Primates hanno una rete di elaborazione visiva di quante aree cerebrali?
doc-2452
La maggior parte dell' allargamento del cervello primate deriva da una massiccia espansione della corteccia cerebrale, in particolare la corteccia prefrontale e le parti della corteccia coinvolti nella visione. La rete di elaborazione visiva dei primati comprende almeno 30 aree cerebrali distinguibili, con una complessa rete di interconnessioni. E' stato stimato che le aree di elaborazione visiva occupano più della metà della superficie totale del neocorteccia primate. La corteccia prefrontale svolge funzioni che includono pianificazione, memoria di lavoro, motivazione, attenzione e controllo esecutivo. Prende una proporzione molto più grande del cervello per i primati rispetto ad altre specie, e una frazione particolarmente grande del cervello umano.
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doc-2450
L' elaborazione della corteccia cerebrale porta con sé cambiamenti in altre aree cerebrali. Il colliculo superiore, che svolge un ruolo importante nel controllo visivo del comportamento nella maggior parte dei vertebrati, si restringe ad una piccola dimensione nei mammiferi, e molte delle sue funzioni sono assunte da aree visive della corteccia cerebrale. Il cervelletto di mammiferi contiene una grande porzione (il neocerebellum) dedicata a sostenere la corteccia cerebrale, che non ha alcuna controparte in altri vertebrati.
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doc-2463
L' essenza dell' approccio di elaborazione delle informazioni è cercare di capire la funzione cerebrale in termini di flusso di informazioni e l' implementazione di algoritmi. Uno dei primi contributi più influenti fu un articolo del 1959 intitolato What the rana's eye, che racconta il cervello della rana: il documento esaminava le risposte visive dei neuroni nella retina e nel tectum ottico delle rane, ed è giunto alla conclusione che alcuni neuroni nella teca della rana sono cablati per combinare le risposte elementari in modo da farli funzionare come "percepiti di bug". Qualche anno dopo David Hubel e Torsten Wiesel scoprirono cellule nella corteccia visiva primaria delle scimmie che diventano attive quando spigoli vivi si muovono in punti specifici nel campo della vista - una scoperta per la quale vinsero un premio Nobel. Studi successivi in aree visive di ordine superiore hanno rilevato cellule che rilevano disparità binoculare, colore, movimento e aspetti della forma, con aree situate a distanze crescenti dalla corteccia visiva primaria che mostrano risposte sempre più complesse. Altre indagini di aree cerebrali estranee alla visione hanno rivelato cellule con un' ampia varietà di correlati di risposta, alcune legate alla memoria, altre a tipi astratti di cognizione come lo spazio.
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doc-2435
Il modo più semplice per ottenere informazioni sull' anatomia cerebrale è attraverso l' ispezione visiva, ma sono state sviluppate molte tecniche più sofisticate. Il tessuto cerebrale allo stato naturale è troppo morbido per funzionare, ma può essere indurito per immersione in alcol o altri fissativi, e poi affettato a parte per l' esame dell' interno. Visivamente, l' interno del cervello è costituito da aree della cosiddetta materia grigia, con un colore scuro, separate da aree di materia bianca, con un colore più chiaro. Ulteriori informazioni possono essere ottenute colorando fette di tessuto cerebrale con una varietà di sostanze chimiche che mettono in evidenza aree in cui determinati tipi di molecole sono presenti in concentrazioni elevate. È anche possibile esaminare la microstruttura del tessuto cerebrale utilizzando un microscopio e tracciare il pattern delle connessioni da un' area cerebrale ad un' altra.
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doc-2447
I neuroanatomisti di solito dividere il cervello vertebrato in sei regioni principali: il telencefalo (emisferi cerebrali), diencefalo (Talamo e ipotalamo), mesencefalo (Midbrain), cervelletto, pons e midollo allungato. Ognuna di queste aree ha una struttura interna complessa. Alcune parti, come la corteccia cerebrale e la corteccia cerebellare, consistono di strati che sono piegati o contorti per adattarsi all' interno dello spazio disponibile. Altre parti, come il talamo e l' ipotalamo, sono costituite da grappoli di molti piccoli nuclei. Migliaia di aree distinguibili possono essere identificate all' interno del cervello vertebrato sulla base di sottili distinzioni di struttura neurale, chimica e connettività.
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doc-2480
Un altro approccio alla funzione cerebrale è quello di esaminare le conseguenze di danni a specifiche aree cerebrali. Anche se è protetto dal cranio e dalle meningi, circondato da liquido cerebrospinale e isolato dal flusso sanguigno dalla barriera emato-encefalica, la delicata natura del cervello lo rende vulnerabile a numerose malattie e diversi tipi di danni. Negli esseri umani, gli effetti di ictus e altri tipi di danni cerebrali sono stati una fonte chiave di informazioni sulla funzione cerebrale. Tuttavia, poiché non è possibile controllare sperimentalmente la natura del danno, queste informazioni sono spesso difficili da interpretare. Negli studi sugli animali, che coinvolgono più comunemente i ratti, è possibile utilizzare elettrodi o sostanze chimiche iniettate localmente per produrre modelli precisi di danno e quindi esaminare le conseguenze per il comportamento.
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doc-2432
Le operazioni delle singole cellule cerebrali sono ora comprese in modo molto dettagliato, ma il loro modo di cooperare in complessi di milioni di persone non è ancora stato risolto. Modelli recenti in neuroscienze moderne trattano il cervello come un computer biologico, molto diverso in meccanismo da un computer elettronico, ma simile nel senso che acquisisce informazioni dal mondo circostante, lo memorizza, e lo elabora in una varietà di modi, analogamente all' unità centrale di elaborazione (CPU) in un computer.
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doc-2442
Due gruppi di invertebrati hanno cervelli particolarmente complessi: artropodi (insetti, crostacei, aracnidi e altri) e cefalopodi (octopi, calamari e molluschi simili). I cervelli di artropodi e cefalopodi nascono da gemelli corde nervose parallele che si estendono attraverso il corpo dell' animale. Gli artropodi hanno un cervello centrale con tre divisioni e grandi lobi ottici dietro ogni occhio per l' elaborazione visiva. Cefalopodi come il polpo e calamari hanno il cervello più grande di qualsiasi invertebrati.
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doc-2476
Quasi tutti gli animali sono in grado di modificare il loro comportamento come risultato dell' esperienza, anche i tipi più primitivi di vermi. Poiché il comportamento è guidato dall' attività cerebrale, i cambiamenti di comportamento devono in qualche modo corrispondere ai cambiamenti all' interno del cervello. Teorici che risalgono a Santiago Ramón y Cajal ha sostenuto che la spiegazione più plausibile è che l' apprendimento e la memoria sono espressi come cambiamenti nelle connessioni sinaptiche tra i neuroni. Fino al 1970, tuttavia, mancavano prove sperimentali a sostegno dell' ipotesi di plasticità sinaptica. Nel 1971 Tim Bliss e Terje Lømo pubblicarono un articolo su un fenomeno ora chiamato potenziamento a lungo termine: il documento mostrava una chiara evidenza di cambiamenti sinaptici indotti dall' attività che durarono per almeno diversi giorni. Da allora i progressi tecnici hanno reso questo tipo di esperimenti molto più facile da effettuare, e migliaia di studi sono stati fatti che hanno chiarito il meccanismo del cambiamento sinaptico, e scoperto altri tipi di attività-driven cambiamento sinaptico in una varietà di aree cerebrali, tra cui la corteccia cerebrale, ippocampo, gangli basali e cervelletto. Il fattore neurotrofico di derivazione cerebrale (BDNF) e l' attività fisica sembrano svolgere un ruolo benefico nel processo.
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doc-2468
Il cervello contiene diverse aree motorie che proiettano direttamente sul midollo spinale. Al livello più basso sono le aree motorie nel midollo allungato e nei pons, che controllano i movimenti stereotipati come camminare, respirare o deglutire. Ad un livello più alto sono le aree del mesencefalo, come il nucleo rosso, che è responsabile del coordinamento dei movimenti delle braccia e delle gambe. Ad un livello più alto è ancora la corteccia motoria primaria, una striscia di tessuto situato al bordo posteriore del lobo frontale. La corteccia motoria primaria invia proiezioni alle aree motorie subcorticali, ma invia anche una proiezione massiccia direttamente al midollo spinale, attraverso il tratto piramidale. Questa proiezione corticospinale diretta permette un preciso controllo volontario dei piccoli dettagli dei movimenti. Altre aree motorie cerebrali legate al motore esercitano effetti secondari proiettando verso le aree motorie principali. Tra le aree secondarie più importanti sono la corteccia premotoria, i gangli basali e il cervelletto.
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doc-2462
L' invenzione di computer elettronici negli anni Quaranta, insieme allo sviluppo della teoria dell' informazione matematica, ha portato ad una realizzazione che il cervello può essere potenzialmente inteso come sistemi di elaborazione dell' informazione. Questo concetto ha costituito la base del campo della cibernetica, e alla fine ha dato origine al campo ora noto come neuroscienze computazionali. I primi tentativi di cibernetica furono un po' grezzi in quanto trattavano il cervello essenzialmente come un computer digitale travestito, come per esempio nel libro di John von Neumann del 1958, The Computer and the Brain. Nel corso degli anni, tuttavia, l' accumulazione di informazioni sulle risposte elettriche delle cellule cerebrali registrate dagli animali che si comportano ha spostato costantemente i concetti teorici nella direzione di un crescente realismo.
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