitato di ioni calcio nel neurone, a meno che il neurone non sia già depolarizzato quando il glutammato si lega al recettore; l’afflusso degli ioni calcio scatena nel neurone postsinaptico i potenziali d’azione e quella concatenazione di eventi che induce il Plt.

20 Mantenimento ed espressione del Plt: immagazzinamento e recupero
Solo le sinapsi depolarizzate prima della stimolazione ad alta frequenza sono coinvolte nel Plt  esiste un meccanismo che impedisce agli eventi su una serie di sinapsi su un neurone di coinvolgere altre sinapsi su uno stesso neurone. Le variazioni che avvengono immediatamente e mantengono l’esperienza della stimolazione ad alta frequenza per un certo periodo, non sono le stesse che mantengono l’esperienza settimane dopo. Poiché l’induzione del Plt comincia nei neuroni postsinaptici e il suo mantenimento e la sua espressione implicano variazioni presinaptiche, devono esistere dei tipi di segnali che ritornano dai neuroni postsinaptici fino ai neuroni presinaptici. È stato dimostrato che sulle sinapsi Nmda, questo segnale prende la forma di un tipo di gas solubile neurotrasmettitore, l’ossido nitrico.

21 Variabilità del Plt Molte ricerche sul Plt si sono concentrate sui recettori di Nmda che mediano il Plt nell’ippocampo. Il Plt mediato dai recettori Nmda comporta una serie complessa di trasformazioni difficili da classificare. Il Plt è stato documentato in molte altre parti del Snc, dove è mediato da svariati meccanismi. L’altra faccia della medaglia del Plt è una Dlt (depressione a lungo termine); la Dlt avviene come risposta a una stimolazione prolungata a bassa frequenza dei neuroni presinaptici. Per una comprensione esaustiva del Plt sarà necessario comprendere il fenomeno della Dlt.

22 L’amnesia infantile Tendenza erronea a considerare la memoria una facoltà unitaria. I soggetti con lesioni cerebrali spesso manifestano gravi deficit in un processo della memoria, ma non negli altri. Esempio anche in soggetti non cerebrolesi: esperienze di amnesia infantile (non si ricordano potenzialmente nulla degli avvenimenti dell’infanzia). I bambini normali che non riescono a ricordare o a riconoscere le cose della loro prima infanzia in modo esplicito conservano ricordi impliciti di queste cose.