Neuroscienze

Durata: 14 ore

Programma

SSD: BIO/09

prof. aggr.  Davide Anchisi

Programma
Questo programma propone tematiche che trovo particolarmente interessanti e stimolanti. Mi sembra però opportuno discutere e concordare con gli studenti, 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 questa 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 e le nostre esperienze di comprensione, significato e intenzionalità. Filo conduttore del corso sarà la trattazione di questi aspetti, sia per capire come funzionano sia per indagare quanto alcuni di essi possano essere fenomeni reali o invece concetti legati a nostre categorie interpretative.
L'esplorazione sarà condotta nell’ambito delle neuroscienze, quindi di un approccio multidisciplinare - che riunisce il 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 nervo-so 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, in parte stimolando il confronto tra gli studenti, in parte dando io stesso un contributo, e in parte prevedendo la possibilità di invitare degli esperti su argomenti identificati con gli studenti e ritenuti di maggiore rilievo.
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 di reti neurali.
Per comprendere l’origine e l’organizzazione funzionale degli organismi, verranno inoltre affrontati i concetti di coevoluzione, inter-essere e complessità.

Dettagli
Di seguito vengono illustrati in maggior dettaglio tre filoni che potranno essere trattati e maggiormente approfonditi in base agli interessi degli studenti. La mia proposta è di scegliere, insieme agli studenti e all'inizio del corso a quale di questi filoni dare maggiore rilievo. Tuttavia, essendo tra loro interrelati alcuni aspetti di ogni 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 stanno alla loro 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 e 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 anche che cosa possa essere il significato di ciò che conosciamo e 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 e con che regole e quale ruolo svolgano nel pensare.
Ulteriori possibili sviluppi di questa tematica riguardano apprendimento e memoria: che cosa sono funzionalmente e quali ne siano le basi neuronali.

Comunicazione
La comunicazione avviene tra organismi. Legato al concetto di comunicazione ci sono quelli di segnale e informazione. 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, sono ancora 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.


Elenco corsi 2011/2012