morfologia

funzione

EPSPEPSP = eccitazione =

++

IPSP = inibizione = --

Spugne: manca il sistema nervoso,e lo stimolo agisce direttamentesull’elemento effettore

Neurone sensoromotoreO neuroni motoriOBS!!! Le frecce indicano la direzioneOBS!!! Le frecce indicano la direzione

dell’informazionedell’informazione

s: neurone sensitivoG: ganglioe: effettorei: interneurone

- +

Operazioni di tipo logico con sinapsi inibitorie e eccitatorie:modello di McCulloch e Pitts (1943)A: il neurone puntiforme

Il neurone puntiforme riceve input eccitatori e inibitori. Se in una certa finestra temporale arriva un numero sufficiente di input eccitatori, e non vi è inibizione attiva, quando si raggiunge una certa soglia l’unità produce un output.

Unità binaria (on/off) può realizzare semplici operazioni logiche

- +

Operazioni di tipo logico con sinapsi inibitorie e eccitatorie:A: il prolungamento dendritico singolo

- +

Operazioni di tipo logico con sinapsi inibitorie e eccitatorie:A: il prolungamento dendritico multiplo

feedforwardnetwork

feedbacknetwork

•Roger Sperry: - experience is not enough to shape the brain - the brain is pre-wired by the genetic program to deal with some categories and to coordinate some movements

•John Young (1964): experience shapes the brain in a Darwinian manner

- Explosion of synapses during growth- Rapid pruning away of least used synapses- The brain is built through the interplay of genes and experience

•Donald Hebb (1949): neuronal activity underlies behavioural patterns and that you can better understand behaviour if you can understand neurons

- Interconnected self-reinforcing subnets of neurons

The dynamic brain

A brain in transition

• Gerald Edelman (1978)– The human genome alone cannot specify the whole

complex structure of the brain– Individual brains are wildly diverse– "Neural Darwinism”: application of Jerne’s "selectional"

theory of the immune system to the brain– The brain develops categories by selectively

strengthening or weakening connections between neural groups

– Neural groups "compete" to respond to environmental stimuli

– Each brain is different because its ultimate configuration depends on the stimuli that it encounters during its development

• Gerald Edelman (1978)– Adhesion molecules determine the initial structure of

neural groups, the "primary repertory”– Experience determines the secondary repertory– Repertories are organized in "maps", each map having a

specific neural function– A map is a set of neurons in the brain that has a number

of links to a set of receptor cells or to other maps– Maps communicate through parallel bidirectional

pathways, i.e. through "reentrant" signaling– Reentry is more than feedback: there can be many

parallel pathways operating simultaneously– The process of reentrant signaling allows a perceptual

categorization of the world

• Gerald Edelman (1978)– Categorization is a process of establishing a relation

between neural maps – Categories (perceptual categories, such as "red" or "tall")

do not exist phisically, they are not located anywhere in the brain: they are a (on-going) process.

– A further level of organization leads to (pre-linguistic) conceptualization

– Conceptualization consists in constructing maps of the brain's own activity, or maps of maps

– A concept is not a thing, it is a process– The meaning of something is an on-going, ever-changing

process

• Gerald Edelman (1978)– Brain processes aredynamic and stochastic– The brain is not an "instructional" system but a

"selectional" system

– The brain is not a direct product of the information contained in the genome, it uses much more information

that is available in the genome, i.e. information derived from experience, i.e. from the environment

MemoriaMemoria: immaganizzinamento e immaganizzinamento e recupero di informazionirecupero di informazioni

• immagazzinamento – interviene per stadi ed è continuamente modificato

• elaborazione – nell’ippocampo e strutture circostanti

• traccia mnesica – modifiche chimiche o strutturali che portano alla codifica della memoria

Stadi della memoriaStadi della memoria• A breve termine (STMSTM, o memoria di lavoro)

– memoria fugace degli eventi che accadono continuamente– dura da secondi a ore ed è limitata a 7 or 8 pezzi di informazione

• A lungo termine (LTMLTM) capacità “illimitata”, da giorni alla vita

• Fattori che influenzano il trasferimento da STM a LTM:– Stato emotivo – impariamo meglio quando siano vigili, motivati e

gratificati– riprovare – riprovare o ripetere potenzia la memoria – associazione – associare nuove informazioni con memorie vecchie

della LTP potenzia la memoria– memoria automatica – informazioni del subconscio sono

immagazzinate nella LTM

Categorie della MemoriaCategorie della Memoria

• implica l’apprendimento di informazioni esplicite

• è relata al pensiero cosciente e alla nostra abilità di linguaggio

• è immagazzinata con il contesto nel quale è appresa

• è meno cosciente della memoria dei fatti e comprende attività motorie

• è acquisita attraverso la pratica• non mantiene il contesto nel

quale è appresa

dei fattifatti (dichiarativa) delle abilitàabilità

una “unità di memoriaunità di memoria” non è mai stata identificata

• si modifica il mRNA neuronale• cambia la forma delle spine

dendritiche• proteine specifiche sono

depositate nello spazio extracellulare delle sinapsi coinvolte nella LTM

• i terminali presinaptici aumentano di numero, dimensioni e rilasciano più neurotrasmettitore

“consolidamento della traccia mnesica”:

da modificazioni covalenti delle proteine esistenti e dell’efficacia sinaptica a un programma di trascrizione genica, autoconservativo, nuove connessioni sinaptiche

Urban Ungerstadt:Nobel prize in Physiology and Medicine 2000

presentation speech

• Internet revolution: 35 million Internet users who communicate now and then

• Brain: 100 billion nerve cells that communicate continuously

• E. Kandel: A simpler model: even primitive animals must learn in order to survive

APPROCCIO RIDUZIONISTICOAPPROCCIO RIDUZIONISTICO

SENTIRE

PENSARE

AGIRE

“A dialog between genes and synapses”