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Il ruolo svolto dal cervello nell’apprendimento di immagini durante lo sviluppo

Il neuroscienziato Levelt ha mostrato che il talamo contiene neuroni inibitori che regolano il modo in cui il cervello apprende a integrare input binoculari

ID Articolo: 149632 - Pubblicato il: 09 novembre 2017
Il ruolo svolto dal cervello nell’apprendimento di immagini durante lo sviluppo
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Il neuroscienziato Christiaan Levelt, usando una registrazione elettrofisiologica in topi geneticamente modificati, ha mostrato che questa regione contiene neuroni inibitori che regolano in maniera efficiente come il cervello apprende ad integrare gli inputs binoculari.

Giorgia Di Franco

 

Messaggio pubblicitario I ricercatori David Hubel e Torsten Wiesel ottennero il premio Nobel nel 1981 per i loro studi sull’architettura funzionale del sistema visivo. Qualche anno prima, nel 1970, pubblicarono la loro ricerca “The period of susceptibility to the physiological effect of unilateral eye closure in kittens” in The Journal of Physiology, dove esponevano gli effetti fisiologici della deprivazione visiva tramite la sutura delle palpebre dell’occhio destro a gatti di differente età.

Registrando le attività neuronali della corteccia visiva primaria ed analizzando le risposte agli input provenienti dai due occhi, osservarono che nei gatti più piccoli si era verificato un declino della proliferazione neuronale deputata all’acquisizione dell’elaborazione dello stimolo visivo rispetto ai gatti con età maggiore di un anno. Conclusero (Wiesel & Hubel 1970) che la deprivazione visiva, durante il periodo critico, poteva causare deficit visivi permanenti e difficoltà nella riabilitazione della dominanza oculare nell’occhio precedentemente suturato. Esiste perciò una predisposizione del sistema nervoso verso stimoli con caratteristiche specifiche, la cui somministrazione durante il periodo critico induce una rapida e definitiva acquisizione di quella specifica funzione.

Il periodo critico è un intervallo di tempo differente per ogni specie e ad esso si riferiscono i neuroscienziati per indicare come nel cervello avvenga un raffinamento della struttura dei circuiti cerebrali affinché questi rispondano meglio ai problemi di interazione del soggetto con l’ambiente.

Solitamente, si fa riferire questo lasso di tempo ai primi anni di sviluppo della persona, dove la sua abilità di apprendimento per specifiche competenze e funzioni è fortemente incrementata e, inoltre, gli stimoli ambientali a cui la persona è soggetta potrebbero condizionare le sue capacità per il resto della sua vita.

Messaggio pubblicitario Si presume che l’inizio e la fine di questi periodi critici sia regolato dalla corteccia, cioè lo strato più esterno del cervello ma una recente scoperta è stata fatta dai neuroscienziati (Christiaan Levelt et al. , 2017) del Netherlands Institute for Neuroscience. La ricerca mette in luce il ruolo cruciale di una regione sottocorticale del cervello, deputata già al trasferimento degli input sensoriali provenienti dall’occhio ed indirizzati alla corteccia visiva primaria.

La regione interessata sarebbe la struttura chiamata talamo (dal greco thalamos, “camera interna”), divisa in parecchi nuclei che ricevono l’informazione sensitiva dai sistemi sensoriali e inviano questa alle aree specifiche della corteccia tramite fibre di proiezione.

Il neuroscienziato Christiaan Levelt, usando una registrazione elettrofisiologica in topi geneticamente modificati, ha mostrato che questa regione contiene neuroni inibitori che regolano in maniera efficiente come il cervello apprende ad integrare gli inputs binoculari.

Sulla base di tali osservazioni, l’inizio del periodo critico della dominanza oculare avverrebbe con la maturazione delle sinapsi inibitorie caratterizzate da recettori GABA di tipo A che contengono le subunità α1. Inoltre, i neuroni del talamo deputati alla trasmissione dell’informazione del nucleo genicolato dorsolaterale subiscono il modellamento neuronale dovuto alla dominanza visiva. Tali risultati dimostrano che i circuiti inibitori del talamo svolgono un ruolo centrale nella regolazione del periodo critico.

Alla luce di tali risultati Levelt sostiene:

Per risolvere i problemi di sviluppo osservati nei problemi di apprendimento durante i periodi critici, ripristinare solo la flessibilità dei neuroni nella corteccia visiva non potrebbe essere sufficiente. Dunque, gli scienziati e i clinici potrebbero non limitarsi al mero studio dei deficit corticali, ma potrebbero focalizzarsi anche sul talamo e sul modo in cui processa le informazioni prima di accedere alla corteccia.

 

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Bibliografia

  • Wiesel, T. N. & Hubel, D. H. (1970). The period of susceptibility to the physiological effect of unilateral eye closure in kittens. The Journal of Physiology, 206, 419-436.
  • Sommeijer, J.P., Ahmadlou, M., Saiepour, M. H., Seignette, K., Min, R., Heimel, J.A., Levelt., C.N. (2017). Thalamic inhibition regulates critical-period plasticity in visual cortex and thalamus. Nature Neuroscience, DOI: 10.1038/s41593-017-0002-3
  • Carlson, N. R. (2002). Fondamenti di psicologia fisiologica. Padova: Piccin Nuova Libraria S.p.A.
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