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Le strutture cerebrali - Neurofisiologia.unige.it

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CORSO DI LAUREA in<br />

Scienze e tecniche psicologiche<br />

Corso di<br />

<strong>Neurofisiologia</strong> Clinica<br />

Guido Rodriguez<br />

Andrea Brugnolo<br />

Nicola Girtler<br />

<strong>Neurofisiologia</strong> Clinica (DiNOG)<br />

Univers<strong>it</strong>à di Genova


Lobo Frontale


I lobi <strong>cerebrali</strong>


Lobo frontale


Lobo frontale<br />

Da Purves et al. Zanichelli 2004


Il modello c<strong>it</strong>oarch<strong>it</strong>ettonico<br />

della corteccia cerebrale:<br />

Aree frontali:<br />

Linguaggio: 44,45,46<br />

SMA 8<br />

PFDL: 9<br />

Programmazione: 10,11<br />

possono essere<br />

suddivisi in 4 porzioni pincipali:<br />

le aree di Broadmann (1909)<br />

basate sull’analisi di 1 solo cervello<br />

AREA MOTORIA: occupa il giro precentrale (area 4)<br />

AREA PREMOTORIA: anteriormente all’area<br />

motoria, include area 6 e parte della 8<br />

REGIONE PREFRONTALE:<br />

AREA PREFRONTALE: aree 9, 10, 45, 46<br />

PORZIONE BASOMEDIALE DEI LOBI: dall’area 9<br />

alla 13, 24, 32


FUNZIONI<br />

CEREBRALI<br />

LATERALIZZATE


Gli emisferi <strong>cerebrali</strong> non sono immagini speculari l’uno dell’altra e la scoperta<br />

della localizzazione delle aree del linguaggio fu la prima prova di questa<br />

LATERALIZZAZIONE FUNZIONALE.<br />

http://www.un<strong>it</strong>s.<strong>it</strong>/~brain/Neuroscienze.pdf<br />

Verbale, Anal<strong>it</strong>ico, Logico, Sequenziale,<br />

Sistematico, Simbolico, Lineare,<br />

Astratto, Dig<strong>it</strong>ale, Razionale<br />

> “PARLA” e “PENSA”<br />

Non Verbale, Sintetico, Intu<strong>it</strong>ivo,<br />

Casuale, Concreto, Olistico, Spaziale,<br />

Visivo, Sensoriale, Emozionale<br />

> “SENTE” e “CREA”


IN REALTA’ QUESTA CONCEZIONE SEMBRA<br />

ABBASTANZA SEMPLICISTICA E BANALIZZATA<br />

• Gli studi macroscopici mostrano delle discrepanze tra asimmetrie funzionali e<br />

corrispondenti asimmetrie anatomiche: ad es. mentre nel 95% dei destrimani<br />

l’emisfero dominante è quello SN, il planum temporale risulta più sviluppato a<br />

SN solo nel 65% degli stessi soggetti.<br />

Esistono pochi dati conclusivi su una possibile base microanatomica (cellulomolecolare)<br />

delle asimmetrie funzionali.<br />

• Numerose ricerche su soggetti normali sostengono che, più che di “asimmetria<br />

funzionale”, si dovrebbe parlare di ASIMMETRIA DI ELABORAZIONE nel<br />

contesto di una determinata funzione: ad es. di una frase musicale, l’emisfero<br />

SN è più specializzato ad estrarne gli elementi lessicali, mentre l’emisfero DX<br />

ad elaborarne la melodia.<br />

• Per il corretto espletamento di qualsiasi<br />

funzione mentale è necessaria<br />

l’NTEGRAZIONE INTEREMISFERICA<br />

dei processi elementari di elaborazione<br />

da parte di ciascun emisfero.


LA COMUNICAZIONE INTEREMISFERICA<br />

CORPO CALLOSO<br />

COMMESSURA<br />

ANTERIORE<br />

COMMESSURA<br />

POSTERIORE<br />

CORPO CALLOSO: voluminosa formazione interemisferica, cost<strong>it</strong>u<strong>it</strong>a da fibre<br />

trasversali, che interconnette aree omologhe della corteccia con modal<strong>it</strong>à<br />

“punto-a-punto” (connesioni omotopiche); alcune fibre connettono anche aree<br />

eterotopiche, sopratutto delle corteccie sensoriali e motorie primarie.<br />

COMMESSURA ANTERIORE: interconnette le aree temporali medi ed inferiori, e<br />

le <strong>strutture</strong> limbiche dei 2 lati.<br />

COMMESSURA POSTERIORE: interconnette le <strong>strutture</strong> diencefaliche e<br />

mesencefaliche dei 2 lati; importante per il riflesso consensuale alla luce.


LA COMUNICAZIONE INTEREMISFERICA<br />

Significato funzionale del corpo calloso<br />

• La maggior parte delle informazioni sulla funzione del corpo calloso derivano<br />

dallo studio di pazienti cerebro-divisi (spl<strong>it</strong>-brain). Già negli anni ’60, R. Sperry<br />

(Nobel Prize 1981) notava che la callosotomia potesse portare a sconnessione<br />

funzionale dei 2 emisferi.<br />

• In realtà, in base al grado di sconnessione anatomica<br />

le conseguenze funzionali possono essere diverse.<br />

• Il fatto che già si tratta di<br />

soggetti con una<br />

patologia cerebrale solleva<br />

il dubbio sull’importanza dell’inferenza sulla funzione<br />

callosa; alcuni modelli computazionali propongono pure<br />

che, invece che di cooperazione, potrebbe trattarsi<br />

di competizione interemisferica.<br />

• E’ interessante notare che questi quadri funzionali<br />

non si osservano nei soggetti con agenesia del corpo<br />

calloso (associata con altre malattie, come l’autismo),<br />

struttura che continua a maturare fino all’adolescenza.


IL LINGUAGGIO<br />

<strong>Le</strong> diapo contrassegnate con sono frutto anche di suggerimenti<br />

di Laura Salmon


L’elettrostimolazione<br />

delle aree del linguaggio


Il LINGUAGIO VERBALE rappresenta la facoltà mentale che ci permette di<br />

codificare le proprie idee e stati d’animo in simboli intelligibili, come suoni<br />

articolati, segni grafici e gesti, a scopo di comunicazione interpersonale<br />

> v<strong>it</strong>a sociale.<br />

L’eloquio e la scr<strong>it</strong>tura sono solo due dei possibili sistemi di codificazione<br />

linguistica e non ne cost<strong>it</strong>uiscono la definizione.<br />

Sembra che il linguaggio verbale sia una funzione mentale che interessi la sola<br />

specie umana; negli animali inferiori esistono pure forme di comunicazione<br />

sociale, come il canto degli uccelli, i ferormoni degli insetti e le grida delle<br />

scimmie, ma esse apparentemente mancano di un contenuto simbolico astratto<br />

e dell’arb<strong>it</strong>rarietà, caratteristiche tipiche del linguaggio umano.<br />

Il linguaggio umano è una forma di espressione molto complessa e sofisticata in<br />

cui si possono distinguere due componenti: emotiva e razionale.<br />

• La VOCE rappresenta anche la componente emotiva, quella parte della<br />

comunicazione che esprime lo stato d’animo e le intenzioni di chi parla. La<br />

voce (il timbro) è anche una firma, un impronta fonetica unica per ogni<br />

individuo, cui si associano caratteristiche, come il tono, modulabili a seconda<br />

delle s<strong>it</strong>uazioni.


La voce è una forma di comunicazione analogica: si avvale di una serie<br />

continua di segni, che hanno una maggiore aderenza alla realtà dei contenuti<br />

che si vogliono comunicare. Necess<strong>it</strong>a di capac<strong>it</strong>à cogn<strong>it</strong>ive meno sofisticate<br />

per la sua comprensione, è più aderente alle intenzioni della sorgente del<br />

messaggio, "più vera", ma meno facilmente riproducibile e più soggetta ad<br />

interpretazioni diverse.<br />

• La PAROLA è il lato esplic<strong>it</strong>o del linguaggio, si apprende : ogni parola ha un<br />

significato preciso, noto a tutti; l’insieme correttamente formulato di più<br />

parole cost<strong>it</strong>uisce un discorso e rappresenta ciò che si vuole esprimere.<br />

La parola si può esprimere con il suono della voce, per iscr<strong>it</strong>to usando lettere<br />

di un alfabeto, con il movimento delle labbra, con gesti come nell’alfabeto<br />

muto.<br />

La parola è una comunicazione dig<strong>it</strong>ale, perché utilizza una serie<br />

fin<strong>it</strong>a di segni (fonemi, grafemi, numeri) scarsamente aderenti alla realtà del<br />

contenuto. Necess<strong>it</strong>a di notevoli capac<strong>it</strong>à cogn<strong>it</strong>ive per essere compresa:<br />

senza averla studiata, per esempio, non si può capire una lingua straniera. Il<br />

vantaggio di questa comunicazione discontinua (per un<strong>it</strong>à fonetiche) è quello<br />

di essere facilmente riproducibile e meno soggetta ad interpretazioni<br />

soggettive.


STRUTTURA DEL LINGUAGGIO UMANO<br />

Cenni di Linguistica<br />

GRAMMATICA: studio delle regole che governano l’uso del linguaggio.<br />

Tradizionalmente, comprende 3 discipline:<br />

• FONOLOGIA: studia i suoni del linguaggio, detti Fonemi.<br />

Un fonema è la più piccola un<strong>it</strong>à sonora che può determinare un<br />

cambiamento di significato, es: gatto ratto (g, r); può essere una lettera<br />

o più lettere combinate.<br />

Ogni lingua impiega in media 20-80 fonemi che, combinandosi in<br />

maniera precisa, danno origine ai Morfeni = le più piccole un<strong>it</strong>à dotate di<br />

significato; ogni Parola è cost<strong>it</strong>u<strong>it</strong>a da 1 o più morfemi.<br />

La fonologia si occupa anche della Prosodia = studio dell’intonazione, del<br />

r<strong>it</strong>mo e dell’accento del linguaggio parlato.<br />

• MORFOLOGIA: studia la struttura interna delle parole e le modal<strong>it</strong>à di<br />

combinazione dei morfemi o delle parole stesse a produrne altre.<br />

Es. inarrestabile = in + arrest(are) + abile<br />

• SINTASSI: studio delle regole secondo cui le parole vengono combinate in<br />

Frasi e più frasi in Proposizioni. <strong>Le</strong> regole sintattiche sono molto variabili<br />

da una lingua all’altra. Es: “a red book” “un libro rosso” (diverso ordine<br />

aggettivo/sostantivo)


STRUTTURA DEL LINGUAGGIO UMANO<br />

Cenni di Linguistica<br />

SEMANTICA: disciplina che studia le modal<strong>it</strong>à secondo cui il linguaggio esprime<br />

diversi significati (semasìa = significato) (es. senso proprio versus metafora).<br />

Teoria Generativista del Linguaggio (N. Chomsky)<br />

Sostiene che una frase possa essere interpretata:<br />

struttura profonda.<br />

• La struttura profonda struttura profonda = tutte le relazioni sintattiche dal<br />

punto di vista cogn<strong>it</strong>ivo:<br />

• esempio: la penna di Maria<br />

• Maria’s pen<br />

• Ručka Marii<br />

È LA STESSA COSA e cioè esprime:<br />

[a/dativo] Y(Maria) appartiene X ⇒ X [di] Y ⇒ X di Y<br />

X di Y è l’universale di “la penna di Maria”


STRUTTURA DEL LINGUAGGIO UMANO<br />

Cenni di Linguistica<br />

SEMANTICA: disciplina che studia le modal<strong>it</strong>à secondo cui il linguaggio esprime<br />

diversi significati (semasìa = significato) (es. senso proprio versus metafora).<br />

Teoria Generativista del Linguaggio (N. Chomsky)<br />

Sostiene che una frase possa essere interpretata:<br />

• La struttura superficiale è quindi la “veste”, l’uso di suoni diversi secondo<br />

regole superficiali diverse (uso di preposizioni OPPURE di desinenza OPPURE<br />

di posizione del sostantivo con la s genetivale ecc.) per esprimere LO STESSO<br />

CONCETTO COGNITIVO (X di Y).<br />

<strong>Le</strong> REGOLE TRANSFORMAZIONALI convertono le <strong>strutture</strong> profonde in<br />

<strong>strutture</strong> superficiali e possono differire da una lingua all’altra.<br />

Esempio:<br />

La penna di Maria ⇆<br />

Maria ha la penna


STRUTTURA DEL LINGUAGGIO UMANO<br />

Cenni di Linguistica<br />

PRAGMATICA: disciplina che studia le relazioni tra significato dell’enunciato e<br />

significato del parlante. In particolare, viene indagato l’uso del linguaggio in<br />

rapporto con diversi contesti sociali ed ambientali.<br />

ASPETTI PERIFERICI DEL LINGUAGGIO<br />

Fonazione e Articolazione della Parola<br />

LA VOCE UMANA<br />

• Ha un’estensione media di 2 ½ ottave.<br />

• Cambia nel corso della v<strong>it</strong>a in rapporto a diversi fattori, tra cui il sesso: nel<br />

periodo pubere il testosterone determina ipertrofizzazione della mucosa<br />

laringea, per cui la voce scende di circa 1 ottava. L’asportazione dei testicoli<br />

nel periodo prepubere impedisce questo processo, per cui la voce rimane<br />

“infantile” (tecnica molto usata nel passato per produrre la voce dei<br />

castratti, es. Farinelli).<br />

• Nell’adulto, le differenze tra voce maschile e voce femminile sono in gran<br />

parte dovute a differenze strutturali dell’apparato<br />

fonatorio.<br />

• Nei maschi il range vocale è maggiore


ASPETTI PERIFERICI DEL LINGUAGGIO<br />

Fonazione e Articolazione della Parola<br />

<strong>Le</strong> principali caratteristiche della voce, Altezza, Intens<strong>it</strong>à e Timbro, dipendono<br />

da vari fattori fisiologici.<br />

• L’altezza è proporzionale alla frequenza di vibrazione delle corde vocali. A<br />

respirazione tranquilla (A), la glottide (delim<strong>it</strong>ata tra le code vere) è aperta.<br />

Durante la fonazione (B), una corrente di aria espiratoria determina la vibrazione<br />

delle corde: nella produzione dei suoni Gravi, la glottide assume una forma<br />

ovalare e la laringe si sposta in basso; per quelli Alti, invece, la rima è più<br />

ristretta e la laringe si sposta in alto.<br />

La pressione sottoglottica (corrente di aria espirata) è<br />

proporzionale all’intens<strong>it</strong>à della voce.<br />

• I RISONATORI (cav<strong>it</strong>à toracica, faringe, naso,<br />

bocca) amplificano è modulano la qual<strong>it</strong>à dei suoni laringei<br />

> sono responsabili del timbro della voce.<br />

Laringe e risonatori producono le VOCALI.<br />

• Gli ARTICOLATORI (lingua, labbra, bocca, palato molle e<br />

duro, mandibola, osso ioide e laringe posteriore) sono importanti<br />

perché la laringe produce suoni destrutturati, non articolati.<br />

Risonatori e articolatori producono le CONSONANTI.<br />

Il processo è modulato da riflessi acustici e propriocettivi.


RAPPRESENTAZIONE INTERNA DEL LINGUAGGIO<br />

• Nel 1861 il grande neurologo e antropologo francese P. Broca colse un caso<br />

clinico del tutto particolare, un signore conosciuto come “Tan”, che non<br />

riusciva a parlare né a scrivere o leggere ad alta voce.<br />

• Dopo la morte, gli fece una esame autoptico e scoprì che i sintomi erano dovuti<br />

ad una lesione localizzata a livello del piede del giro frontale inferiore<br />

(opercolo frontale) di SN > “Nous parlons avec l'hémisphère gauche!”<br />

• L’area interessata, ormai denominata Area di Broca, consta di una parte<br />

anteriore o pars triangularis (BA45), e di una parte posteriore o pars<br />

opercularis (BA44), che forse svolgono comp<strong>it</strong>i diversi nella PRODUZIONE del<br />

linguaggio.


RAPPRESENTAZIONE INTERNA DEL LINGUAGGIO<br />

• Nel 1874 C. Werniche, un altro neurologo tedesco, studiando pazienti con<br />

problemi nella COMPRENSIONE del linguaggio, fornì ulteriori informazioni<br />

sulla lateralizzazione della funzione fasica.<br />

• In questi casi, la lesione era localizzata nella parte posteriore del giro<br />

temporale superiore SN, a livello di BA22, ora conosciuta come Area di<br />

Wernicke.<br />

• Wernicke predisse anche che le 2 aree, di Broca e la 22, fossero connesse in<br />

modo che le informazioni che partono dalla 22 possano giungere all’area di<br />

Broca; e infatti lo sono attraverso il Fascicolo Arcuato, che parte dall’area di<br />

Wernicke, decorre nella profond<strong>it</strong>à dell’area 40 e dell’insula e giunge alla<br />

Broca.<br />

• Tuttavia, già ai tempi il modello “a centri” di Wernicke subì delle cr<strong>it</strong>iche che<br />

ne sottolinearono l’ipersemplificazione.


Il linguaggio: gli studi lesionali<br />

Paul Broca and the brain of his first<br />

patient in the Bicêtre Hosp<strong>it</strong>al, named<br />

"Tan", who was shown by Broca in<br />

1861 to have a lesion in the left inferior<br />

frontal gyrus<br />

Afasia di Broca<br />

L’emissione del discorso non è fluente:<br />

da mutismo a forme di linguaggio<br />

incerto fatto di poche parole<br />

Errori tipici: sostantivi solo al<br />

singolare, verbi all’infin<strong>it</strong>o o participio,<br />

eliminati articoli, aggettivi e avverbi,<br />

omissioni.<br />

Comprensione del linguaggio parlato<br />

e scr<strong>it</strong>to preservata.<br />

Consapevoli dei propri errori.<br />

Carl Wernicke 1874 "Der<br />

aphasische Symptomenkomplex".<br />

Afasia di Wernicke<br />

La comprensione del linguaggio è<br />

compromessa<br />

Errori tipici: Parafasia (usa parole<br />

sbagliate per il contesto del discorso)<br />

Neologismi (nuove parole) ed anche<br />

addizione di sillabe o parole<br />

Distorsioni soprattutto nei sostantivi,<br />

poi verbi, aggettivi e avverbi. Logorrea<br />

Non riescono a ripetere parole e frasi.<br />

Difficoltà in letto-scr<strong>it</strong>tura.<br />

Non sono consapevoli dei loro lim<strong>it</strong>i


Per discutere


Brocà<br />

Fig. 1 Three-dimensional MRI reconstruction of the lateral left<br />

hemisphere of a normal in vivo brain. The location now<br />

considered Broca’s area includes the pars opercularis<br />

(Brodmann’s area 44, anterior to the precentral sulcus) and the<br />

pars triangularis (Brodmann’s area 45, between the ascending<br />

and horizontal limbs of the sylvian fissure) in the posterior<br />

inferior frontal gyrus.


Brocà<br />

Broca P. Nouvelle observation d’aphemie produ<strong>it</strong>e par une<br />

lesion de la troisieme circonvolution frontale. Bulletins de la<br />

Societe d’anatomie (Paris), 2e serie 1861a; 6: 398–407.<br />

Broca P. Perte de la parole: ramollissement chronique et<br />

destruction partielle du lobe anterieur gauche du cerveau.<br />

Bulletins de la Societe d’anthropologie, 1re serie 1861b; 2:<br />

235–8.<br />

Broca P. Remarques sur le siege de la faculte du langage<br />

articule´, suivies d’une observation d’aphemie (perte de la<br />

parole). Bulletins de la Societe d’anatomie (Paris), 2e serie<br />

1861c; 6: 330–57.


Brocà<br />

Due malati il Sig. <strong>Le</strong>borgne che dice solo “tan” e<br />

che muore dopo alcuni giorni dalla vis<strong>it</strong>a; Brocà<br />

trovò all’esame autoptico una lesione a carico di<br />

una zona frontale dell’emisfero di sinistra.<br />

Alcunni mesi dopo, Brocà vis<strong>it</strong>a il Sig <strong>Le</strong>long (84<br />

anni) con disturbi della parola a segu<strong>it</strong>o di un<br />

stroke di 1 anno prima. <strong>Le</strong>long può dire solo ‘oui’,<br />

‘non’, ‘tois’ (al posto di trois” utilizzato per tutti i<br />

numeri), ‘toujours’ e ‘<strong>Le</strong>lo’ (il tentativo di dire il<br />

proprio nome); l’autopsia mostra una lesione simile<br />

al primo malato.


Il fascicolo long<strong>it</strong>udinale<br />

superiore


RAPPRESENTAZIONE INTERNA DEL LINGUAGGIO<br />

• Nel 1971 N. Geschwind, il “padre” della moderna neurologia del<br />

comportamento, rielaborò il modello di Wernicke, e negli anni ’80 vi aggiunse,<br />

insieme ad A. Damasio, ulteriori <strong>strutture</strong> <strong>cerebrali</strong> r<strong>it</strong>enute importanti<br />

nell’elaborazione nervosa del linguaggio Modello di Geschwind-Wernicke.<br />

• Tale modello è utile per la classificazione<br />

clinica dei disturbi del linguaggio, ma non<br />

comprende tutte le <strong>strutture</strong> coinvolte<br />

nella funzione fasica, per cui è stato<br />

ampliato con l’aggiunta di altre <strong>strutture</strong><br />

nervose, anche sottocorticali<br />

> il sistema di controllo del linguaggio<br />

risulta spazialmente distribu<strong>it</strong>o in<br />

numerose aree <strong>cerebrali</strong><br />

• Comunque non esistono dubbi sulla<br />

lateralizzazione della funzione fasica,<br />

che, tra l’altro, fu la prima dimostrazione<br />

di specializzazione funzionale degli<br />

emisferi <strong>cerebrali</strong>.


Il linguaggio: gli studi lesionali<br />

Hanno un linguaggio fluente ma intercalato da molti<br />

errori di tipo parafasico con pronuncia di parole e suoni<br />

sbagliati.<br />

Alterata la capac<strong>it</strong>à di ripetere parole e frasi<br />

<strong>Le</strong>ttura ad alta voce anormale.<br />

Scr<strong>it</strong>tura può essere alterata.<br />

Capac<strong>it</strong>à di comp<strong>it</strong>azione scarsa con errori di omissione,<br />

inversioni e sost<strong>it</strong>uzioni delle lettere.<br />

Comprensione del linguaggio in genere buona.


RAPPRESENTAZIONE INTERNA DEL LINGUAGGIO<br />

• Il concetto di DOMINANZA EMISFERICA nasce proprio dagli studi del<br />

linguaggio: un emisfero si dice “dominante” quando contiene le aree di<br />

elaborazione degli aspetti verbali del linguaggio (non necessariamente è lo<br />

stesso che controlla la mano con cui si scrive).<br />

• Nel 96% dei destrimani e nel 65% dei mancini è quello SN; un 15% di mancini e<br />

ambidestri, invece, hanno una rappresentazione bilaterale.<br />

• E COME SI FA A LOCALIZZARE L’EMISFERO DOMINANTE?<br />

Test di Wada: iniezione intracarotidea di amytal sodico, un barb<strong>it</strong>urico<br />

short-acting che, legandosi ai recettori GABA, determina un arresto<br />

temporaneo dell’attiv<strong>it</strong>à neuronale ipsilaterale mentre il soggetto parla.<br />

Elettrostimolazione cerebrale che determina<br />

arresto dell’emissione della parola<br />

fRMI e PET (a volte danno risultati ambigui).<br />

• Da notare che dominanza non vuol dire<br />

“indipendenza”, infatti, come vedremo più avanti,<br />

anche l’emisfero “minore” o non dominante è<br />

importante per alcuni aspetti del linguaggio.


RAPPRESENTAZIONE INTERNA DEL LINGUAGGIO<br />

Funzioni dell’emisfero dominante<br />

STRUTTURE CORTICALI<br />

• Area di Broca > espressione orale e scr<strong>it</strong>ta. Si r<strong>it</strong>iene che l’area 44 elabori con<br />

l’area 6 la progettazione degli enunciati, e che l’area 45 sia importante,<br />

insieme all’insula, per il controllo dell’attiv<strong>it</strong>à coordinata delle <strong>strutture</strong><br />

fonatorie<br />

• Area di Wernicke > comprensione della parola ud<strong>it</strong>a, un<strong>it</strong>amente all’area 39<br />

• Fascicolo arcuato > connessione Wernicke-Broca<br />

• Corteccia associativa parieto-temporo-occip<strong>it</strong>ale > le aree 20 e 21 servono per<br />

reperire nomi comuni e propri, mentre l’area 38 (polo temporale) per i soli nomi<br />

propri Memoria Verbale<br />

• Insula > rappresentazione interna del linguaggio articolato<br />

• Aree SMA e preSMA > iniziativa verbale, attenzione, gestual<strong>it</strong>à e mimica<br />

• Area sens<strong>it</strong>ivo-motoria (MI, SI) > controllo dei muscoli fonatori<br />

STRUTTURE SOTTOCORTICALI<br />

• Gangli della base > il caudato serve per l’integrazione ud<strong>it</strong>ivo-motoria nella<br />

comprensione della parola ud<strong>it</strong>a<br />

• Pulvinar (talamo) > memorizzazione verbale e sonorizzazione fonemica<br />

• Cervelletto > articolazione del linguaggio


RAPPRESENTAZIONE INTERNA DEL LINGUAGGIO<br />

Circu<strong>it</strong>i Fasici<br />

• <strong>Le</strong>ssico Mentale: magazzino di rappresentazione interna dell’informazione<br />

semantica, sintattica e morfologica (ortografica, fonologica) delle parole.<br />

E’ quello che ci permette di reperire parole e significati e rende ragione della<br />

creativ<strong>it</strong>à del linguaggio: l’Uomo, combinando un numero relativamente lim<strong>it</strong>ato<br />

di vocaboli, è capace di generare miriadi di frasi e significati.<br />

• Gli studi funzionali propongono che sia rappresentato dall’attiv<strong>it</strong>à dell’area di<br />

Werniche e delle aree associative temporali antero-inferiori, con più<br />

rappresentazioni a vari livelli.<br />

(Damasio et al. 1996)<br />

Area di Wernicke<br />

(Damasio et al. 1996)


RAPPRESENTAZIONE INTERNA DEL LINGUAGGIO<br />

Circu<strong>it</strong>i Fasici – Comprensione del linguaggio<br />

COMPRENSIONE DELLA PAROLA UDITA<br />

L’ud<strong>it</strong>o è di fondamentale importanza sia nella percezione che nell’acquisizione del<br />

linguaggio > bambini affetti da sord<strong>it</strong>à congen<strong>it</strong>a o acquis<strong>it</strong>a nei primi anni di v<strong>it</strong>a<br />

sono destinati a diventare sordomuti perché non possono apprendere l’uso della<br />

parola; anche nel soggetto adulto defic<strong>it</strong> ud<strong>it</strong>ivi causano problemi nella<br />

comprensione e nella produzione della parola, perché si perde la modulazione<br />

ud<strong>it</strong>iva del linguaggio (sordastria).<br />

Rete neuronale per la comprensione della parola<br />

W = parole T = toni N = rumori<br />

Binder et al. 2000<br />

Aree<br />

associative<br />

(compresa la<br />

prefrontale)<br />

Corteccia<br />

associativa<br />

temporale<br />

Area di Wernicke<br />

Sistema ud<strong>it</strong>ivo


RAPPRESENTAZIONE INTERNA DEL LINGUAGGIO<br />

Circu<strong>it</strong>i Fasici – Comprensione del linguaggio<br />

COMPRENSIONE DELLA PAROLA SCRITTA<br />

La vista non serve solo a decodificare il linguaggio scr<strong>it</strong>to, ma risulta importante<br />

anche per la pragmatica attraverso il riconoscimento e l’interpretazione della<br />

gestual<strong>it</strong>à e della mimica, mezzi comunicativi che condizionano il contesto dei<br />

significati.<br />

•E’ altresì importante per l’alfabeto<br />

muto, il quale, essendo connesso a<br />

significati sol<strong>it</strong>amente precisi e<br />

talora approssimativi, crea delle<br />

difficoltà nella comunicazione<br />

attraverso il linguaggio dei gesti<br />

(infatti sarebbe difficile che un<br />

sordomuto <strong>it</strong>aliano riuscisse a<br />

comunicare con un sordomuto<br />

tedesco, esistono più di 150 alfabeti<br />

muti diversi).<br />

Aree<br />

associative<br />

(compresa la<br />

prefrontale)<br />

Corteccia<br />

associativa<br />

temporo-occip<strong>it</strong>ale<br />

Cortecce extrastriate<br />

(NON passa dalla Wernicke)<br />

Sistema visivo


RAPPRESENTAZIONE INTERNA DEL LINGUAGGIO<br />

Circu<strong>it</strong>i Fasici – Comprensione del linguaggio<br />

COMPRENSIONE DELLA PAROLA SCRITTA<br />

Recentemente (Pulvermuller et al. 2004) è stato osservato che i diversi significati possono<br />

attivare aree <strong>cerebrali</strong> connesse con la rappresentazione dei loro effettori: ad esempio<br />

verbi che esprimono azioni (i.e. lick, pick, kick) attivano le aree motorie di rappresentazione<br />

dei movimenti delle labbra, della mano o della gamba.<br />

Inoltre, sembra che per la<br />

decodificazione della lettura siano<br />

necessarie due vie:<br />

•la prima, via diretta, sarebbe coinvolta<br />

nell’elaborazione dell’informazione<br />

ortografica e interesserebbe le aree<br />

extrastriate;<br />

•la seconda, via di assemblaggio, avrebbe<br />

il comp<strong>it</strong>o di tradurre l’input scr<strong>it</strong>to in<br />

un codice fonologico, ovvero i grafemi<br />

(segni grafici) in fonemi (suoni) > ad<br />

esempio, quando bisogna pronunciare una<br />

parola; in questa via sarebbero coinvolti<br />

sia le aree extrastriate (sopratutto le<br />

temporo-occip<strong>it</strong>ali ) che l’area di Broca.<br />

All’interfaccia tra comprensione e produzione<br />

delle parole c’è l’Integrazione Sintattica delle<br />

stesse in frasi; in questo caso si assiste ad una<br />

complessa attivazione delle aree del linguaggio;<br />

un ruolo maggior<strong>it</strong>ario sarebbe riservato alla<br />

corteccia temporale antero-superiore.


RAPPRESENTAZIONE INTERNA DEL LINGUAGGIO<br />

Circu<strong>it</strong>i Fasici – Produzione del linguaggio<br />

Nei destrimani le principali attivazioni sono nell’emisfero sinistro:<br />

- giro del cingolo anteriore (indice dello sforzo attentivo)<br />

- corteccia dorsolaterale prefrontale (indice della intenzionale volontà<br />

dell’azione)<br />

- giro frontale inferiore (area di Broca, coinvolta nell’accesso al bagaglio<br />

lessicale)<br />

①<br />

③<br />

②<br />

Stadi 2 e 3 = ELOQUIO<br />

Aree<br />

associative<br />

(compresa la<br />

prefrontale)<br />

Corteccia<br />

associativa<br />

temporale<br />

Area di Broca<br />

e Insula<br />

Muscoli


RAPPRESENTAZIONE INTERNA DEL LINGUAGGIO<br />

Funzioni dell’emisfero non dominante<br />

Presiede a comp<strong>it</strong>i paralinguistici, che arricchiscono il contenuto del linguaggio:<br />

• PROSODIA > qual<strong>it</strong>à acustiche del linguaggio che non possono essere<br />

rappresentate nella codificazione ortografica, ovvero il R<strong>it</strong>mo, la Melodia e<br />

l’Intonazione dell’enunciato.<br />

• PRAGMATICA > l’uso del linguaggio in particolari contesti sociali; sottolinea le<br />

indicazioni contenute nel discorso (es. affermazioni, esclamazioni, ordini);<br />

funzione simile ai segni di interpunzione del linguaggio scr<strong>it</strong>to.<br />

La rete neuronale che controlla queste funzioni ha un’organizzazione simile a<br />

quella dell’emisfero dominante:<br />

• il giro frontale inferiore DX controlla la produzione della prosodia e della<br />

pragmatica; pazienti con lesioni di quest’ area cerebrale, detta anche Area di<br />

Ross, perdono la capac<strong>it</strong>à di esprimere attraverso l’intonazione e la melodia il<br />

contenuto affettivo delle loro idee e fanno un uso inappropriato della<br />

pragmatica.<br />

• il giro temporale postero-superiore DX, un<strong>it</strong>amente alle aree associative<br />

speculari all’emisfero SN, controlla la comprensione delle funzioni di cui sopra;<br />

lesioni di tali aree rendono il paziente emotivamente “sordo”; spesso esistono<br />

problemi anche con l’interpretazione del contesto sociale della parola (es.<br />

barzellette)


RAPPRESENTAZIONE INTERNA DEL LINGUAGGIO<br />

Integrazione transemisferica del linguaggio<br />

Il corretto funzionamento del linguaggio nelle sue varie espressioni, linguistiche e<br />

non, necess<strong>it</strong>a della collaborazione tra emisfero SN ed emisfero DX > dominanza<br />

NON vuol dire indipendenza.<br />

• Un esempio è proprio quello appena esaminato, a propos<strong>it</strong>o delle funzioni<br />

dell’emisfero non dominante.<br />

• Un altro esempio è dato dallo studio di soggetti che hanno sub<strong>it</strong>o un<br />

emisferectomia SN completa: in questi casi si può ancora comprendere e<br />

produrre il linguaggio, ma i contenuti dello stesso sono fortemente emozionali<br />

ed automatici (insulti, bestemie, ironia...); nei bambini sembra che esista una<br />

maggiore probabil<strong>it</strong>à di recupero degli aspetti verbali da parte dell’emisfero<br />

DX, ma anche in questo caso a lungo termine esistono dei problemi nella<br />

comprensione di frasi semanticamente complesse.<br />

• Un terzo esempio è dato dai soggetti che soffrono di Balbuzie: anche se la<br />

natura intima di tale disturbo non sia ancora del tutto chiar<strong>it</strong>a, alcuni studi<br />

sostengono che, in parte, possa essere dovuto ad uno sbilanciamento<br />

dell’attiv<strong>it</strong>à tra area di Broca e giro frontale inferiore DX a favore del<br />

secondo: infatti più aumenta lo stress emotivo, più questi soggetti tendono a<br />

balbettare.


DISTURBI DEL LINGUAGGIO<br />

DISTURBI DELL’INTEGRAZIONE SIMBOLICA DEL LINGUAGGIO – LE AFASIE<br />

<strong>Le</strong>tteralmente è l’incapac<strong>it</strong>à di parlare, tipica conseguenza di una malattia che<br />

abbia colp<strong>it</strong>o l’emisfero o dominante.<br />

L’elaborazione del linguaggio si avvale della collaborazione incrociata di molti<br />

centri <strong>cerebrali</strong>: per questo motivo è quasi impossibile stabilire, a priori, quali<br />

saranno le conseguenze di un danno (ictus, embolia, trombo, tumore,<br />

trauma) alla parte sinistra del cervello.<br />

Clinicamente le afasie si dividono in molti sottotipi, a seconda della funzione<br />

specifica che risulta compromessa (es. scr<strong>it</strong>tura, comprensione, ripetizione), ma<br />

difficilmente questi defic<strong>it</strong> si presentano isolati.<br />

Per chiarezza comunque, si esaminano:<br />

• capac<strong>it</strong>à di attribuire il giusto nome agli oggetti<br />

• capac<strong>it</strong>à di comprendere il significato di un discorso<br />

• capac<strong>it</strong>à di leggere un testo<br />

• comprensione di un testo scr<strong>it</strong>to<br />

• capac<strong>it</strong>à di scrivere rispettando ortografia e grammatica<br />

• capac<strong>it</strong>à di ripetere esattamente le frasi ascoltate<br />

• eloquio spontaneo, cioè capac<strong>it</strong>à di formulare un discorso corretto e scorrevole<br />

• fluid<strong>it</strong>à verbale, il contrario della balbuzie > la regola generale è che le lesioni<br />

prerolandiche danno origine ad afasie non fluenti, quelle postrolandiche ad<br />

afasie fluenti.


DISTURBI DELL’INTEGRAZIONE SIMBOLICA DEL LINGUAGGIO – LE AFASIE<br />

AFASIA DI BROCA (Motoria o Espressiva)<br />

• <strong>Le</strong>sioni dell’area omonima + corteccia frontale + insula.<br />

• L’emissione del discorso non è fluente: da mutismo a forme di linguaggio<br />

incerto<br />

fatto di poche parole.<br />

• Errori tipici: sostantivi solo al singolare, verbi all’infin<strong>it</strong>o o participio, eliminati<br />

articoli, aggettivi e avverbi, omissioni.<br />

• Comprensione del linguaggio parlato e scr<strong>it</strong>to preservata.<br />

• Paziente consapevole dei propri errori > possibili reazioni depressive.<br />

AFASIA DI WERNICKE (Sensoriale o Recettiva)<br />

• <strong>Le</strong>sioni dell’area omonima + lobulo parietale inferiore + (talora) opercolo<br />

parietale.<br />

• La comprensione del linguaggio è compromessa<br />

• Errori tipici: Parafasie (usa parole sbagliate per il contesto del discorso)<br />

Neologismi (nuove parole), addizione di sillabe o parole<br />

• Distorsioni soprattutto nei sostantivi, poi verbi, aggettivi e avverbi. Non<br />

riescono a ripetere parole e frasi. Difficoltà in letto-scr<strong>it</strong>tura.<br />

• Paziente non consapevole del proprio disturbo: moltiplica il numero di parole<br />

per farsi capire e perciò diventa logorroico > afasia fluente (parla anche<br />

troppo!)


DISTURBI DELL’INTEGRAZIONE SIMBOLICA DEL LINGUAGGIO – LE AFASIE<br />

AFASIA DI CONDUZIONE<br />

• <strong>Le</strong>sioni del fascicolo arcuato, superficiali (BA40) o profonde (fibre insulari).<br />

• Hanno un linguaggio fluente ma intercalato da molti errori di tipo parafasico<br />

con pronuncia di parole e suoni sbagliati.<br />

• Alterata la capac<strong>it</strong>à di ripetere parole e frasi<br />

• <strong>Le</strong>ttura ad alta voce anormale. Scr<strong>it</strong>tura può essere alterata.<br />

• Capac<strong>it</strong>à di comp<strong>it</strong>azione scarsa con errori di omissione, inversioni e<br />

sost<strong>it</strong>uzioni delle lettere.<br />

• Comprensione del linguaggio in genere buona.<br />

• Paziente consapevole del proprio disturbo: all’inizio è più fluente, ma non può<br />

correggere i propri errori, per cui col tempo si inibisce dal parlare > possibili<br />

reazioni depressive.<br />

AFASIA GLOBALE<br />

• <strong>Le</strong>sione di tutte le aree della regione silviana; gravissima<br />

AFASIE TRANSCORTICALI (per lesioni pre- o post- Wernicke)<br />

• Motoria: lesioni delle aree premotorie o prefrontali > alterazione dell’iniziativa<br />

verbale<br />

• Sensoriale: lesioni delle aree associative parieto-temporo-occip<strong>it</strong>ali<br />

> compromessa la comprensione<br />

• Mista: Sindrome da isolamento delle aree del linguaggio, per lesioni perisilviane


DISTURBI DELLA FONAZIONE, DELL’ARTICOLAZIONE E DELLA LETTURA<br />

DISFONIE<br />

• <strong>Le</strong> anomalie della voce sono caratterizzate da una modificazione dell’intens<strong>it</strong>à e<br />

del timbro del segnale laringeo. Il classico abbassamento di voce si chiama<br />

disfonia<br />

e, in casi estremi, diventa afonia, cioè mancanza di voce.<br />

• Può essere dovuta a: uso eccessivo della voce, patologie infiammatorie, paralisi<br />

delle corde vocali, presenza di neoformazioni o di modificazioni del tessuto<br />

mucoso cordale<br />

• Esempi: voce b<strong>it</strong>onale, rinolalia<br />

DISLALIE<br />

• Disturbi dell’articolazione per cause muscolari, osteo-facciali o psicogene.<br />

DISARTRIE<br />

• E’ la difficoltà ad articolare ed emettere i suoni, ma è causata da una lesione<br />

cerebrale. In questo caso il defic<strong>it</strong> è puramente tecnico, i centri del linguaggio non<br />

sono stati colp<strong>it</strong>i, mentre sono rallentati, o paralizzati, i muscoli responsabili della<br />

fonazione. Ne deriva l’assenza di coordinazione motoria nei movimenti fini linguobucco-facciali,<br />

associata di frequente all'incoordinazione respiratoria. Il problema<br />

può migliorare con i trattamenti logopedici<br />

• Cause: lesioni del fascio genicolato, paralisi periferica dei nervi cranici, lesioni<br />

dei gangli della base, lesioni del cervelletto


DISTURBI DELLA FONAZIONE, DELL’ARTICOLAZIONE E DELLA LETTURA<br />

ALESSIE (Dislessie Acquis<strong>it</strong>e)<br />

• Incapac<strong>it</strong>à di comprendere o leggere ad alta voce lo scr<strong>it</strong>to. Possono essere<br />

associate o meno ad Agrafia (incapac<strong>it</strong>à di scrivere).<br />

DISLESSIE (Dislessie Evolutive)<br />

• Disturbi dell’apprendimento della lettura che insorgono durante lo sviluppo del<br />

linguaggio. Sono abbastanza frequenti e colpiscono soprattuto i maschi mancini.<br />

• Non hanno a che fare con defic<strong>it</strong> cogn<strong>it</strong>ivi o intellettivi (anzi, i dislessici spesso<br />

hanno un QI superiore alla norma), il problema è nella decodificazione dei<br />

segnali visuo-grafici, che risulta alterata, con inversioni di grafemi (es. b d)<br />

o parole. Spesso associata a discalculia e disortografia<br />

• Non esistono dati conclusivi sulla natura neurobiologica del disturbo; alcuni<br />

autori sostengono che l’alterazione sia a livello delle vie visive e ud<strong>it</strong>ive, con<br />

anche interessamento del cervelletto; inoltre, gli studi funzionali dimostrano<br />

minori asimmetrie funzionali nelle aree dell’emisfero SN che controllano la<br />

decodificazione dello scr<strong>it</strong>to; studi ancora in corso.<br />

PARAPRASSIA (Lapsus freudiano)<br />

Errori nell’uso delle parole “adatte”, che però potrebbero svelare ciò che<br />

realmente pensa il soggetto che ne commette. Sol<strong>it</strong>amente presente in segu<strong>it</strong>o alla<br />

caduta del livello di attenzione, Freud interpretò il fenomeno come la<br />

slatentizzazione di sentimenti residenti nell’incoscio.


ASPETTI EVOLUTIVI DEL LINGUAGGIO<br />

Filogenesi del linguaggio umano<br />

La maggior parte degli antropologi r<strong>it</strong>iene che tutti i linguaggi umani derivino<br />

da un’unica lingua ancestrale insorta in Africa circa 2 milioni di anni fa;<br />

ciò lim<strong>it</strong>atamente al linguaggio orale, perché la storia di quello scr<strong>it</strong>to è molto più<br />

recente: le prime prove di uso dello scr<strong>it</strong>to risalgono a circa 5000 di anni fa.<br />

• H. Habilis, il primo rappresentante degli Ominidi apparso 2,5 milioni di anni fa,<br />

presentava già delle asimetrie <strong>cerebrali</strong>, tuttavia pare che facesse uso di gesti<br />

e non parlava.<br />

• Poi apparve H. Erectus: studiandone le fossili, si scoprì una differenzazione<br />

dell’apparato vocale con abbassamento della laringe ed ampliamento della zona<br />

faringea.<br />

• Prossimo nella scala evolutiva fu H. Neanderthalis, con caratteristiche del<br />

tutto umane e la dimostrazione anatomica della presenza dell’osso ioide.<br />

• Ultimo nell’evoluzione è H. Sapiens, l’Uomo moderno.<br />

Si suppone che il linguaggio comparve con l’assunzione della posizione eretta, da H.<br />

Erectus in poi, la quale avrebbe reso libere le mani per l’uso dei gesti, e,<br />

successivamente, con l’arrivo di H. Neanderthalis, qualche mutazione dell’apparato<br />

vocale avrebbe permesso il controllo volontario della voce e l’evoluzione del<br />

linguaggio orale, a partire da un sistema ancestrale di grida instintive.


ASPETTI EVOLUTIVI DEL LINGUAGGIO<br />

Ontogenesi del linguaggio umano<br />

TEORIE SULL’ACQUISIZIONE DEL LINGUAGGIO<br />

TEORIA NATIVISTA<br />

N. Chomsky sostiene che le persone nascano con un “dispos<strong>it</strong>ivo” innato “di acquisizione del<br />

linguaggio”, geneticamente determinato, una specie di modulo cogn<strong>it</strong>ivo ered<strong>it</strong>ario che<br />

contiene gli strumenti necessari per comprendere e produrre il linguaggio.<br />

• Dati a favore: alla nasc<strong>it</strong>a il bambino ha già pronte tutte le <strong>strutture</strong> che lo fanno parlare<br />

e capire il linguaggio:<br />

gli studi funzionali dimostrano che già all’ottavo mese di v<strong>it</strong>a gestazionale nella<br />

maggior parte dei feti il planum temporalis (dove localizzata l’area 22) è più<br />

sviluppato nell’emisfero SN.<br />

l’analisi spettrografica della voce del bambino fa vedere che egli è in grado di<br />

emettere tutti i suoni di tutte le lingue naturali.


Noam Chomsky<br />

Noam Chomsky è nato nel<br />

1928 negli Stati Un<strong>it</strong>i. Ha<br />

rivoluzionato gli studi<br />

linguistici con la teoria<br />

generativista che ha avuto<br />

fondamentali ricadute<br />

nell'amb<strong>it</strong>o della ricerca<br />

psicologica, logica, filosofica.<br />

Attualmente insegna nel<br />

Department of Linguistic and<br />

Philosophy del Massachusetts<br />

Inst<strong>it</strong>ute of Technology<br />

[MIT].


N. Chomsky (va almeno detto che lui stesso ha negato le sue idee e le cambia di<br />

continuo, con uno scopo ricorrente: convincere che lui è il solo, unico vero linguista)<br />

b) a Chomsky si stanno opponendo tutti, compresi i suoi migliori allievi<br />

metà dei linguisti del mondo inorridiscono al solo nome di Chomsky<br />

c) Va nominata la LINGUISTICA COGNITIVA che oggi va per la maggiore e si basa<br />

sulla negazione di quasi tutto quello che ha detto Chomsky (cfr. Langacker, Taylor e<br />

mezzo mondo che conta);<br />

d) Chomsky divide la linguistica in due concetti:<br />

broad sense (quello di cui si occupano tutti i linguisti)<br />

narrow sense (quello di cui si occupa lui, cioè la sintassi)<br />

della prima a lui non importa nulla perché non è scientifica, solo la seconda è degna di<br />

attenzione cioè è scientifica (perché se ne occupa lui), detto in Science 2002, posizione<br />

invalidata in modo netto e convincente da Pinker e Jackendoff (tra i migliori linguisti al<br />

mondo) nel 2005 in un carteggio su “Cogn<strong>it</strong>ion” in risposta all’articolo di Science.<br />

L. Salmon


ASPETTI EVOLUTIVI DEL LINGUAGGIO<br />

Ontogenesi del linguaggio umano<br />

TEORIE SULL’ACQUISIZIONE DEL LINGUAGGIO<br />

TEORIA DELL’APPRENDIMENTO<br />

J. Piaget, il grande psicologo svizzero, r<strong>it</strong>iene invece che il linguaggio si sviluppi nel contesto<br />

di un processo generale di apprendimento sensori-motorio, dunque sottolinea l’importanza dei<br />

fattori socio-ambientali.<br />

In particolare, A. Bandura, un altro psicologo, ha sottolineato l’importanza<br />

dell’apprendimento im<strong>it</strong>ativo.<br />

• Dati a favore: la scoperta del sistema dei neuroni a specchio, che nell’Uomo è localizzato<br />

nell’area di Broca, attualmente rende credibil<strong>it</strong>à in questa teoria; studi in corso.


ASPETTI EVOLUTIVI DEL LINGUAGGIO<br />

Ontogenesi del linguaggio umano<br />

TEORIE SULL’ACQUISIZIONE DEL LINGUAGGIO<br />

TEORIA INTERAZIONISTA<br />

E’ il risultato dell’integrazione tra teoria nativista e quella dell’apprendimento e<br />

sostiene che il linguaggio sia il prodotto dell’interazione tra fattori innati e fattori<br />

ambientali di acquisizione dello stesso. In effetti, mentre alla nasc<strong>it</strong>a siamo<br />

capaci di imparare qualsiasi lingua naturale, l’apprendimento condiziona la nostra<br />

capac<strong>it</strong>à di parlarne una determinata.<br />

Che si tratti di apprendimento im<strong>it</strong>ativo, è una teoria accred<strong>it</strong>ata anche dal<br />

comportamento del bambino, il quale sviluppa delle precise reazioni motorie in<br />

risposta alla lingua che percepisce come “familiare” e sembra essere già in grado<br />

di riconoscere la prosodia materna.<br />

La COMPRENSIONE del linguaggio inizia attorno al primo anno di v<strong>it</strong>a e poco dopo<br />

se ne sviluppa la PRODUZIONE: all’inizio il linguaggio è Olofrastico, perché il<br />

bambino concentra il significato dell’intera frase in una singola parola;<br />

successivamente diventa Telegrafico, con omissioni di articoli e preposizioni e uso<br />

di frasi a 2-3 parole; infine, tra i 2 e 4 anni di età, si ha il rapido sviluppo della<br />

funzione fasica con uso di elementi sintattici e costruzione di frasi compiute.


Un’ulteriore ipotesi<br />

GM EDELMAN


Edelman Darwinismo Neuronale<br />

I concetti non sono necessariamente legati all'uso del linguaggio<br />

anche gli scimpanzé sviluppino concetti, che formano (tanto sul piano dell'evoluzione, quanto<br />

su quello dello sviluppo individuale) prima del linguaggio<br />

Essi sono<br />

1) funzionalmente indipendenti e separati dal linguaggio<br />

2) prelinguistici, "categorie ontologiche", che si basano, ad un livello fondamentale, su schemi<br />

astratti costru<strong>it</strong>i in modo in termodale a partire dalle posizioni assunte dal corpo nella sua<br />

interazione con l'ambiente esterno (i cosiddetti "schemi d'immagine": "oggetto", "movimento",<br />

"barriera", "conten<strong>it</strong>ore", etc. (Edelman, G.M. [1989], trad. <strong>it</strong>., p. 174.<br />

I concetti "prendono l'avvio dai materiali forn<strong>it</strong>i dall'apparato percettivo" e dipendono, nella loro<br />

formazione, dalle modal<strong>it</strong>à specifiche del funzionamento cerebrale (dal punto di vista della<br />

TSGN, dalla capac<strong>it</strong>à di categorizzare e ricategorizzare). In questo senso, "non sono<br />

convenzionali o arb<strong>it</strong>rari" (essendo anch'essi basati su "valori"), né "sono legati a una<br />

comun<strong>it</strong>à linguistica" . Per quanto riguarda il loro ordinamento sequenziale, Edelman<br />

propone il termine "presintassi": una forma di memoria (che potrebbe essere intesa nel<br />

senso di vincolo sulla ricategorizzazione) nella quale, ad esempio, "la risposta al concetto di<br />

un oggetto deve sempre precedere (o seguire) la risposta a un concetto di un' azione " La<br />

formazione e l'ordinamento dei concetti così intesi implicherebbero dunque: 1) la<br />

categorizzazione di attiv<strong>it</strong>à <strong>cerebrali</strong> (" mapping globali") da parte del cervello stesso<br />

(ricategorizzazione concettuale); 2) la connessione rientrante fra aree temporali, parietali e<br />

frontali a loro volta connesse con gli "organi della successione" (cervelletto, ippocampo e<br />

gangli della base), come nel caso della memoria categoria-valore.<br />

Fonte: C. Catenacci http://www.methodologia.<strong>it</strong>/l1205/disp1205.html


Linguaggio<br />

Edelman r<strong>it</strong>iene che tanto l'evoluzione, quanto l'acquisizione del linguaggio - inteso<br />

come funzione adattativa - dipendano dalla precedente evoluzione (o sviluppo) di aree<br />

<strong>cerebrali</strong> per i concetti. Egli abbozza una teoria "epigenetica" del linguaggio che si definisce per<br />

contrasto con la "linguistica cartesiana", ovvero con la grammatica universale di Noam Chomsky<br />

"incorporata sotto forma di un insieme di regole in un modulo cerebrale il cui funzionamente è<br />

geneticamente determinato" (Edelman, G.M. [1989],).<br />

Quattro le premesse<br />

1) una base necessaria ma non sufficiente per la semantica esiste già nelle aree del cervello che<br />

hanno attinenza con la formazione di concetti (lobi frontale, parietale e temporale);<br />

2) le aree di Broca e di Wernicke - che sono adattamenti evolutivi unici per il linguaggio,<br />

(assunzione della stazione eretta con relativi cambiamenti nella base del cranio, modificazione del<br />

tratto sopralaringeo e delle corde vocali e, sviluppo di regioni corticali associate - non sono di per<br />

sé sufficienti alla realizzazione di un linguaggio significante; inoltre, la base per i meccanismi<br />

fonologici e sintattici si trova già nell'apparato corticale preesistente allo sviluppo evolutivo di tali<br />

aree, connesso alla categorizzazione di " mapping globali" e alla presintassi;<br />

3) tali aree sono legate all'emergere di una fonologia sufficiente perché parole e frasi diventino<br />

"simboli" per concetti, rendendo possibile lo sviluppo di una sintassi vera e propria;<br />

4) dato in un individuo un lessico sufficientemente sviluppato, l'apparato concettuale può trattare<br />

ricorsivamente e classificare le varie produzioni del linguaggio (morfemi, parole, frasi) come "ent<strong>it</strong>à<br />

" da categorizzare e ricombinare senza alcuna necess<strong>it</strong>à di un ulteriore riferimento alle loro origini<br />

iniziali o alle loro basi nella percezione, nell'apprendimento o nella trasmissione sociale.<br />

Fonte: C. Catenacci http://www.methodologia.<strong>it</strong>/l1205/disp1205.html


Edelman r<strong>it</strong>iene che l'assunto di un modulo cerebrale specifico con "regole" innate<br />

contenenti costrizioni geneticamente imposte sul linguaggio appaia altamente<br />

improbabile, perché: 1) il modulo dovrebbe specificare regole di trasformazione<br />

estese e complicate; e 2) tale insieme di regole dovrebbe essere rappresentato in<br />

modo ordinato e completo in regioni <strong>cerebrali</strong> che sono già capaci di condurre alla<br />

formazione di concetti. L'idea delle regole innate andrebbe sost<strong>it</strong>u<strong>it</strong>a con quella di<br />

costrizioni o vincoli innati, i quali consentirebbero di spiegare in termini selezionistici<br />

l'emergenza epigenetica di regole appropriate. "In assenza di tali costrizioni,<br />

nessun sistema epigenetico potrebbe funzionare" (Edelman, G.M. [1989]). Va<br />

notata la parziale convergenza fra questa proposta di Edelman e le conclusioni<br />

raggiunte in amb<strong>it</strong>o neurolinguistico da Antonio Damasio e Hanna Damasio<br />

(Damasio, A.R., Damasio H. [1992]), secondo i quali il linguaggio<br />

sembrerebbe richiedere la cooperazione di tre sistemi neurali: un primo sistema<br />

che categorizza preesistenti rappresentazioni o concetti prelinguistici, un secondo<br />

che rappresenta i fonemi, le combinazioni fonemiche e le regole sintattiche per la<br />

combinazione delle parole e la costruzione delle frasi, ed un terzo che svolge una<br />

funzione di mediazione fra i primi due, collegando la produzione di concetti a quella<br />

di parole o frasi e viceversa; tale mediazione sembrerebbe avvenire nelle regioni<br />

temporali e frontali sinistre.<br />

Fonte: C. Catenacci http://www.methodologia.<strong>it</strong>/l1205/disp1205.html


Geswind N Engl J Med 1971


Il linguaggio: studi<br />

anatomici recenti<br />

Fascicolo arcuato<br />

Catani, Neuroimage 2002


Il linguaggio:<br />

PET


Language<br />

Cabeza & Nyberg, 2000, JOCN<br />

fMRI for Dummies


Il linguaggio: fMRI


50<br />

50<br />

Differenze tra sessi?


Fluenza fonemica<br />

S D<br />

Nei destrimani le<br />

principali attivazioni<br />

sono nell’emisfero<br />

sinistro:<br />

- giro del cingolo<br />

anteriore (indice dello<br />

sforzo attentivo)<br />

- corteccia<br />

dorsolaterale<br />

prefrontale (indice<br />

della intenzionale<br />

volontà dell’azione)<br />

- giro frontale<br />

inferiore (area di<br />

Broca, coinvolta<br />

nell’accesso al bagaglio<br />

lessicale)


Fluenza fonemica<br />

Attivazione media di un gruppo<br />

di 8 soggetti destrimani<br />

S D


La stessa prova<br />

nella maggioranza<br />

di 10 soggetti non<br />

destrimani<br />

determinava<br />

attivazione di<br />

entrambi gli<br />

emisferi,<br />

e in un soggetto<br />

l’attivazione era<br />

prevalente<br />

nell’emisfero<br />

destro<br />

Fluenza fonemica<br />

S D<br />

S D


ASPETTI EVOLUTIVI DEL LINGUAGGIO<br />

Il Bilinguismo<br />

Secondo l’ipotesi del PERIODO CRITICO (Penfield, 1959; <strong>Le</strong>nneberg, 1967)<br />

esiste un preciso intervallo di tempo, tra i 2 anni di età e la pubertà, per l’acquisizione del<br />

linguaggio o di una seconda lingua.<br />

• I dati sperimentali e clinici sembrano concordare con tale ipotesi, anche se non si<br />

sa esattamente per quale motivo ciò succeda: un’ipotesi è che fino all’inizio del<br />

periodo pubere il SNC avrebbe una maggior riserva di plastic<strong>it</strong>à adattiva e/o che<br />

fino a tale periodo non si sia ancora completata la lateralizzazione della funzione<br />

fasica.<br />

• Nei maschi le asimmetrie <strong>cerebrali</strong> sono più pronunciate che nelle femmine, per cui le<br />

seconde hanno maggiori capac<strong>it</strong>à di recupero e di adattamento.<br />

Dopo questo periodo cr<strong>it</strong>ico sarebbe sempre possibile imparare una nuova lingua, ma in<br />

maniera imperfetta, soprattutto per quanto riguarda fluenza e pronuncia; anche in questo<br />

caso, apparentemente i maschi hanno maggiori difficoltà rispetto alle femmine.<br />

VERSUS<br />

Bilinguismo in età evolutiva (Kim et al. 1997)<br />

Bilinguismo in età adulta


<strong>Le</strong> aree orb<strong>it</strong>ofrontali


Riceve informazioni da tutti i<br />

sensi; il meccanismo della<br />

ricompensa è modulato dai<br />

Neuroni della fame<br />

L’output verso striato e<br />

ipotalamo


RIDERE<br />

RIDERE


Itzhak Fried, della Medical School di Los<br />

Angeles, valutava l’origine delle crisi<br />

epilettiche di una giovane paziente, A. K<br />

La stimolazione della porzione più<br />

anteriore dell'area motrice supplementare<br />

dell'emisfero sinistro determinava il riso.<br />

Uno stimolo di bassa intens<strong>it</strong>à generava un<br />

sorriso o una risata di breve durata appena<br />

accennata, bastava però aumentare di poco<br />

l’intens<strong>it</strong>à della stimolazione che si<br />

scatenava una incoercibile e fragorosa<br />

risata.


Eppure molte malattie generano<br />

un'alterazione nel controllo del riso<br />

Ad esempio un tumore del lobo frontale<br />

o dell'ipotalamo porta a ridere molto<br />

facilmente; le patologie che colpiscono il<br />

tronco encefalico danno origine ad<br />

alternanza di momenti di riso e di pianto<br />

immotivato; infine le crisi epilettiche di<br />

tipo gelastico, tipicamente di origine dal<br />

lobo temporale, sono caratterizzate da<br />

eccessi di riso incontrollabile.


Mentre nessun paziente con tumore cerebrale o con<br />

crisi epilettiche gelastiche è in grado di spiegare<br />

le ragioni della propria ilar<strong>it</strong>à, A. K., quando le<br />

stimolavano la corteccia cerebrale, chiariva quale<br />

stimolo susc<strong>it</strong>asse la sua reazione emotiva: "Rido<br />

perché trovo esilarante la figura del cavallo che<br />

mi state mostrando; rido perché trovo buffo chi<br />

mi sta attorno" aveva affermato la malata.<br />

"Anche se l'origine del comportamento di A.K. era<br />

puramente sperimentale, non si trattava di una<br />

reazione meccanica; la giovane riconosceva<br />

nell'ambiente esterno la sollec<strong>it</strong>azione al proprio<br />

comportamento. Ridere è un'attiv<strong>it</strong>à complessa in<br />

cui si intrecciano aspetti motori, emotivi e<br />

cogn<strong>it</strong>ivi" sostiene Itzhak Fried.


Ridere<br />

La risata non è parte della crisi.<br />

L’area SMA possiede<br />

un’organizzazione somatotopica con<br />

lrappresentati più anteriormente<br />

delle braccia e gambe. Linguaggio e<br />

ridere sono quindi rappresentati<br />

nella parte rostrale della SMA,<br />

proprio davanti all’area dell’attiv<strong>it</strong>à<br />

manuale, forse come area di una<br />

ulteriore evoluzione del cervello<br />

umano.<br />

Itzhak Fried, et al<br />

NATURE | VOL 391 | 12 FEBRUARY 1998


Itzhak Fried non ha utilizzato, a differenza della<br />

stragrande maggioranza dei neuropsicologi, le più<br />

sofisticate e moderne tecniche di imaging, come la PET<br />

o la SPECT, ma ha invece stimolato direttamente, come<br />

ai tempi di Wilder Penfield, la corteccia cerebrale.<br />

La sua scoperta è frutto del caso: l'obiettivo dello<br />

studio non era la genesi del riso umano, bensì la<br />

localizzazione di un focolaio epilettico.<br />

Alcuni ricercatori rimproverano a questo studio "di<br />

basare le proprie considerazioni sulla stimolazione di<br />

un solo cervello, per lo più proveniente da un soggetto<br />

epilettico. L'esperimento andrebbe completato<br />

analizzando le reazioni di una decina di individui sani”.<br />

Altri neuropsicologi hanno sottolineato come manchi,<br />

nell'animale, un'area corrispondente al supposto centro<br />

del riso.


Jun Tanji, psicologo di Tokio, afferma:<br />

"Diversi studi su primati suggeriscono<br />

che all'interno dell'area premotoria<br />

supplementare si possono distinguere due<br />

centri nervosi, uno coinvolto nel controllo<br />

dei movimenti più semplici, l'altro di<br />

quelli più complessi. Entrambi però<br />

servirebbero a costruire il percorso<br />

spazio temporale del gesto, nulla a che<br />

vedere con il riso".


Far ridere è molto più facile che definire<br />

filosoficamente o scientificamente il riso.<br />

Da tanto scr<strong>it</strong>tori e comici sanno che, accanto al<br />

ragionamento logico, esiste un altro tipo di<br />

argomentazione e conoscono i mezzi per susc<strong>it</strong>are questa<br />

visione straniata e diversa del mondo.<br />

Nel racconto di Ernst Hoffmann la principessa Brambilla,<br />

il re Ophioch e la regina Liris vedono improvvisamente<br />

nello specchio magico della fonte di Urdar l'universo e la<br />

loro stessa immagine: "Ridere è la parola esatta, né<br />

sapremmo trovarne una migliore per esprimere ciò che<br />

essi provarono e che non era tanto un benessere<br />

interiore, quanto la gioia per la v<strong>it</strong>toria riportata da<br />

forze intime".<br />

Jean Starobinski, cr<strong>it</strong>ico letterario, così commenta il<br />

brano: "La fonte di Urdar non sarebbe altro che quello<br />

che si chiama l'umorismo, cioè la meravigliosa capac<strong>it</strong>à<br />

del pensiero, nata dalla profonda med<strong>it</strong>azione sulla<br />

natura, di creare un proprio sosia ironico, le cui strambe<br />

buffonate gli permettono di riconoscere anche quelle di<br />

tutta la v<strong>it</strong>a terrena e di trarne divertimento".


Ridere<br />

• Aumenta la pressione ematica<br />

• Aumenta le pulsazioni cardiache<br />

• Modifica il respiro<br />

• Determina una condizione pos<strong>it</strong>iva per il<br />

sistema autoimmune.<br />

• Aumenta il cortisolo, l’ormone della<br />

cresc<strong>it</strong>a e le catecolamine


Dalla risata all’umorismo<br />

• La risata nasce per segnalare che un contatto sociale<br />

(ad es. il solletico o un gioco) che potrebbe essere<br />

pericoloso, ma non lo è, anzi è piacevole<br />

• L’umorismo nasce quando entro uno schema narrativo si<br />

inserisce un elemento incongruente. La scoperta<br />

dell’incongruenza richiede uno sforzo cogn<strong>it</strong>ivo. La<br />

soluzione dell’incongruenza provoca un piacevole sollievo


Battute logiche e semantiche<br />

(Fono)logico: giochi di parole:<br />

Come si chiama il più bravo motociclista<br />

giapponese?<br />

Thofuso Lhamoto<br />

Semantico<br />

Qual è il colmo per un canguro?<br />

Avere le borse sotto gli occhi


• Umorismo: evoluzione dello stesso meccanismo<br />

che provoca la risata<br />

• Entrambi gli emisferi coinvolti<br />

• Emisfero sinistro: cogliere l’incongru<strong>it</strong>à<br />

• Emisfero destro: risoluzione dell’incongru<strong>it</strong>à (i<br />

pazienti con lesioni <strong>cerebrali</strong> dx hanno<br />

difficoltà a cogliere l’umorismo, anche se<br />

colgono l’incongru<strong>it</strong>à non la risolvono)<br />

• Amigdala coinvolta anche nelle emozioni<br />

pos<strong>it</strong>ive


•J Cogn Neurosci. 2006 Nov;18(11):1789-98.<br />

•Humor comprehension and appreciation: an FMRI study.<br />

•Bartolo A, Benuzzi F, Nocetti L, Baraldi P, Nichelli P.<br />

•Humor is a unique abil<strong>it</strong>y in human beings. Suls [A two-stage model for the<br />

appreciation of jokes and cartoons. In P. E. Goldstein & J. H. McGhee (Eds.), The<br />

psychology of humour. Theoretical perspectives and empirical issues. New York:<br />

Academic Press, 1972, pp. 81-100] proposed a two-stage model of humor:<br />

detection and resolution of incongru<strong>it</strong>y. Incongru<strong>it</strong>y is generated when a<br />

prediction is not confirmed in the final part of a story. To comprehend humor, <strong>it</strong><br />

is necessary to revis<strong>it</strong> the story, transforming an incongruous s<strong>it</strong>uation into a<br />

funny, congruous one. Patient and neuroimaging studies carried out until now lead<br />

to different outcomes. In particular, patient studies found that right brain-lesion<br />

patients have difficulties in humor comprehension, whereas neuroimaging studies<br />

suggested a major involvement of the left hemisphere in both humor detection<br />

and comprehension. To prevent activation of the left hemisphere due to language<br />

processing, we devised a nonverbal task comprising cartoon pairs. Our findings<br />

demonstrate activation of both the left and the right hemispheres when<br />

comparing funny versus nonfunny cartoons. In particular, we found activation of<br />

the right inferior frontal gyrus (BA 47), the left superior temporal gyrus (BA<br />

38), the left middle temporal gyrus (BA 21), and the left cerebellum. These areas<br />

were also activated in a nonverbal task exploring attribution of intention [Brunet,<br />

E., Sarfati, Y., Hardy-Bayle, M. C., & Decety, J. A PET investigation of the<br />

attribution of intentions w<strong>it</strong>h a nonverbal task. Neuroimage, 11, 157-166, 2000].<br />

We hypothesize that the resolution of incongru<strong>it</strong>y might occur through a process<br />

of intention attribution. We also asked subjects to rate the funniness of each<br />

cartoon pair. A parametric analysis showed that the left amygdala was activated<br />

in relation to subjective amusement. We hypothesize that the amygdala plays a<br />

key role in giving humor an emotional dimension.


LPFC<br />

Lateral PreFrontal Cortex<br />

LA WORKING MEMORY


LA MEMORIA DI LAVORO<br />

Si pensa anche che potrebbe essere composta da<br />

alcuni sotto insiemi:<br />

Una memoria breve centrale di piccola capac<strong>it</strong>à,<br />

una specie di agenda per appunti;<br />

Un circu<strong>it</strong>o riverberante fonologico che permette<br />

di tenere a mente un piccolo numero di<br />

informazioni linguistiche, non necessario<br />

all’accesso alla memoria a lungo termine;<br />

Un circu<strong>it</strong>o riverberante per le informazioni<br />

visuospaziali.


La memoria di lavoro<br />

• Il concetto della working memory nasce nell’amb<strong>it</strong>o della<br />

psicologia cogn<strong>it</strong>iva degli anni Sessanta e deriva<br />

dall’individuazione di un sistema di elaboarazione attiva dei<br />

contenuti mnestici, E’ distinto e sovraordinato rispetto alle<br />

funzioni passive di immagazzinamento a breve termine.<br />

• Un<strong>it</strong>à operativa di base, soggiacente e indispensabile allo<br />

svolgimento di qualsiasi attiv<strong>it</strong>à cogn<strong>it</strong>iva complessa<br />

(comprensione, ragionamento, apprendimento ecc.), il<br />

prodotto dei suoi processi elaborativi è identificato coi<br />

contenuti immediati della coscienza.<br />

• I modelli computazionali (Baddeley e H<strong>it</strong>ch, 1974) ipotizzano<br />

tre sistemi organizzati gerarchicamente: uno di gestione e<br />

controllo (stimolo-indipendente) due stimolo-specifici (uno<br />

fonologico ed uno visuo-spaziale).


La memoria di lavoro<br />

Questo modello tripart<strong>it</strong>o, pur con tutti i suoi lim<strong>it</strong>i, ha<br />

orientato la ricerca neuropsicologica degli anni<br />

successivi sui correlati neurali di questo sistema<br />

mnestico nel suo complesso, come pure delle sue<br />

sottocomponenti. Negli ultimi dieci anni, infatti, studi<br />

sperimentali psicofisiologici e di neuroimmagine<br />

funzionale hanno consent<strong>it</strong>o di individuare<br />

i circu<strong>it</strong>i neurali soggiacenti ai processi di working<br />

memory nel cervello sia animale che umano: la corteccia<br />

prefrontale dorsolaterale, un<strong>it</strong>amente alle sue f<strong>it</strong>te e<br />

reciproche connessioni corticali (aree associative<br />

posteriori) e sottocorticali (ippocampo, gangli della base<br />

e talamo), viene preferenzialmente proposta quale<br />

correlato neurale della memoria di lavoro.


La memoria di lavoro<br />

Il legame funzionale tra corteccia<br />

prefrontale dorsolaterale e working<br />

memory è sostenuto dai numerosi riscontri<br />

empirici relativi all'organizzazione<br />

circu<strong>it</strong>ale locale di questa regione (campi di<br />

memoria e mappa mnestica topografica),<br />

alle proprietà intrinseche dei suoi neuroni<br />

(bistabil<strong>it</strong>à) e al relativo assetto<br />

biochimico (soprattutto: modulazione<br />

dopaminergica, glutammatergica e<br />

serotoninergica).


La memoria di lavoro<br />

• Una definizione univoca del ruolo assolto<br />

dalla corteccia prefrontale dorsolaterale<br />

in mer<strong>it</strong>o alle diverse componenti<br />

funzionali della working memory non è<br />

però ancora stata raggiunta.


La memoria di lavoro<br />

<strong>Le</strong> indagini sperimentali in quest’amb<strong>it</strong>o hanno portato<br />

al profilarsi di due modelli alternativi che<br />

caratterizzano la corteccia prefrontale dorsolaterale<br />

in base o al tipo di informazione elaborata (modello<br />

della stimolo-specific<strong>it</strong>à) o allo specifico processo<br />

sostenuto (modello della processo-specific<strong>it</strong>à). Recenti<br />

ipotesi sperimentali fanno risiedere la specific<strong>it</strong>à<br />

funzionale di questa regione corticale nel<br />

mantenimento temporaneo di una rappresentazione<br />

integrata di informazioni multi-modali, convogliate<br />

dalle aree posteriori stimolo-specifiche (Prabhakaran<br />

et al., 2000).


La memoria di lavoro<br />

• In questa prospettiva la corteccia<br />

prefrontale dorsolaterale risulterebbe<br />

essere il più plausibile correlato anatomofunzionale<br />

della recentissima componente<br />

aggiunta da Baddeley nel 2000 al suo modello<br />

computazionale: il buffer episodico, deputato<br />

all'organizzazione e alla sintesi dei diversi<br />

contenuti mnestici, presenti e passati, in<br />

un'unica gestalt di significato<br />

(rappresentazione episodica).


La memoria di lavoro<br />

Recentemente il defic<strong>it</strong> di working memory è<br />

venuto gradualmente a profilarsi come il danno<br />

cogn<strong>it</strong>ivo fondamentale e "necessario" del<br />

disturbo schizofrenico, all'interno del modello<br />

interpretativo che considera l'ipofrontal<strong>it</strong>à la<br />

lesione "primaria" di questa patologia.


La memoria<br />

di lavoro<br />

Neural network for<br />

encoding immediate<br />

memory in phonological<br />

processing<br />

Xiaojian Li, et al<br />

Neuroreport 2004<br />

IFG= giro frontale inferiore<br />

CBL= cercelletto laterale destro


LA CONCLUSIONE<br />

Questo studio di fMRI dimostra che la ricognizione<br />

tonale in un paradigma di risposta-immediata con<br />

distrattori che si intercalano recluta un circu<strong>it</strong>o<br />

fronto-cerebellare per l’encoding articolatorio.<br />

Questo network aumenta l’encoding articolatorio nella<br />

memoria immediata. Lo stesso network appare<br />

mediare il rehearsal nel paradigma rispostar<strong>it</strong>ardata.<br />

Sembra quindi necessario rivedere il<br />

modello della working memory nel quale il rehearsal<br />

è opzionale mentre l’encoding è un componente<br />

obligatorio del loop fonologico.


Corteccia prefrontale<br />

• La regione prefrontale sembra implicata<br />

tra l’altro in alcune specifiche funzioni<br />

quale quella del:<br />

il riconoscimento<br />

dell’errore


Quando avviene il riconoscimento dell’errore si<br />

attivano molte aree <strong>cerebrali</strong>.<br />

Potrebbe essere il funzionamento tipico se<br />

dobbiamo apprendere dagli errori.


Corteccia prefrontale<br />

• Il caso di Phineas<br />

Gage (1848)<br />

• This is the bar that was shot through the head of Mr. Phinlius P. Gage at Cavendish,<br />

Vermont, Sept. 14, 1848. He fully recovered from the injure & depos<strong>it</strong>ed this bar in<br />

the Museum of the Medical College, Harvard Univers<strong>it</strong>y. Phinehaus P. Gage Jan 6 1850


On 13th. September 1848, an accidental<br />

explosion of a charge he had set blew his<br />

tamping iron through his head.<br />

In fact, from early in 1851 until just before he died nine years<br />

later, Gage seems to have worked at the one occupation,<br />

although in two places: in Currier's livery stable and coach<br />

business for 1 1/2 years, and in Chile in a similar capac<strong>it</strong>y for<br />

nearly seven more. There he clearly drove coaches, probably<br />

stage coaches. We know he was barely well enough to do a full<br />

day's work on his parent's farm until June of 1849, just well<br />

enough to travel to Boston in November of that year, and was<br />

still described in 1850 as failing in bodily powers. The maximum<br />

time he could have travelled around New England or been w<strong>it</strong>h<br />

Barnum's Museum would seem to have been about a year. We<br />

know nothing about the qual<strong>it</strong>y of his work for Currier or when he<br />

was in Chile, or to what extent he was able to support himself.<br />

This has not prevented the fabrication of employment histories<br />

somewhat at variance w<strong>it</strong>h one another: for example, in one he is<br />

totally aimless, in another he makes a lot of money from<br />

exhib<strong>it</strong>ing himself but dies penniless in an inst<strong>it</strong>ution.


http://www.deakin.edu.au/hmnbs/psychology/gagepage/Pgstory.htm<br />

No studies of Phineas Gage's brain were made<br />

post mortem. Late in 1867 his body was<br />

exhumed, and his skull and the tamping iron<br />

sent to Dr. Harlow, then in Woburn (MA).<br />

Harlow reported his findings, including his<br />

estimate of the brain damage, in 1868. He<br />

then gave the skull and tamping iron to what<br />

became the Warren Museum of the Medical<br />

School of Harvard Univers<strong>it</strong>y where they were<br />

much studied. They are now on display at<br />

Harvard's Countway Library of Medicine.


The return of Phineas Gage: clues about the brain from the<br />

skull of a famous patient.<br />

Science. 1994 May 20;264(5162):1102-5.<br />

Damasio H, Grabowski T, Frank R, Galaburda AM, Damasio<br />

AR.<br />

When the landmark patient Phineas Gage died in 1861, no autopsy was<br />

performed, but his skull was later recovered. The brain lesion that<br />

caused the profound personal<strong>it</strong>y changes for which his case became<br />

famous has been presumed to have involved the left frontal region, but<br />

questions have been raised about the involvement of other regions and<br />

about the exact placement of the lesion w<strong>it</strong>hin the vast frontal<br />

terr<strong>it</strong>ory. Measurements from Gage's skull and modern neuroimaging<br />

techniques were used to reconst<strong>it</strong>ute the accident and determine the<br />

probable location of the lesion. The damage involved both left and right<br />

prefrontal cortices in a pattern that, as confirmed by Gage's modern<br />

counterparts, causes a defect in rational decision making and the<br />

processing of emotion.Pochi casi in letteratura


Long term effects of bilateral<br />

Arch neurol 58 1139; 2001<br />

frontal brain lesion<br />

Matarò M. et al<br />

Vivere 60 anni dopo una lesione bilaterale<br />

frontale senza grandi disturbi della<br />

personal<strong>it</strong>à


Conclusion<br />

Macmillan (2000) has shown that the record of how Phineas Gage’s<br />

character changed after the accident must be considered w<strong>it</strong>h caution;<br />

this circumstance, in the light of our still vague understanding of<br />

neuropsychology ne<strong>it</strong>her requires nor can rule out such a hypothesis.<br />

According to our results, the brain parenchyma injury appears<br />

to be much less extended than previously thought. Only the medial and<br />

lateral orb<strong>it</strong>o-frontal as well as the dorsolateral prefrontal regions of the<br />

left frontal lobe were injured as a consequence of direct missile impact.<br />

Although modern neuroscience could perhaps dispense w<strong>it</strong>h<br />

the speculations prompted by this famous case, <strong>it</strong> is still a living part of<br />

the medical folklore and education. Setting the record straight based on<br />

clinical reasoning, observation of the physical evidence, and sound<br />

quant<strong>it</strong>ative computational methods is more than mere minutia.


E allora?


<strong>Le</strong> torri di Hanoi


Stroop test<br />

Rosso Verde Marrone Viola<br />

Blu Viola Verde Blu<br />

Marrone Marrone Rosso Verde<br />

Verde Rosso Viola Marrone<br />

Viola Marrone Blu Viola<br />

Blu Verde Rosso Blu<br />

Rosso Blu Verde Viola


Il test di Weigl


TEST DI WEIGL


Il<br />

sistema<br />

motorio


- Il movimento è generato a vari livelli e possiamo definire i movimenti<br />

riflessi, r<strong>it</strong>mici e volontari. I primi due sono prodotti da patterns<br />

stereotipati di contrazioni muscolari, mentre quelli volontari, orientati<br />

al compimento di un’azione, sono il risultato di interazioni tra<br />

meccanismi di feedback e di feed-forward e migliorano con la pratica.<br />

- <strong>Le</strong> capac<strong>it</strong>à motorie umane sono molto particolari.<br />

La naturalezza dei nostri movimenti è dovuta al continuo afflusso di<br />

informazioni sens<strong>it</strong>ivo sensoriali per conoscere le coordinate nello<br />

spazio e la posizione del corpo e dei suoi segmenti; le informazioni<br />

concernono anche gli effetti di ogni atto motorio.<br />

Inoltre abbiamo la possibil<strong>it</strong>à di compiere molte azioni contemporanee:<br />

guidiamo, parliamo e decidiamo di muovere qualcosa; del movimento<br />

volontario dobbiamo conoscere il goal ma non sappiamo i dettagli del<br />

movimento.<br />

- Non è necessario il controllo cosciente momento per momento del<br />

movimento.


I comandi motori sono adattati alle caratteristiche dei muscoli<br />

3 sono i vincoli per il movimento:<br />

1) l’inerzia della risposta meccanica dei muscoli: i muscoli agiscono come<br />

dei filtri nei confronti dei segnali dei motoneuroni; se troppo rapidi i<br />

muscoli rispondono in maniera inadeguata; per cambiamenti rapidi si<br />

ricorre all’attivazione alterna di agonisti antagonisti.<br />

2) I muscoli sono come una molla; la tensione varia con la lunghezza; il<br />

segnale del motoneurone modifica la lunghezza di riposo del muscolo e<br />

quindi la rigidezza; importante anche la lunghezza iniziale ed i carichi<br />

che applichiamo all’articolazione; il midollo spinale ha dei meccanismi di<br />

compenso ma questi meccanismi sono rifin<strong>it</strong>i anche grazie all’esperienza.<br />

3) Si devono controllare simultaneamente muscoli che agiscono a livello di<br />

molte articolazioni; pensare a cosa facciamo quando saltiamo un<br />

ostacolo; nella norma si devono allineare circa 100 ossa.<br />

L’integrazione motoria è la possibil<strong>it</strong>à di scegliere tra differenti opzioni;<br />

tali opzioni sono in effetti ridotte per la gerarchizzazione del controllo<br />

motorio.


Movimenti intenzionali<br />

Sono mirati a raggiungere un fine anche se possono essere<br />

attivati da inputs esterni (freno la macchina per ostacolo);<br />

migliorano con la pratica. Si corregge rispetto a quello che<br />

perturba il movimento dall’esterno in 2 maniere<br />

1) Feedback controllo momento-per –momento<br />

Segnale, errore si aggiusta output; attenzione al r<strong>it</strong>ardo di fase<br />

(r<strong>it</strong>ardo tra input ed output) la correzione risulta sfasata<br />

temporalmente. Lo usiamo per mantenere la posizione degli<br />

arti.<br />

2) Anticipazione= feed-forward<br />

Usiamo le informazioni sensoriali per comprendere cosa<br />

interferisce con il movimento e mettiamo in pratica modal<strong>it</strong>à<br />

di risposta basate sull’esperienza; controllo anticipatorio<br />

defin<strong>it</strong>o anche feed-forward: usato nel controllo della postura<br />

e del movimento; esempio prendere una palla. Quando è<br />

afferrata allora compare il meccanismo del feedback. Tre<br />

principi importanti.<br />

1) È importante per le azioni veloci<br />

2) Dipende dall’abil<strong>it</strong>à a predire gli eventi<br />

3) Può modificare i meccanismi del feedback.


Il cervello rappresenta l’output dell’azione<br />

motoria indipendentemente dall’effettore<br />

usato o dalla specifica via usata<br />

Il tempo necessario a risponde ad uno<br />

stimolo dipende dalla quant<strong>it</strong>à delle<br />

informazioni necessarie a raggiungere lo<br />

scopo<br />

Deve trovarsi un compromesso tra veloc<strong>it</strong>à<br />

ed accuratezza del movimento


Il cervello rappresenta l’output dell’azione motoria indipendentemente<br />

dall’effettore usato o dalla specifica via usata<br />

<strong>Le</strong> azioni motorie si assomigliano qualunque sia la maniera si esecuzione;<br />

legge della equivalenza motoria. Il movimento volontario è rappresentato<br />

in una forma astratta e non come serie di movimenti articolari o<br />

contrazioni di muscoli.


Il cervello rappresenta l’output<br />

dell’azione motoria indipendentemente<br />

dall’effettore usato o dalla specifica<br />

via usata<br />

I programmi motori possono interagire<br />

anche su elementi disturbanti il goal:<br />

ad esempio se si tiene un oggetto tra<br />

le d<strong>it</strong>a e l’oggetto scivola, stringo<br />

maggiormente le d<strong>it</strong>a. Questo viene<br />

fatto con un feedback spinale il cui<br />

circu<strong>it</strong>o viene attivato per questa<br />

azione.<br />

Il movimento è archiviato come<br />

rappresentazioni di set spazio-<br />

temporali molto semplici.


Il tempo necessario a risponde ad uno stimolo<br />

dipende dalla quant<strong>it</strong>à delle informazioni necessarie<br />

a raggiungere lo scopo<br />

I tempi di reazione variano con il numero delle<br />

informazioni che bisogna analizzare.<br />

In un riflesso monosinaptico i tempi sono nell’ordine dei<br />

40ms; una risposta volontaria dello stesso tipo impiega<br />

circa 120 ms; questo per il maggior numero di sinapsi<br />

utilizzate. Più lunga la risposta ad uno stimolo visivo<br />

che è di circa 180 ms. Il tempo di reazione aumenta<br />

con la scelta da fare ma è possibile attivare più azioni<br />

in parallelo riducendo i tempi ed ottenendo maggior<br />

veloc<strong>it</strong>à. Imparando si ottimizza il processo e si<br />

migliora la veloc<strong>it</strong>à.<br />

veloc<strong>it</strong>à


Deve trovarsi un compromesso tra veloc<strong>it</strong>à ed<br />

accuratezza del movimento<br />

I movimenti rapidi sono meno accurati di quelli lenti e<br />

questo forse perché c’è meno tempo per correggere gli<br />

errori.<br />

Un’altra motivazione è che per avere veloc<strong>it</strong>à aumentiamo la<br />

forza di contrazione e per questo dobbiamo attivare un<br />

maggior numero di motoneuroni e questo processo è casuale<br />

(maggiore possibil<strong>it</strong>à di errori da correggere).<br />

C’è maggior incertezza sulla forza e sui carichi necessari<br />

per raggiungere lo scopo.<br />

Ovviamente tutto questo si migliora con la pratica, il<br />

cervello impara le differenti condizioni ed esegue con<br />

veloc<strong>it</strong>à correggendo anche gli errori o i disturbi esterni:


Da Purves et al. Zanichelli 2004<br />

Il midollo spinale<br />

I motoneuroni α


Un<strong>it</strong>à motorie<br />

Da Purves et al. Zanichelli 2004<br />

Il principio della<br />

grandezza dei mn


Da Purves et al. Zanichelli 2004<br />

La forza


Il midollo spinale genera i riflessi<br />

I riflessi sono risposte automatizzate e stereotipate agli<br />

stimoli periferici (nel tronco encefalico ci sono circu<strong>it</strong>i simili<br />

per il governo dei riflessi della faccia e della bocca); se il<br />

midollo è sconnesso dai centri superiori tali risposte sono<br />

presenti anche se modificate.<br />

Il riflesso più semplice è quello monosinaptico o patellare.<br />

I movimenti r<strong>it</strong>mici sono ad esempio la masticazione,<br />

deglutizione e, molto più complessa la locomozione. I circu<strong>it</strong>i<br />

sono nel midollo e nel tronco encefalico; central patterns<br />

generetors.


Un riflesso di<br />

stiramento L’arco diastaltico del riflesso da<br />

stiramento è un servomeccanismo<br />

a retroazione negativa; il guadagno<br />

del sistema è regolato agendo sui<br />

motoneuroni γ<br />

Da Purves et al. Zanichelli 2004


La locomozione ed i<br />

central patterns generator


L’organizzazione gerarchica.<br />

Il tronco encefalico è il secondo livello. I sistemi laterali e mediali<br />

ricevono input dalla corteccia e dai nuclei sottocorticali e proiettano al<br />

midollo spinale.<br />

Il sistema discendente mediale controlla la postura integrando messaggi<br />

visivi, vestibolari ed informazioni somato-sensoriali.<br />

Il sistema discendente laterale controlla i muscoli distali degli arti ed è<br />

importante per il movimenti volontari (mani): il sistema discendente del<br />

nucleo rosso è lim<strong>it</strong>ato al livello cervicale.<br />

Altri sistemi controllano i movimenti degli occhi e della testa.


L’organizzazione gerarchica.<br />

La corteccia è l’ultimo livello.<br />

Il livello gerarchicamente più elevato<br />

può essere a sua volta diviso in due: il<br />

primo è l’are motrice primaria (6 di<br />

Brodmann) che proietta direttamente al<br />

midollo spinale (fascio cortico spinale) ed<br />

al tronco (cortico-bulbare).<br />

Un possibile secondo livello è cost<strong>it</strong>u<strong>it</strong>o<br />

dalla corteccia premotoria che coordina<br />

e programma le sequenze complesse dei<br />

movimenti. Riceve informazioni dalla<br />

corteccia parietale e dalle aree<br />

associative prefrontali, proiettando<br />

all’area motoria primaria ed alle stazioni<br />

inferiori.


La gerarchizzazione dei sistemi motori<br />

Il segno di Babinski: sfregando il piede di un adulto “normale”<br />

con una punta smussa le d<strong>it</strong>a del piede si flettono (d<strong>it</strong>a verso<br />

il basso); nel caso di danno del sistema motorio centrale o nei<br />

bambini l’effetto è opposto; cervello e<br />

midollo non sono in accordo e vince il<br />

cervello nel soggetto adulto normale.<br />

Anche la marcia mostra un processo simile: nel bambino<br />

appena nato, se viene sollevato e mantenuto in modo che i<br />

piedi tocchino terra, è possibile mettere in evidenza<br />

movimenti r<strong>it</strong>mici degli arti inferiori in risposta agli stimoli<br />

sensoriali provenienti dalle piante dei piedi; il cervello però<br />

sopprime immediatamente tale risposta molti mesi prima che<br />

sviluppi i propri patterns motori facendo un uso ottimale delle<br />

informazioni sensoriali


<strong>Le</strong> mappe <strong>cerebrali</strong>:<br />

esistono?<br />

Singoli muscoli?<br />

La risposta più attuale è<br />

che la corteccia rappresenti<br />

più volte un singolo muscolo<br />

(mosaico).<br />

Forse individua la forza e<br />

direzione del movimento.<br />

Da Purves et al. Zanichelli 2004


I singoli assoni del fascio<br />

piramidale terminano su gruppi di<br />

motoneuroni spinali che innervano<br />

muscoli differenti. La figura è<br />

tratta dal lavoro di Gould e coll.<br />

1986. I punti rappresentano le<br />

zone di stimolazione ed è evidente<br />

il mosaico delle varie parti del<br />

corpo che si sovrappongono e le<br />

d<strong>it</strong>a della zampa anteriore (viola) e<br />

quelle della zampa posteriore<br />

(verde) sono in differenti aree e<br />

separate da aree di parti del corpo<br />

vicine.


Per il movimento volontario è necessario un programma motorio


La modulazione dei nuclei<br />

della base e del<br />

cervelletto sulla motil<strong>it</strong>à.<br />

Da Purves et al. Zanichelli 2004


Il talamo e i nuclei della base


<strong>Le</strong>sioni del sistema motorio<br />

JH Jackson: sintomi pos<strong>it</strong>ivi e sintomi<br />

negativi<br />

Un sintomo pos<strong>it</strong>ivo è il segno del fenomeno di rilascio (segno di<br />

Babinski) cioè la mancata inibizione tonica dei centri superiori su quelli<br />

inferiori.<br />

Un sintomo negativo è la paralisi<br />

I segni del danno del motoneurone superiore o dei fasci corticali sono la<br />

mancanza di forza fino alla paralisi, la spastic<strong>it</strong>à (tono muscolare<br />

aumentato), l’aumento del riflesso miotatico; l’iperreflessia.<br />

La differenza fra lesione primo motoneurone e secondo motoneurone è:<br />

la spastic<strong>it</strong>à solo è centrale, l’atrofia molto marcata solo nel danno del<br />

motoneurone spinale ed infine il danno spinale è più localizzato ed i<br />

riflessi sono assenti o ridotti ed è presente ipotonia.


Il danno dei nuclei della base<br />

Alterazioni del movimento: tipico il Parkinson con<br />

bradicinesia, movimenti involontari, postura alterata e<br />

alterazioni cogn<strong>it</strong>ive motivazione e selezione di piani<br />

comportamentali adattativi<br />

Il danno del cervelletto<br />

Atassia cerebellare<br />

Asinergia (mancata coordinazione)<br />

Adiadococinesia (alternanza di movimenti)<br />

Tremore intenzionale<br />

Disartria


BALLISMO<br />

Infarto del nucleo subtalamico destro<br />

Infarto del nucleo subtalamico sinistro


Alterazioni del controllo<br />

motorio:<br />

morbo di Parkinson


Tics<br />

La causa che porta a tale movimento incontrollato rimane tutt’ora sconosciuta, anche se in taluni casi la scienza si<br />

è maggiormente interessata ad un’alterazione presente nei nuclei della base


Alterazioni del controllo motorio:<br />

Corea di Huntington<br />

La distruzione di una parte specifica dei nuclei della base (soprattutto il nucleo caudato)<br />

significa anche la distruzione di neuroni GABA-ergici i quali sono neuroni inib<strong>it</strong>ori causando così<br />

movimenti ipercinetici, dovuti in generale al venire meno delle funzioni di controllo motorio dei<br />

nuclei della base. Dal punto di vista genetico è stato individuato il gene sul braccio corto di<br />

cromosoma 4 in posizione 16.3 (4p16.3) per la proteina denominata "huntingtina" (Htt)

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