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Cos'è un loop neuronale?

Cos'è un loop neuronale?


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La pagina OCD di Stanford Medicine dice che

Molti ricercatori hanno contribuito all'ipotesi che il DOC coinvolga la disfunzione in un ciclo neuronale che va dalla corteccia frontale orbitale al giro del cingolo, allo striato (nucleo cuadate e putamen), al globo pallido, al talamo e di nuovo alla corteccia frontale.

Cos'è un loop neuronale? L'ho cercato su DuckDuckGo senza risultati utilizzabili.


La risposta è giusta nella seconda metà della frase:

che va dalla corteccia frontale orbitale al giro del cingolo, striato (nucleo cuadate e putamen), globo pallido, talamo e ritorno alla corteccia frontale

La corteccia frontale orbitale, il giro del cingolo, lo striato, il globo pallido, il talamo e la corteccia frontale (orbitale): queste sono tutte diverse regioni del cervello. Se A si connette a B, B si connette a C, C si connette a D, D si connette a E ed E si connette di nuovo ad A, hai fatto un loop.

La pagina dice che c'è un'ipotesi che ci sia una disfunzione da qualche parte lungo questo ciclo nel disturbo ossessivo compulsivo; non dice dove esattamente, ma puoi dedurre che cambiare qualcosa lungo questo percorso influenzerebbe in qualche modo tutte le altre regioni collegate nel ciclo, perché sono tutte causalmente correlate l'una all'altra.


Il termine è stato sviluppato da I. A. Richards quando ha partecipato all'ottava conferenza Macy. [2] I. A. Richards è stato un critico letterario con un particolare interesse per la retorica. [2] La pragmatica è un sottocampo all'interno della linguistica che si concentra sull'uso del contesto per aiutare il significato. Nel contesto della Conferenza Macy, Richards ha osservato: "Il feedforward, per come lo vedo io, è la condizione reciproca, necessaria di ciò che la gente di cibernetica e automazione chiama 'feedback'". [3] Successivamente Richards ha continuato: "Il punto è che il feedforward è una prescrizione necessaria o un piano per un feedback, a cui il feedback effettivo può o meno confermare". [1] Il termine è stato ripreso e sviluppato dalla comunità cibernetica. Ciò ha permesso di introdurre la parola in campi più specifici come i sistemi di controllo, la gestione, le reti neurali, gli studi cognitivi e le scienze comportamentali. [2]

Controllo Modifica

Il feed forward è un tipo di elemento o percorso all'interno di un sistema di controllo. Il controllo feedforward utilizza la misurazione di a ingresso di disturbo controllare un input manipolato. Ciò differisce dal feedback, che utilizza la misurazione di qualsiasi uscita per controllare un ingresso manipolato.

Gestione Modifica

Il feedforward è stato applicato al contesto della gestione. Spesso implica dare un pre-feedback a una persona o un'organizzazione da cui ci si aspetta un feedback.

Rete neurale Modifica

Una rete neurale feedforward è un tipo di rete neurale artificiale.

Scienze comportamentali e cognitive Modifica

Feedforward è il concetto di apprendimento dal futuro riguardante il comportamento desiderato che il soggetto è incoraggiato ad adottare.


IPOTESI E TEORIA articolo

  • Istituto di Neuroanatomia Clinica, Centro di Neuroscienze, Università Goethe di Francoforte, Francoforte, Germania

Il sistema nervoso è un sistema complesso dinamico non lineare con molti circuiti di feedback. Una saggezza convenzionale è che nel cervello le fluttuazioni quantistiche sono auto-mediate e quindi funzionalmente trascurabili. Tuttavia, questa intuizione potrebbe essere fuorviante nel caso di sistemi complessi non lineari. A causa di un'estrema sensibilità alle condizioni iniziali, nei sistemi complessi le fluttuazioni microscopiche possono essere amplificate e quindi influenzare il comportamento del sistema. In questo modo la dinamica quantistica potrebbe influenzare i calcoli neuronali. L'accumulo di prove nei sistemi non neuronali indica che l'evoluzione biologica è in grado di sfruttare la stocasticità quantistica. La recente ascesa della biologia quantistica come campo emergente al confine tra la fisica quantistica e le scienze della vita suggerisce che gli eventi quantistici potrebbero svolgere un ruolo non banale anche nelle cellule neuronali. Mancano ancora prove sperimentali dirette per questo, ma la ricerca futura dovrebbe affrontare la possibilità che gli eventi quantistici contribuiscano a una complessità, variabilità e potenza computazionale estremamente elevate della dinamica neuronale.


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Piccoli atti di generosità e neuroscienze della gratitudine

La gratitudine è definita come "la qualità di essere grati, la disponibilità a mostrare apprezzamento e a restituire la gentilezza". Millenni fa, Cicerone proclamò che la gratitudine era la "madre di tutte le virtù". Seneca ha parlato della gratitudine come di una spinta motivazionale fondamentale, fondamentale per costruire relazioni interpersonali.

Recenti studi hanno dimostrato che generosità e gratitudine vanno di pari passo sia a livello psicologico che neurobiologico. La generosità e la gratitudine sono facce separate della stessa medaglia. Sono simbionti. Fortunatamente, ognuno di noi ha il libero arbitrio di avviare il ciclo di feedback neurobiologico - e la spirale ascendente del benessere - che viene innescato da piccoli atti di generosità e gratitudine ogni giorno della nostra vita. Perché non praticare oggi un piccolo atto di generosità?

Gratitudine, generosità e "sopravvivenza del più adatto"

In un precedente Psicologia oggi post sul blog, "La biologia evolutiva dell'altruismo", ho scritto su una varietà di studi interdisciplinari che hanno identificato le radici del perché la compassione, la cooperazione e l'essere parte di una comunità sono fondamentali per la nostra sopravvivenza individuale e collettiva. In definitiva, sembra che la gentilezza amorevole abbia la meglio sul machiavellismo e sul modus operandi "ognuno per sé", anche quando si tratta della sopravvivenza del più adatto.

Nel nuovo studio, condotto presso la University of Southern California (USC), i ricercatori hanno utilizzato l'imaging cerebrale fMRI per mappare i correlati neurobiologici della gratitudine. L'obiettivo dello studio USC era esaminare un'ampia gamma di esperienze di gratitudine nel contesto del dono e identificare i correlati neurali della gratitudine a livello dell'intero cervello.

Lo studio di ottobre 2015, "Neural Correlates of Gratitude", è stato pubblicato sulla rivista Frontiere in Psicologia. L'autore senior Antonio Damasio è direttore del Brain and Creativity Institute (BCI) e del Dornsife Neuroimaging Institute presso la USC e professore di psicologia e neurologia. Damasio è famoso in tutto il mondo per la sua ricerca neuroscientifica su come le emozioni svolgano un ruolo centrale nella nostra cognizione sociale e nel processo decisionale.

Il circuito cerebrale della gratitudine

La gratitudine è un filo fondamentale che tiene insieme l'arazzo del nostro tessuto sociale. I sentimenti di gratitudine nutrono la nostra salute mentale individuale e fortificano i nostri legami con le altre persone. I benefici personali e interpersonali della gratitudine si verificano sia a livello psicologico che neurobiologico.

Per l'ultimo studio sulla gratitudine, l'autore principale Glenn R. Fox, PhD, del Brain and Creativity Institute della USC, ha collaborato con la fondazione Shoah della USC. Nel 1994, Steven Spielberg ha fondato la USC Shoah Foundation, un'organizzazione senza scopo di lucro istituita per registrare testimonianze in formato video di sopravvissuti e testimoni dell'Olocausto e di altri genocidi per scopi educativi e azioni successive. Fox et al descrivono il loro recente studio dicendo:

"Abbiamo ipotizzato che le valutazioni di gratitudine sarebbero correlate all'attività nelle regioni del cervello associate alla cognizione morale, al giudizio di valore e alla teoria della mente. Gli stimoli usati per suscitare gratitudine sono stati tratti da storie di sopravvissuti all'Olocausto, poiché molti sopravvissuti riferiscono di essere stati protetti da estranei o ricevere cibo e vestiti salvavita e provare un forte sentimento di gratitudine per tali doni. Ai partecipanti è stato chiesto di collocarsi nel contesto dell'Olocausto e di immaginare come sarebbe stata la loro esperienza se avessero ricevuto tali doni. Per ogni dono, hanno valutato quanto si sentivano grati.

I risultati hanno rivelato che le valutazioni di gratitudine erano correlate all'attività cerebrale nella corteccia cingolata anteriore e nella corteccia prefrontale mediale, a sostegno delle nostre ipotesi. I risultati forniscono una finestra sui circuiti cerebrali per la cognizione morale e le emozioni positive che accompagnano l'esperienza di beneficiare della buona volontà degli altri".

Fox ha detto, lui e i suoi colleghi hanno scoperto che "quando il cervello prova gratitudine, attiva aree responsabili di sentimenti di ricompensa, cognizione morale, giudizi di valore soggettivi, equità, processo decisionale economico e autoreferenzialità. Queste aree includono la parte ventrale e corteccia prefrontale dorsale-mediale, così come la corteccia cingolata anteriore".

Oltre ai risultati scientifici, i soggetti hanno riportato un altro vantaggio di questo studio sulla gratitudine. I partecipanti allo studio hanno acquisito una comprensione molto migliore dell'Olocausto e una maggiore empatia per i sopravvissuti. In un comunicato stampa, il direttore esecutivo della USC Shoah Foundation Stephen Smith ha dichiarato:

"Quando hanno reso testimonianza alla USC Shoah Foundation, molti sopravvissuti all'Olocausto ci hanno detto che hanno trovato motivo di essere grati, sia che fosse a causa di uno sconosciuto che offriva un po' di cibo o di un vicino che forniva un posto dove nascondersi. Questi piccoli atti di generosità li hanno aiutati aggrapparsi alla loro umanità. Il fatto che Glenn sia stato in grado di utilizzare le testimonianze nella sua incredibile ricerca sulla gratitudine mostra perché è così importante preservare le voci delle persone che hanno vissuto questi tempi bui".

Conclusione: la neurobiologia supporta i vantaggi di vivere secondo la regola d'oro

In un comunicato stampa, Damasio ha concluso: "La gratitudine premia la generosità e mantiene il ciclo di un sano comportamento sociale". Come mostra questa ricerca, la generosità e la gratitudine lavorano in tandem in modi che avvantaggiano sia il donatore che il ricevente. Si spera che questa ricerca ispiri ognuno di noi a infondere piccoli atti di generosità nelle nostre interazioni quotidiane con gli altri e a ricambiare questa buona volontà con gratitudine.

Se vuoi saperne di più su questo argomento, dai un'occhiata al mio Psicologia oggi i post del blog,

© 2015 Christopher Bergland. Tutti i diritti riservati.

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Un semplice circuito riflesso

Ora hai abbastanza informazioni per analizzare un semplice percorso riflesso: il riflesso rotuleo. In questa simulazione, abbiamo collegato un modello del muscolo quadricipite a un modello neurone della fibra del fuso (indicato anche come 1a afferente), che è sensibile alla lunghezza del muscolo. A sua volta, questo neurone della fibra del fuso fa sinapsi su un modello motoneurone alfa, che può attivare il muscolo, provocando la contrazione del quadricipite.

Questa simulazione include anche un'animazione del riflesso rotuleo, che è notevolmente rallentato rispetto a un riflesso reale in modo da poter vedere tutto ciò che sta accadendo.

  • Le ellissi rosse sono muscoli:
    • Il muscolo superiore è il quadricipite, che è modellato nella simulazione e il cui accorciamento è controllato dal modello.
    • Il muscolo inferiore è il tendine del ginocchio, che appare nell'animazione ma non è modellato nella simulazione.
    • Quando un muscolo viene stimolato a contrarsi, diventa rosso scuro e si accorcia.
    • Quando un muscolo è inibito dalla contrazione, diventa rosso pallido e si allunga a causa dell'azione del muscolo antagonista.
    • I grandi cerchi sono neuroni somi.
    • Le V rappresentano i terminali degli assoni con connessioni eccitatorie.
    • Un neurone ha un piccolo cerchio che rappresenta il terminale di un assone con una connessione inibitoria.
    • Lo zig-zag trovato su un neurone del quadricipite è un rilevatore di stiramento della fibra del fuso.
    • Il neurone con il rilevatore di stiramento è il neurone della fibra del fuso.
      • Il neurone della fibra del fuso trasmette potenziali d'azione attraverso il ganglio della radice dorsale (dove si trova il suo soma) al midollo spinale, dove ha connessioni eccitatorie con due neuroni in risposta allo stiramento del muscolo quadricipite.
      • Uno degli obiettivi del neurone della fibra del fuso è il motoneurone alfa, che stimola i quadricipiti a contrarsi quando eccitati, completando il ciclo riflesso.
      • Sia il neurone della fibra del fuso che il motoneurone alfa sono modellati nella simulazione.
      • L'altro bersaglio del neurone della fibra del fuso è un interneurone contenuto nella colonna vertebrale. Questo non è modellato nella simulazione, ma è incluso nell'animazione per completezza.
      • L'interneurone ha una connessione inibitoria con un motoneurone (anch'esso non modellato nella simulazione) che normalmente provoca la contrazione del tendine del ginocchio. È necessario inibire la contrazione di questo muscolo, poiché la flessione simultanea dei due muscoli non estenderebbe la gamba.

      Si prega di aprire la simulazione, preferibilmente in una finestra separata:

      Domanda 1. Cosa succede se il muscolo viene allungato?

      • R. Per prima cosa, guarda cosa fa il muscolo quando non è allungato. Imposta il parametro Stretch in Muscle Properties su 0 mm ed esegui la simulazione. Come si comportano il neurone della fibra del fuso, il motoneurone alfa e il muscolo? Se esegui anche l'animazione, vedrai che il martello si muove verso il tendine rotuleo, ma non applicherà una forza sufficiente per allungare il muscolo.
      • B. Ora imposta il parametro Stretch su 5 mm. La modifica di questo parametro rappresenta un allungamento improvviso del muscolo quadricipite dalla sua lunghezza a riposo di 90 cm a una lunghezza allungata di 90,5 cm (il periodo prima dell'allungamento non viene tracciato, quindi questa è la lunghezza "iniziale" del muscolo quadricipite).
        • Cosa osservi accade alla lunghezza, alla forza e all'attività nei due neuroni? Nota che una forza negativa implica che il muscolo si sta contraendo. Spiega le tue osservazioni.
        • Si prega di misurare e registrare quanto segue (dovrai ingrandire per ottenere queste misure):
          • Il momento in cui il muscolo raggiunge la sua lunghezza minima (al millisecondo più vicino),
          • Il valore della lunghezza minima (fino a due cifre decimali), e
          • Il tempo necessario al muscolo per rilassarsi, misurato come il tempo per tornare entro 0,1 cm dalla sua lunghezza a riposo (cioè a 89,9 cm) dopo la risposta (al millisecondo più vicino).
          • C. Ripetere queste misurazioni (usando la stessa precisione) quando il muscolo è allungato a 6 mm, 7 mm, 8 mm, 9 mm e 10 mm. Crea i seguenti tre grafici (separati) utilizzando i dati che hai raccolto sia in questa parte della domanda che nella parte B:
            • Lungo l'asse x di ogni grafico, traccia la lunghezza del tratto (5, 6, 7, 8, 9 e 10 mm).
            • Lungo l'asse y, plot
              • (1) il momento in cui il muscolo ha raggiunto la sua lunghezza minima,
              • (2) il valore della lunghezza minima, e
              • (3) il tempo in cui il muscolo si rilassa.
              • D. Come risponde il muscolo all'allungamento se il riflesso è disabilitato? Ripristina la simulazione e imposta la lunghezza della soglia del riflesso (sotto le Proprietà del neurone della fibra del fuso) su 92 cm, che impedisce l'attivazione del riflesso nell'intervallo di lunghezze di allungamento che stai esplorando.
                • Descrivi come i neuroni e i muscoli ora rispondono all'allungamento.
                • Perché il riflesso sarebbe utile per prevenire danni ai tessuti se una forte forza viene applicata improvvisamente al muscolo?

                Domanda 2. Quali sono le caratteristiche del neurone della fibra del fuso e della sua sinapsi sul motoneurone alfa?

                • A. Reimpostare la simulazione. Allunga il muscolo di 0,85 mm.
                  • Cosa osservi nel neurone della fibra del fuso e nel motoneurone alfa?
                  • Che tipo di potenziale sinaptico induce il neurone della fibra del fuso nel motoneurone alfa? Spiegare.
                  • B. Scollegare il neurone della fibra del fuso e il motoneurone alfa impostando la conduttanza della sinapsi su 0 (da 0,05 microSiemens) sotto l'intestazione Proprietà della sinapsi da mandrino a alfa.
                    • Cosa cambia? L'accorciamento muscolare cambia? Spiegare.
                    • C. Ora allunga il muscolo di 5 mm mentre la conduttanza della sinapsi è ancora 0.
                      • Cosa osservi nel neurone della fibra del fuso, nel motoneurone alfa e nel muscolo?
                      • Per quanto tempo approssimativamente la fibra del fuso ha i potenziali d'azione di fuoco? Cosa pensi lo determini?
                      • D. Ripristinare la connessione tra il neurone della fibra del fuso e il motoneurone alfa impostando la conduttanza della sinapsi a 0,05 e allungare nuovamente il muscolo di 5 mm.
                        • Cosa osservi? Dopo aver apportato questa modifica, per quanto tempo la fibra del fuso spara i potenziali d'azione? Perché cambiare questa conduttanza sinaptica ha questo effetto sul presinaptico cellula? Descrivi come funzionerà l'intero riflesso.

                        Domanda 3. Quali sono le caratteristiche del motoneurone alfa e della sua sinapsi sul muscolo, chiamata la giunzione neuromuscolare (NMJ)?

                        • A. Reimpostare la simulazione. Nota ancora una volta che l'allungamento è impostato su 5 mm. In Proprietà della giunzione neuromuscolare, impostare la forza della sinapsi su 0 (dal suo valore originale di 0,01), disconnettendo efficacemente il motoneurone alfa e il muscolo.
                          • Cosa osservi nel neurone della fibra del fuso, nel motoneurone alfa e nel muscolo?
                          • Per quanto tempo circa il motoneurone alfa attiva i potenziali d'azione? Cosa pensi lo determini?
                          • B. Ripristinare la connessione tra il motoneurone alfa e il muscolo impostando la forza della sinapsi NMJ su 0,01 e allungare nuovamente il muscolo di 5 mm.
                            • Cosa osservi? Dopo aver apportato questa modifica, per quanto tempo la fibra del fuso spara i potenziali d'azione? Perché cambiare questa forza sinaptica ha questo effetto sul presinaptico cellula? Usa la tua risposta a 2D e le tue osservazioni nella parte 3A per spiegare come funziona l'intero riflesso.

                            Domanda 4. Cosa succede se il muscolo continua a segnalare cambiamenti di lunghezza anche dopo che si è accorciato?


                            Qual è la scienza dietro un sorriso?

                            Ding Li è il vincitore del FameLab di Hong Kong, un concorso ideato per scoprire i giovani comunicatori scientifici più talentuosi del mondo. Qui, spiega la sua presentazione vincente sulla scienza del sorriso.

                            Perché ho scelto il tema dei sorrisi?

                            Qualche tempo fa, mi sono imbattuto in uno studio tedesco sull'effetto delle iniezioni di Botox sulle esperienze emotive delle persone. La ricerca ha confermato l'ipotesi del feedback facciale di Charles Darwin, che suggeriva che le emozioni potrebbero essere alterate dall'attività dei muscoli facciali. Da allora, ogni volta che sono stressato o turbato, mi rallegro guardandomi allo specchio e sorrido (sembra sciocco, lo so), il che è sorprendentemente utile! Ho pensato che sarebbe stato fantastico condividere questo trucco e la felicità di sorridere in FameLab. Quindi, signore e signori, vi do "la scienza dei sorrisi".

                            Come sorridere stimola la produzione di endorfine

                            Hai mai provato a tenere una matita con i denti? I ricercatori hanno dimostrato che esercitare intenzionalmente il muscolo zigomatico maggiore e il muscolo orbicolare dell'occhio può effettivamente farci sentire meglio. Come? È come tenere una matita tra i denti, o semplicemente, sorridere!

                            Allora cosa succede nel nostro cervello quando sorridiamo? Immagina di trovarci in una situazione piacevole, come imbattersi in un vecchio amico in metropolitana. Quando il nostro cervello si sente felice, vengono prodotte endorfine e i segnali neuronali vengono trasmessi ai muscoli facciali per innescare un sorriso. Questo è l'inizio del ciclo di feedback positivo della felicità. Quando i nostri muscoli sorridenti si contraggono, inviano un segnale al cervello, stimolando il nostro sistema di ricompensa e aumentando ulteriormente il nostro livello di ormoni felici o endorfine. In breve, quando il nostro cervello si sente felice, sorridiamo quando sorridiamo, il nostro cervello si sente più felice.

                            Fingi finché non ce la fai! Sì, se vuoi essere felice, sorridi. Grazie al ciclo di feedback positivo del sorriso, possiamo alterare il percorso di elaborazione emotiva del nostro cervello per sentirci più felici con un semplice sorriso.

                            Sorridere è contagioso

                            Fingere un sorriso ti sembra difficile? Nessun problema. Stai solo con qualcuno che sorride. Uno studio svedese ha scoperto che è davvero difficile mantenere la faccia lunga quando guardi le persone che ti sorridono. Sorridere è semplicemente contagioso! Vedere le persone sorridere stimola i nostri neuroni specchio a sopprimere il controllo dei muscoli facciali e innescare un sorriso. 'Tu sorridi, io sorrido' è in realtà un fatto scientifico!

                            Inoltre, sorridere porta anche benefici per la salute, come ridurre l'ansia, nonché abbassare la pressione sanguigna e la frequenza cardiaca. Si stima che il livello di felicità che un sorriso può portare al nostro cervello sia equivalente a quello di avere 2.000 barrette di cioccolato o ottenere £ 16.000. Quindi, non abbiamo bisogno di cioccolato e denaro per essere felici. Un solo sorriso farà!

                            Perché ho partecipato al concorso FameLab

                            Fin da piccola, ho sempre amato apprendere fatti interessanti e fare domande. È gratificante sapere come funzionano le cose, ed è per questo che amo la scienza. Ricordo che quando ero all'asilo andai in una clinica e lessi un opuscolo sanitario sulla febbre. Era la prima volta che mi rendevo conto che la febbre in realtà non è una malattia, ma un sintomo di malattia! L'ho detto ai miei genitori, ai miei cugini, ai miei compagni di classe, ai miei insegnanti... a tutti quelli che conoscevo. Quella sensazione di condivisione della conoscenza era indubbiamente buona. Gli esseri umani sono l'unica specie conosciuta al mondo a trarre piacere dall'acquisizione della conoscenza e condividere la conoscenza è proprio come condividere la gioia con gli altri.

                            La natura è così affascinante che voglio condividere tutto ciò che imparo con le persone intorno a me. FameLab è stata per me un'occasione d'oro per condividere la mia felicità nell'apprendere fatti interessanti e per incontrare altri come me. Questo è il motivo per cui ho registrato il video della mia audizione sulla "scienza dell'attrazione" e mi sono unito a FameLab.

                            Come condividiamo tutti la gioia della curiosità scientifica

                            Tutti sono scienziati. La scienza ci permette di usare il ragionamento e di pensare in modo critico. Siamo tutti esperti in diversi campi: ad esempio, si potrebbe interrogare, ricercare, ipotizzare, sperimentare e analizzare il modo migliore per pulire la casa ogni giorno. Penso che non abbiamo bisogno di leggere la letteratura scientifica per essere scienziati. Osservando e imparando cose che troviamo interessanti e condividendo la conoscenza con gli altri, possiamo essere tutti scienziati.

                            In futuro, continuerò a diffondere la mia felicità, condividendo affascinanti fatti scientifici e la gratificante sensazione di condividere la conoscenza con gli altri. Motivati ​​dal potere della curiosità, dalla gioia di apprendere e dal piacere di condividere, credo che sempre più di noi diventeranno esperti in campi scientifici e rivoluzioneranno il modo di vivere delle persone.

                            Guarda la presentazione vincente di Ding Li a Hong Kong quest'anno.


                            Conclusione

                            L'instaurazione della polarizzazione neuronale è essenziale per stabilire circuiti e funzioni neuronali adeguati. Un gran numero di studi entrambi in vitro e in vivo hanno scoperto una complicata rete di segnalazione che regola la polarità neuronale (Arimura e Kaibuchi, 2007 Barnes e Polleux, 2009 Tahirovic e Bradke, 2009). Tuttavia, nonostante gli studi intensivi, non è ancora chiaro come i neuroni generino solo un assone e più dendriti. In particolare, i meccanismi molecolari dell'inibizione globale alla base del mantenimento della polarità neuronale rimangono sfuggenti e potrebbero esserci meccanismi molecolari sconosciuti che funzionano per prevenire la formazione di più assoni e, a loro volta, indurre la crescita dendritica. Uno dei motivi di questa grande lacuna nelle nostre conoscenze è la mancanza di metodologie adeguate per studiare la regolazione spazio-temporale delle molecole di segnalazione responsabili del segnale di feedback negativo. Le sfide future comporteranno l'esplorazione di questi problemi utilizzando i progressi nella tecnologia di imaging, i sistemi di modelli genetici e gli approcci sperimentali innovativi.

                            Nonostante la nostra comprensione incompleta, i meccanismi molecolari identificati finora sembrano essere ampiamente utilizzati e conservati evolutivamente (Solecki et al., 2006 Doe e Kaibuchi, 2011). Pertanto, è probabile che la nostra comprensione dei meccanismi molecolari che portano alla polarizzazione neuronale fornisca nuove informazioni sullo sviluppo dei circuiti cerebrali.


                            Neurologo

                            I neurologi sono medici specializzati in disturbi del sistema nervoso. Diagnosticano e trattano disturbi come epilessia, ictus, demenza, lesioni del sistema nervoso, morbo di Parkinson, disturbi del sonno e sclerosi multipla. I neurologi sono medici che hanno frequentato il college, la scuola di medicina e hanno completato da tre a quattro anni di residenza in neurologia.

                            Quando si esamina un nuovo paziente, un neurologo prende un'anamnesi completa ed esegue un esame fisico completo. L'esame fisico contiene compiti specifici che vengono utilizzati per determinare quali aree del cervello, del midollo spinale o del sistema nervoso periferico possono essere danneggiate. Ad esempio, per verificare se il nervo ipoglosso funziona correttamente, il neurologo chiederà al paziente di muovere la lingua in modi diversi. Se il paziente non ha il pieno controllo sui movimenti della lingua, il nervo ipoglosso potrebbe essere danneggiato o potrebbe esserci una lesione nel tronco cerebrale dove risiedono i corpi cellulari di questi neuroni (o potrebbe esserci un danno al muscolo della lingua stesso).

                            I neurologi hanno altri strumenti oltre a un esame fisico che possono utilizzare per diagnosticare particolari problemi nel sistema nervoso. Se il paziente ha avuto un attacco, ad esempio, il neurologo può utilizzare l'elettroencefalografia (EEG), che prevede l'applicazione di elettrodi sul cuoio capelluto per registrare l'attività cerebrale, per cercare di determinare quali regioni del cervello sono coinvolte nel sequestro. Nei pazienti sospetti di ictus, un neurologo può utilizzare una tomografia computerizzata (TC), che è un tipo di radiografia, per cercare sanguinamento nel cervello o un possibile tumore al cervello. Per trattare i pazienti con problemi neurologici, i neurologi possono prescrivere farmaci o indirizzare il paziente a un neurochirurgo per un intervento chirurgico.


                            Gangli della base reso semplice

                            I gangli della base formano un insieme di nuclei interconnessi nel proencefalo. Nel complesso i gangli della base ricevono una grande quantità di input dalla corteccia cerebrale e, dopo l'elaborazione, la rimandano alla corteccia cerebrale attraverso il talamo. Questo importante percorso ha portato alla creazione del concetto popolare di anse cortico-gangliari-corticali. All'interno dei gangli della base ci sono troppi collegamenti e percorsi da coprire in questo paragrafo. Solo brevemente: la corteccia invia un input eccitatorio allo striato. Il neurone principale dello striato è il famoso neurone spinoso medio, che invia il suo output inibitorio al globo pallido. Il globo pallido può essere eccitato anche dall'attività corticale, cioè da una via che attraversa prima il nucleo subtalamico. Il globo pallido è in realtà diviso in due segmenti, uno solo dei quali invia un output (ancora una volta inibitorio!) al talamo e alla corteccia, completando così l'ansa. Il segmento più grande del globo pallido (GPe) inibisce solo il nucleo subtalamico e se stesso. Il significato funzionale di questa connessione è ancora piuttosto misterioso! Simile al cervelletto, anche i gangli della base sono implicati nell'apprendimento e il sistema che si ritiene sia importante qui è l'input dopaminergico ricevuto dalla Substantia nigra pars compacta. Probabilmente il fatto più noto per quanto riguarda i gangli della base è che una lesione di questa via dopaminergica causa il morbo di Parkinson.

                            Numerosi progetti di ricerca hanno registrato attività elettrica nei gangli della base. Sfortunatamente per gli sperimentatori che cercano risposte chiare, l'attività registrata negli animali che si comportano può essere correlata praticamente a qualsiasi componente dell'input sensoriale, della preparazione motoria e dell'esecuzione del movimento. Una cosa è certa, tuttavia: i neuroni spinosi medi sono attivi solo a un ritmo molto lento, e inoltre la connessione al GP richiede più tempo della maggior parte dei percorsi nel cervello. A differenza del cervelletto, questo sistema sembra inadatto per il controllo a feedback rapido del movimento in corso. I neuroni in GP al contrario sono attivi a un ritmo molto alto. Questo potrebbe essere molto utile, se sia la diminuzione che l'aumento dell'attività devono essere comunicati accuratamente al talamo. Poiché i neuroni GP sono inibitori nel talamo, una diminuzione dell'attività in realtà disinibirebbe il talamo e quindi attiverebbe la corteccia. Anche le proprietà delle singole cellule di vari tipi di cellule nei gangli della base sono piuttosto uniche e interessanti e le registrazioni intracellulari in sezioni di cervello e animali anestetizzati hanno mostrato come le caratteristiche specifiche delle proprietà dei singoli neuroni potrebbero essere importanti nella funzione in corso dei gangli della base.

                            Come per il cervelletto, le risposte definitive sull'esatta funzione dei gangli della base nel controllo del comportamento devono ancora essere stabilite. Un ottimo candidato si chiama "Ipotesi di selezione dell'azione". In questo modello i gangli della base sarebbero l'arbitro di quale delle potenziali azioni che la corteccia potrebbe pianificare viene effettivamente eseguita. Questo si sposa bene con l'idea che la dopamina sia un sistema che media l'apprendimento basato sulla ricompensa. Questo potrebbe addestrare i gangli della base a scegliere comportamenti che sono stati gratificanti in passato. La generale mancanza di azione riscontrata nella malattia di Parkinson è facilmente conciliabile anche con l'idea di selezione dell'azione. L'altro sintomo principale, vale a dire il tremore del movimento, tuttavia, non lo è. La presenza di tremore motorio e altri problemi motori specifici, hanno portato alcune persone a credere che i gangli della base possano svolgere un ruolo nella pianificazione e nel coordinamento di specifiche sequenze di movimento. Pertanto, la sequenza temporale dei movimenti è un'altra interessante funzione dei gangli della base.