Neuroscienze
Responsabile didattico: Davide Anchisi
Durata: 14 ore
Periodo didattico: secondo semestre
Programma
docente:
prof.aggr. Davide Anchisi - BIO/09
programma:
neuroscienze sia come un momento per approfondire tematiche di
attualità ed estrema rilevanza nelle neuroscienze. Mi sembra però
opportuno discutere e concordare con gli studenti partecipanti,
in base ai loro interessi, quali argomenti specifici trattare e
quali approfondire maggiormente. Quelli che seguono possono
essere degli spunti, organizzati come diramazioni possibili, o
necessarie, attorno ad alcuni temi. Gli argomenti e i punti di
seguito illustrati potranno essere trattati in modo organico e
sistemico, essendo legati da numerose interdipendenze e
risultando anche complementari per la comprensione delle funzioni
nervose, comportamentali e cognitive. Le 14 ore del corso
imporranno delle scelte e delle limitazioni ma, in modo ora più
approfondito ora meno, sarà possibile toccare i vari argomenti
proposti.
Obiettivi
=========
Scopo del corso sarà quello di esplorare ciò che si sa del
funzionamento del sistema nervoso e di come questo stia alla base
delle nostre esperienze e dei nostri comportamenti. Il fine
ultimo è quello di vedere come le neuroscienze possano
contribuire a rispondere a domande basilari e profonde circa la
natura e le possibilità umane.
Prospetto
=========
Azione e percezione sono finalizzati all'interazione con il mondo
e da loro derivano le possibilità di comunicazione, conoscenza e
apprendimento, così come le nostre esperienze di comprensione,
significato e intenzionalità. Filo conduttore del corso sarà la
trattazione di questi argomenti.
L'esplorazione sarà condotta nell'abito delle neuroscienze,
quindi con un approccio multidisciplinare[Nota a piè pagina:
Le neuroscienze sono portate avanti grazie al contributo di
neurofisiologia, neurobiologia, anatomia, psicologia,
linguistica, filosofia, fisica, matematica e ingegneria
] finalizzato alla comprensione dei comportamenti e degli aspetti
cognitivi a partire dal sistema nervoso e dalle sue interazioni
con l'organismo intero e con l'ambiente. La mia formazione è
neurofisiologica, per cui la chiave di lettura principale e di
riferimento sarà la neurofisiologia, ma la trattazione cercherà
di inserirsi in un panorama più vasto, anche stimolando il
confronto tra gli studenti.
In modo finalizzato alla comprensione delle tematiche trattate,
verranno illustrate anche le basi funzionali e organizzative del
sistema nervoso, legando il livello microscopico a quello
macroscopico, mostrando come i comportamenti e le funzioni che
conosciamo ad alto livello dipendano dal funzionamento cellulare,
molecolare e dall'attività delle reti di neuroni e glia.
Per comprendere l'origine e l'organizzazione funzionale degli
organismi, verranno inoltre affrontati i concetti di selezione
per conseguenze, coevoluzione, complessità e informazione.
Dettagli
========
Di seguito vengono illustrati in maggior dettaglio tre filoni che
potranno essere trattati e maggiormente approfonditi in base agli
interessi degli studenti partecipanti. La mia proposta è di
scegliere, all'inizio del corso, a quale di questi filoni dare
maggiore rilievo. Tuttavia, essendo tra loro interrelati alcuni
aspetti di un filone saranno ripresi anche nella trattazione
degli altri.
Intenzione
----------
L'intenzione è legata alla scelta, alla volontà, alla motivazione
e all'agire. Verranno indagate le relazioni tra questi concetti e
la neurobiologia e neurofisiologia che ne stanno alla base, in
modo da definirne significato e possibilità. Le scelte sono
veramente libere e volontarie, e in che misura? Quali spinte le
motivano? Da che cosa dipendono i comportamenti? Che cosa sono le
spinte motivazionali, da dove originano e che cosa possiamo
scegliere in loro presenza?
Verranno inoltre esaminati aspetti legati alle decisioni e alla
prevedibilità dei comportamenti. Come vengono decise le azioni
nonostante l'incertezza delle conoscenze su cui si basano e un
certo grado di imprecisione nel controllo dei risultati? Come
sono possibili comportamenti prevedibili nonostante l'incertezza
insita nel funzionamento neurale? Se i sistemi neurali si
comportano come sistemi dinamici complessi e caotici, come è
possibile l'affidabilità e l'efficacia delle loro funzioni? Quali
problematiche deve affrontare un sistema decisionale, per esempio
per il controllo motorio, e come le risolve?
Conoscenza
----------
La conoscenza dipende dalla percezione e dal modo con cui
possiamo acquisire informazioni. Ma la percezione non è
conoscenza diretta del mondo, e non può esserlo: la realtà fisica
si ferma in contatto con i nostri recettori e qui subisce una
codifica. Ciò che il sistema conosce è l'attività, elettrica, dei
recettori. Che cos'è dunque la percezione e che cosa possiamo
conoscere? L'argomento verrà trattato facendo riferimento alla
neurofisiologia della percezione, ai modelli teorici e matematici
sviluppati per spiegarla, e alle strategie impiegate per
riprodurla in sistemi artificiali: quali sono le limitazioni che
il sistema percettivo deve affrontare e quali strategie adotta
per superarle?
Si vedrà inoltre quale dettaglio di conoscenza della realtà è
possibile avere attraverso la percezione e come questa sia
funzionalmente legata al controllo del movimento. Il significato
sembra emergere dalle nostre possibilità fisiche, strutturali e
funzionali, e da come il sistema nervoso funziona per permettere
il controllo di questi aspetti. A questo proposito si esaminerà
anche qual'è il ruolo dei neuroni specchio nella comprensione
delle azioni, dei comportamenti e delle emozioni degli altri.
La trattazione riguarderà anche la coscienza, i fenomeni (ciò che
conosciamo della realtà), le illusioni percettive e la relazione
di questi aspetti tra di loro e con la realtà, e le implicazioni
per l'epistemologia.
Si indagherà inoltre che cosa possa essere il significato di ciò
che conosciamo o percepiamo: da che cosa è costituito; da dove ci
arrivano le qualità di una conoscenza: per esempio il concetto di
spazio e la comprensione che abbiamo di profondità e distanze, o
quello della forma. Il concetto di significato si rifà anche alla
formazione di categorie e all'uso che ne facciamo: si potrà
vedere su quali basi vengono formate le categorie, in quali modi,
con che regole e quale ruolo svolgano nel pensare.
Ulteriori possibili sviluppi di questa tematica riguardano
apprendimento e memoria: che cosa sono funzionalmente, quali ne
siano le basi neuronali e qual'è la logica che il sistema nervoso
segue per apprendere.
Informazione e comunicazione
----------------------------
Che cos'è l'informazione? Il matematico Claude Shannon nel 1948
ha pubblicato un articolo che è ancora un riferimento per la
teoria dell'informazione. Come e in che modo questa teoria può
essere applicata agli organismi viventi? Per rispondere a questo
quesito bisogna anche affrontare una domanda dalla risposta non
scontata: che cos'è l'informazione?
Legato al concetto di informazione ci sono quelli di segnale e
comunicazione. La comunicazione avviene tra organismi. L'idea di
comunicazione si rifà anche ai due punti precedenti, intenzione e
conoscenza. Chi comunica cosa? Come si conosce il significato del
messaggio? Come fa un organismo a decidere che cos'è
informazione? E a sapere come utilizzarla? Come si decide di
rispondere a un segnale e come farlo? È il ricevente che coglie
il segnale, lo interpreta e decide come comportarsi? È dunque
attore? O è il messaggio che è preparato attivamente e
finalizzato a indurre un comportamento? Chi decide che cosa è un
messaggio? La comprensione e l'invio sono intenzionali e
consapevoli? Quando non lo sono possiamo ancora considerarle
comunicazione? E come possono esserlo?
La comunicazione ha a che fare con il linguaggio, con i messaggi
non verbali, con l'interazione tra organismi, con il
funzionamento di ecosistemi e società.
Alla comunicazione e alla conoscenza si lega anche la capacità di
identificare e riconoscere la struttura (pattern) e attribuirvi
un significato. Nell'ambito del corso si studierà come è
possibile questo processo: le sue basi funzionali e i modelli
teorici e matematici che lo descrivono.
