In che modo il cervello elabora le informazioni?

Molte domande sul cervello continuano ad incuriosire i neuroscienziati oggi. Come si sviluppa questo organo? Ci sono fasi di sviluppo del cervello? Ci sono periodi critici in cui devono verificarsi determinati eventi affinché il cervello si sviluppi normalmente? E, forse il più importante: come elabora le informazioni il cervello?

In questo articolo cercheremo di capire quest'ultimo: come il nostro cervello elabora le informazioni che riceve dall'esternoe come memorizzi e recuperi tali informazioni; Ma prima, affronteremo alcuni concetti di base che ci aiuteranno a comprendere meglio il funzionamento di questo meraviglioso e complesso organo.

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Alcune nozioni di base

Per capire come il nostro cervello è in grado di elaborare le informazioni che riceve dall'ambiente, dobbiamo prima sapere come funziona al suo interno. Le cellule nervose o neuroni sono quelle che ricevono informazioni da altre cellule nervose o organi sensoriali. Questi neuroni sono dotati di un corpo cellulare, una sorta di cuore metabolico e un'enorme struttura ad albero chiamata campo dendritico, che è il lato di ingresso del neurone.

Le informazioni raggiungono la cellula da proiezioni chiamate assoni. La maggior parte delle informazioni eccitatorie raggiunge la cellula dal campo dendritico, spesso attraverso piccole proiezioni dendritiche chiamate spine. Le giunzioni attraverso le quali l'informazione passa da un neurone all'altro sono chiamate sinapsi, che possono essere di natura eccitatoria o inibitoria.

Le connessioni sinaptiche vengono aggiunte al cervello in vari modi; uno di questi è attraverso la sovrapproduzione di sinapsi e la successiva perdita selettiva. La sovrapproduzione e la perdita di sinapsi è un meccanismo fondamentale che il cervello utilizza per incorporare informazioni dall'esperienza, e tende a verificarsi durante i primi periodi di crescita.

Ad esempio, nella corteccia visiva, l'area della corteccia cerebrale del cervello che controlla la vista, una persona ha molte più sinapsi a 6 mesi di età rispetto all'età adulta. Questo perché sempre più sinapsi si formano nei primi mesi di vita, per poi scomparire, a volte in gran numero. Il tempo necessario affinché questo fenomeno esegua il suo corso varia nelle diverse parti del cervello, da 2 a 3 anni nella corteccia visiva umana a 8-10 anni in alcune parti della corteccia frontale.

Il sistema nervoso fa molte connessioni; l'esperienza viene riprodotta su questa rete, selezionando le connessioni appropriate e rimuovendo quelle inappropriate. Ciò che rimane è una forma finale raffinata che costituisce le basi sensoriali e forse cognitive per le fasi successive dello sviluppo. Il secondo metodo di formazione delle sinapsi consiste nell'aggiungere nuove sinapsi.

A differenza della sovrapproduzione e della perdita di sinapsi, questo processo di aggiunta di sinapsi opera per tutta la vita umana ed è particolarmente importante in età avanzata. Non solo questo processo è sensibile all'esperienza, ma ne è effettivamente guidato. L'aggiunta di sinapsi è probabilmente alla base di alcune, o anche della maggior parte, delle forme di memoria. Ma prima di archiviare ed elaborare le informazioni, il cervello deve codificarle e filtrarle. Vediamo come.

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In che modo il cervello elabora le informazioni?

L'elaborazione delle informazioni inizia con l'input degli organi sensoriali, che trasformano stimoli fisici come tatto, calore, onde sonore o fotoni di luce in segnali elettrochimici. Le informazioni sensoriali vengono ripetutamente trasformate dagli algoritmi del cervello sia nell'elaborazione top-down che bottom-up.

Ad esempio, quando si guarda l'immagine di una scatola nera su uno sfondo bianco, l'elaborazione dal basso verso l'alto raccoglie informazioni molto semplici come colore, orientamento e dove sono i bordi dell'oggetto, dove il colore cambia in modo significativo in un breve spazio (per decidere che stai guardando un scatola). L'elaborazione top-down utilizza le decisioni prese in alcune fasi del processo bottom-up per accelerare il riconoscimento dell'oggetto.

Una volta che le informazioni vengono elaborate in una certa misura, un filtro di attenzione decide quanto sia importante il segnale e quali processi cognitivi dovrebbero essere disponibili. Ad esempio, sebbene il tuo cervello elabori ogni filo d'erba quando guardi le tue scarpe, uno specifico filtro di attenzione ti impedisce di notarli singolarmente. Al contrario, il tuo cervello è in grado di percepire e sentire il tuo nome, anche quando sei in una stanza rumorosa.

Ci sono molte fasi di elaborazione e i risultati dell'elaborazione sono modulati dall'attenzione ripetutamente. Tuttavia, affinché il cervello possa elaborare le informazioni, queste devono prima essere memorizzate. Vediamo come lo fa.

Archiviazione delle informazioni

Affinché il cervello possa elaborare le informazioni, queste devono prima essere memorizzate. Esistono diversi tipi di memoria, tra cui la memoria sensoriale e a breve termine, la memoria di lavoro e la memoria a lungo termine. Innanzitutto, le informazioni devono essere codificate e ci sono diversi tipi di codifica specifici per diversi tipi di input sensoriali.

Ad esempio, l'input verbale può essere codificato strutturalmente, facendo riferimento a come appare la parola stampata; fonologicamente, riferendosi a come suona la parola; o semanticamente, riferendosi al significato della parola. Una volta archiviate, le informazioni devono essere mantenute. Alcuni studi sugli animali suggeriscono che la memoria di lavoro, che memorizza le informazioni per circa 20 secondi, è mantenuto da un segnale elettrico che viaggia attraverso una particolare serie di neuroni per un breve periodo di tempo. tempo metereologico.

Per quanto riguarda la memoria a lungo termine, è stato suggerito che l'informazione che riesce a consolidarsi in questo deposito sia conservata nella struttura di alcuni tipi di proteine. Con tutto, esistono numerosi modelli di come la conoscenza è organizzata nel cervello, alcuni basati sul modo in cui i soggetti umani recuperano i ricordi, altri basati sull'informatica e l'informatica e altri ancora basati sulla neurofisiologia.

Il modello della rete semantica, ad esempio, afferma che ci sono nodi che rappresentano concetti e che questi nodi sono collegati in base alla loro relazione. Ad esempio, in una rete semantica, la parola "sedia" potrebbe essere collegata a "tavolo", che può essere collegata a "legno", e così via. Un altro modello è il connessionista, che afferma che un pezzo di conoscenza è rappresentato semplicemente da uno schema di attivazione neurale piuttosto che dal significato.

Non esiste ancora un modello di organizzazione della conoscenza universalmente accettato, perché ognuno ha i suoi punti di forza e di debolezza, quindi sono necessarie ulteriori ricerche al riguardo.

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Il recupero delle informazioni

Una volta archiviate, le memorie devono essere eventualmente recuperate dall'archivio di memoria. Ricordare gli eventi passati non è come guardare una registrazione video. In realtà, ha più a che fare con un processo di ricostruzione di ciò che può essere accaduto sulla base dei dettagli che il cervello ha scelto di memorizzare ed è stato in grado di ricordare.

Il recupero delle informazioni è attivato da un segnale, uno stimolo ambientale che spinge il cervello a recuperare la memoria in questione. L'evidenza mostra che migliore è il segnale di recupero, maggiori sono le possibilità di ricordare qualcosa. È importante notare che il segnale di recupero può anche indurre una persona a ricostruire in modo errato un ricordo.

Le distorsioni nei ricordi possono verificarsi in diversi modi, inclusa la variazione della formulazione di una domanda. Ad esempio, semplicemente chiedendo a qualcuno se un'auto nera avesse lasciato la scena di un il crimine può far ricordare alla persona di aver visto un'auto nera durante un interrogatorio dopo. Ciò è stato costantemente osservato negli studi sui testimoni di casi giudiziari, che hanno dimostrato quanto sia facile manipolare e impiantare falsi ricordi.

Gli studi in questo campo indicano anche che la mente non è solo un registratore di eventi passivopiuttosto, lavora attivamente sia per archiviare che per recuperare informazioni. La ricerca mostra che quando una serie di eventi si verificano in una sequenza casuale, le persone li riorganizzano in sequenze che hanno senso quando cercano di ricordarli.

Il richiamo della memoria, quindi, richiede la rivisitazione delle vie nervose del formato codificando un ricordo, e la forza di quei percorsi determina quanto velocemente è può recuperare. detto recupero restituisce efficacemente una memoria archiviata a lungo termine alla memoria a breve termine o di lavoro, dove è nuovamente possibile accedervi, in una sorta di immagine speculare del processo di codifica.

Dopotutto, la memoria viene rimessa nella memoria a lungo termine, consolidandola e rafforzandola di nuovo. In definitiva, il nostro sistema di memoria è tanto complesso quanto efficiente, anche se c'è ancora molto da indagare.

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