0:00:12.320,0:00:17.410 Non è sorprendente come il viso di un vecchio amico sembri così familiare anche se non lo vedete 0:00:17.410,0:00:22.750 da anni o perfino decenni? Mentre i nomi di vecchi compagni di classe possono essere dimenticati. 0:00:22.750,0:00:28.429 Vi siete mai chiesti cosa succede qui per supportare questi successi o fallimenti 0:00:28.429,0:00:33.760 di apprendimento e memoria? Beh questo è ciò di cui si occupa la ricerca nel mio laboratorio. 0:00:33.760,0:00:38.239 Cerchiamo di capire con esattezza cosa cambia nel cervello quando apprendiamo e come 0:00:38.239,0:00:43.379 quei cambiamenti persistono per supportare la memoria. Una cosa che sappiamo aiuti a spiegare 0:00:43.379,0:00:48.559 perché alcune cose sono più semplici da ricordare è che l'apprendimento non è un processo unitario. 0:00:48.559,0:00:53.500 Non vi è un singolo meccanismo di apprendimento nel cervello ma vi sono diversi tipi 0:00:53.500,0:00:58.739 di apprendimento che dipendono da diverse regioni cerebrali. Una struttura chiamata ippocampo 0:00:58.739,0:01:02.660 supporta la memoria per fatti ed eventi della vita. Questo è ciò su cui contate per ricordare 0:01:02.660,0:01:07.240 il nome di qualcuno o cos'avevate a colazione. Mentre un'altra struttura chiamata amigdala 0:01:07.240,0:01:13.090 supporta la memoria emozionale. Avreste paura dei cani anche non avendo l'esplicito ricordo 0:01:13.090,0:01:19.420 dipendente dall'ippocampo di essere stati morsi da bambini. Per cui questi sistemi di memoria 0:01:19.420,0:01:23.140 sono piuttosto indipendenti. Il ganglia basale supporta la memoria abitudinaria. È quella che 0:01:23.140,0:01:28.250 usate mentre vi lavate i denti o andate a lavoro e la vostra mente è altrove. La corteccia cerebrale 0:01:28.250,0:01:34.090 supporta l'apprendimento percettivo. Perfino funzioni basilari come essere in grado di vedere dipendono 0:01:34.090,0:01:39.490 da esprerienza e apprendimento. Questa struttura sotto è chiamata cervelletto. Supporta 0:01:39.490,0:01:44.610 l'apprendimento motorio. È il proccesso attraverso il quale aquisite abilità motorie. 0:01:44.610,0:01:49.259 Se zumassimo in una qualunque di queste aree scopriremmo che sono fatte della 0:01:49.259,0:01:56.549 stessa materia di base. I neuroni, che sono cellule specializzate del sistema nervoso, e le sinapsi che 0:01:56.549,0:02:01.040 sono le connessioni tra i neuroni che mandano il segnale dall'uno all'altro. Ma a differenza dai 0:02:01.040,0:02:07.049 cavi elettrici, le sinapsi non sono statiche e cambiano con l'esperienza. I segnali elettrici e chimici 0:02:07.049,0:02:11.810 che passano nelle sinapsi mentre processano l'informazione possono indurre cambiamenti duraturi. 0:02:11.810,0:02:15.600 Così sappiamo abbastanza di come apprendimento e memoria sono organizzati 0:02:15.600,0:02:20.280 a livello funzionale nell'intero cervello. E per di più sappiamo a sufficienza della sua applicazione 0:02:20.280,0:02:25.669 a livello cellulare con neuroni e sinapsi. La prossima grande sfida e quella che 0:02:25.669,0:02:30.889 si affronterà nel mio laboratorio è quella di riempire il gap fra questi livelli così diversi di organizzazione 0:02:30.889,0:02:34.889 e capire come l'apprendimento lavora al livello di circuiti neurali. 0:02:34.889,0:02:41.040 Perchè è l'organizzazione del livello del circuito che causa variazioni nelle sinapsi dell'ippocampo 0:02:41.040,0:02:45.850 e lo rende capace di codificare il nome di qualcuno, mentre variazioni nelle sinapsi del cervelletto 0:02:45.850,0:02:52.440 migliorano il rovescio a tennis. Molta di questa magia avviene in questo livello di circuito intermedio 0:02:52.440,0:02:57.350 di organizzazione. Ovviamente ciò non è valido solo per il cervello ma per molti aspetti 0:02:57.350,0:03:02.720 quel livello intermedio di organizzazione è fondamentale per come funzionano quelle cose. 0:03:02.720,0:03:08.070 Così per esempio se voleste capire come funziona un'auto per poterla aggiustare potreste 0:03:08.070,0:03:13.690 andare da un rivenditore di ricambi e esaminare attentamente le candele, le cinture, le guarnizioni 0:03:13.690,0:03:18.540 gomme e cose simili. Potreste anche ricorrere alla vostra esperienza come automobilisti 0:03:18.540,0:03:23.449 per sapere che c'è un sistema di accensione che fa camminare la macchina, lo sterzo 0:03:23.449,0:03:29.510 la fa girare e poi c'è il sistema frenante. Ma non è abbastanza vero? Se volete aggiustare l'auto 0:03:29.510,0:03:35.470 la cosa più importante è capire come tutte queste parti interagiscono per dare vita al motore 0:03:35.470,0:03:39.560 che fa camminare l'auto e come tutte le parti si assemblano per creare lo sterzo 0:03:39.560,0:03:44.820 che la fa girare. È questo livello intermedio di organizzazione che è necessario 0:03:44.820,0:03:51.000 se volete aggiustare l'auto. Ovviamente per le auto, abbiamo manuali di ingegneristica 0:03:51.000,0:03:55.900 e di meccanica per la riparazione che ci danno le informazioni su come le varie parti interagiscono 0:03:55.900,0:03:59.880 ma non abbiamo qualcosa di simile per il cervello. Di questo si sta occupando il mio laboratorio 0:03:59.880,0:04:05.040 perché è questo di cui abbiamo bisogno se vogliamo essere in grado di aggiustarlo. E ovviamente 0:04:05.040,0:04:11.829 noi vogliamo aggiustarlo. Uno su venti bambini ha disabilità nell'apprendimento. Una su sette persone 0:04:11.829,0:04:19.350 di più di 70 anni e metà di quelle di più di 85 hanno malattie come l'Alzheimer o legate alla demenza. 0:04:19.350,0:04:22.940 Le cure disponibili oggi non sono efficaci come vorremmo. 0:04:22.940,0:04:28.000 Esse sono principalmente farmaceutiche. Per molti farmaci abbiamo un'idea su come agiscono 0:04:28.000,0:04:33.190 a livello di neuroni o sinapsi singoli. Ma non sappiamo molto su come gli effetti 0:04:33.190,0:04:39.080 a quel livello influenzino poi il livello successivo, il circuito neurale e la sua capacità di processare 0:04:39.080,0:04:43.770 e immagazzinare informazioni. Pertanto a volte i farmaci funzionano e a volte no e spesso 0:04:43.770,0:04:49.310 non capiamo perchè. Si stanno sviluppando tecnologie nuove e molto interessanti 0:04:49.310,0:04:54.350 che ci permetteranno di manipolare il cervello con una precisione che non si raggiunge coi farmaci. 0:04:54.350,0:05:00.510 Ma anche se domani si mettesse nelle mani dei dottori una nuova tecnologia che permettesse loro 0:05:00.510,0:05:06.190 di controllare neuroni e sinapsi con tutta la precisione che vogliono, in sicurezza e senza costi, 0:05:06.190,0:05:10.970 non migliorerebbero le performance scolastiche dei bambini con disabilità di apprendimento 0:05:10.970,0:05:16.190 e non riuscirebbero ancora a prevenire handicap cognitivi o perdita della memoria negli anziani 0:05:16.190,0:05:20.160 perchè a questo punto non sappiamo davvero abbastanza sull'apprendimento 0:05:20.160,0:05:25.060 per sapere quali neuroni e sinapsi all'interno del circuito debbano essere maneggiate. 0:05:25.060,0:05:30.710 Quindi dare ai dottori questi strumenti magici sarebbe come dare a me delle simpatiche chiavi 0:05:30.710,0:05:36.750 ma nessun manuale e chiedermi di aggiustarvi l'auto. Potrei avvicinarmi e fare alcuni cambiamenti 0:05:36.750,0:05:41.550 e potrei essere fortunata ma se fosse la mia auto o il mio cervello vorrei avere 0:05:41.550,0:05:46.500 un dettagliato manuale di riparazione. Questo è ciò che il mio laboratorio vorrebbe produrre. 0:05:46.500,0:05:52.990 Cerchiamo di capire come neuroni e sinapsi collaborano nel circuito per supportare apprendimento e memoria. 0:05:52.990,0:05:57.960 Quindi cosa sappiamo dei circuiti neurali? La funzione del circuito è di computare. 0:05:57.960,0:06:04.720 Prendere un input e generare un output. Questa trasformazione dall'input all'output 0:06:04.720,0:06:09.900 è compiuta e formata da modello molto preciso di connessioni di interconnessioni sinapitche 0:06:09.900,0:06:15.110 fra i neuroni e i circuiti neurali. Questo è realmente come l'informazione è processata nel cervello. 0:06:15.110,0:06:20.770 L'informazione è processata, trasformata e usata per prendere decisioni attraverso 0:06:20.770,0:06:26.200 gli eventi di comunicazione sinaptica individuale che avvengono in un circuito neurale. 0:06:26.200,0:06:32.960 State guidando e vedete una luce gialla. Quell'input attiverà i neuroni 0:06:32.960,0:06:37.700 delle parti visuali del cervello e quando saranno attivati manderanno i segnali ai neuroni 0:06:37.700,0:06:43.030 che passano per le sinapsi. Un neurone tipico ha connessioni con migliaia di altri neuroni. 0:06:43.030,0:06:46.420 Se qualcuno di questi neuroni riceve abbastanza input questi saranno poi attivati e manderanno 0:06:46.420,0:06:51.340 il segnale al neurone successivo che manderà il segnale al prossimo neurone finché infine un output 0:06:51.340,0:06:58.310 è generato, un movimento del vostro piede 0:06:58.310,0:07:03.760 sull'acceleratore. 0:07:03.760,0:07:05.300 Molti di voi annuiscono 0:07:05.300,0:07:12.700 ma alcuni di voi disapprovano. Per coloro che disapprovano non abbiate paura perchè 0:07:12.700,0:07:18.550 quelle sinapsi che definiscono il circuito neurale non sono statiche ma possono cambiare con l'esperienza. 0:07:18.550,0:07:22.480 Per esempio 0:07:22.480,0:07:28.870 Se prendete una multa per essere passati col rosso 0:07:28.870,0:07:35.610 questo probabilmente induce cambiamenti nel cervello. Alcune sinapsi si rafforzano, altre 0:07:35.610,0:07:37.130 si indeboliscono 0:07:37.130,0:07:42.320 e questo farà si che il circuito processi l'informazione diversamente la prossima volta. 0:07:42.320,0:07:46.300 Così la prossima volta che vedete la luce gialla l'output del circuito sarà 0:07:46.300,0:07:51.790 piuttosto diversa e sposterete il piede sul freno. Questo è solo un semplice esempio 0:07:51.790,0:07:57.230 del tipo di calcolo che il cervello effettua tutti i giorni. Noi pensiamo che 0:07:57.230,0:08:01.639 virtualmente tutti i calcoli che fa il cervello sono fortemente influenzati 0:08:01.639,0:08:05.690 da esperienza e apprendimento. Il mio laboratorio si focalizza sugli effetti dell'apprendimento sul calcolo 0:08:05.690,0:08:10.810 effettuato da questa regione del cervello, il cervelletto. Il cervelletto ha alcune funzioni cognitive 0:08:10.810,0:08:14.740 ed come già accennato, gioca un ruolo chiave nell'apprendimento motorio, il processo 0:08:14.740,0:08:21.180 con cui i movimenti diventano sciolti e precisi con la pratica. Questo se pensate ai musicisti, 0:08:21.180,0:08:25.680 agli atleti, ai ballerini, ma se osservate un bambino piccolo realizzerete 0:08:25.680,0:08:30.840 che quasi tutti i movimenti sono appresi. Persino atti banali come camminare o raggiungere con precisione 0:08:30.840,0:08:36.919 qualcosa senza rovesciare niente, vengono appresi gradualmente attraverso la ripetizione e la pratica. 0:08:36.919,0:08:42.289 Persino una volta acquisiti quei movimenti con abilità, il circuito che li produce 0:08:42.289,0:08:48.370 ha bisogno di essere ricalibrato come il corpo cambia, come cresce e poi invecchia necessitiamo 0:08:48.370,0:08:52.790 una ricalibratura o i nostri movimenti ridiventano goffi come quelli di un bambino. 0:08:52.790,0:08:57.220 Questo è infatti ciò che si vede quando quest'area è danneggiata. Quindi il cervelletto 0:08:57.220,0:09:04.150 ha importanti funzioni ma la ragione per cui il mio laboratorio si focalizza su questa struttura è che 0:09:04.150,0:09:07.880 è la regione dove abbiamo più possibilità di capire come funziona l'apprendimento 0:09:07.880,0:09:13.070 al livello di circuito. Perché è così? Beh, una delle prime cose che necessitiamo 0:09:13.070,0:09:17.589 se vogliamo analizzare il circuito è lo schema elettrico. Dobbiamo sapere quali neuroni sono 0:09:17.589,0:09:21.930 connessi e come i segnali passano lungo il percorso, lungo il circuito. 0:09:21.930,0:09:26.339 Per molte funzioni dell'apprendimento non ce l'abbiamo ma lo abbiamo per diversi compiti che 0:09:26.339,0:09:32.170 dipendono dal cervelletto, e il cuore di tutto ciò è mostrato qui. Così adesso con questo schema 0:09:32.170,0:09:37.570 nelle mani siamo in grado di andare al livello successivo e chiederci come 0:09:37.570,0:09:43.170 il circuito computa e come l'apprendimento si ripercuote su quel calcolo. Il mio laboratorio si pone 0:09:43.170,0:09:48.600 tre questioni fondamentali su questo processo. La prima è dove in questo circuito avvengono 0:09:48.600,0:09:54.480 cambiamenti quando impariamo? Se giocassimo a golf questo weekend, quali sinapsi 0:09:54.480,0:09:58.970 nel cervelletto si rafforzerebbero e quali si indebolirebbero? Ci saranno connessioni 0:09:58.970,0:10:02.830 dal neurone verde al rosso o dal verde al viola? Ci saranno tipi particolari 0:10:02.830,0:10:08.700 di sinapsi che più probabilmente cambieranno rispetto ad altre? Tutti i cambiamenti avverranno 0:10:08.700,0:10:14.390 in uno stadio del percorso di processo del segnale o sono cambiamenti multipli seriali? Questi 0:10:14.390,0:10:19.890 sono i tipi di problemi che stiamo esaminando. La seconda questione fondamentale è 0:10:19.890,0:10:26.730 come i cambiamenti sono indotti nel circuito. Quali neuroni nel cervelletto osservano 0:10:26.730,0:10:30.790 la precisione del vostro swing e decidono quando il circuito che produce quel movimento ha bisogno 0:10:30.790,0:10:36.270 di essere aggiornato? Quali neuroni sanno che state facendo un errore? La terza questione 0:10:36.270,0:10:41.350 è come vengono letti i cambiamenti sinaptici nel circuito? Come fanno particolari cambiamenti 0:10:41.350,0:10:46.710 nel circuito ad alterare il modo in cui si processano le informazioni la prossima volta che sono attivate? 0:10:46.710,0:10:51.040 Non abbiamo ancora le risposte a queste domande ma abbiamo scoperto studiando il cervelletto, 0:10:51.040,0:10:53.510 che vi sono diverse analogie con ciò che si vede al livello dell'intero cervello. 0:10:53.510,0:10:58.630 Sappiamo che ci sono vari tipi di apprendimento e che la memoria dipende da varie regioni del cervello. 0:10:58.630,0:11:02.880 Fino a poco tempo fa si pensava che all'interno della regione del cervello ci fosse un meccanismo 0:11:02.880,0:11:07.110 principale di apprendimento. Così ogni volta che quella regione apprendeva lo faceva 0:11:07.110,0:11:12.610 quasi allo stesso modo. Invece ciò che abbiamo scoperto è che il cervelletto contiene 0:11:12.610,0:11:19.110 al suo interno meccanismi di apprendimento multipli. Così se il vostro swing deve essere affinato 0:11:19.110,0:11:24.310 dovreste poterlo fare con diverse combinazioni di cambiamenti nei circuiti del cervelletto. 0:11:24.310,0:11:29.550 Abbiamo scoperto che sessioni individuali di allenamento possono attivare 0:11:29.550,0:11:33.450 meccanismi di apprendimento e sottili cambiamenti nel modo in cui ci alleniamo o 0:11:33.450,0:11:38.940 facciamo pratica possono determinare quali meccanismo sono impegnati e quali no, quali sinapsi 0:11:38.940,0:11:43.899 cambiano o non cambiano. Tutto ciò ha davvero importanti implicazioni perché pensiamo 0:11:43.899,0:11:49.200 che il dispiego di diversi meccanismi di apprendimento interessi fattori come 0:11:49.200,0:11:55.399 per quanto tempo l'apprendimento si conservi, se ciò che si è appreso in un contesto si estende ad altri contesti, 0:11:55.399,0:11:59.380 e pensiamo che influisca sulla capacità dell'apprendimento di essere ribaltata 0:11:59.380,0:12:05.930 se le circostanza cambiano. Questo è importante non solo per il swing del golf ma per altre 0:12:05.930,0:12:14.839 cose come lo sviluppo di strategie di riabilitazione per pazienti che hanno avuto un ictus o lo sviluppo 0:12:14.839,0:12:19.130 di strategie di istruzione per i nostri figli. Ma naturalmente nel frattempo se troviamo qualcosa 0:12:19.130,9:59:59.000 che migliori il vostro swing a golf andrà bene lo stesso. Grazie per l'attenzione.