emozioni
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Meccanismi cellulari e molecolari
Gli avanzamenti condotti dalle neuroscienze nello studio dei meccanismi cellulari e molecolari delle emozioni si basano principalmente sul paradigma del condizionamento classico o pavloviano (➔ apprendimento). Gli sforzi si sono concentrati sulla caratterizzazione del meccanismo del condizionamento classico alla paura, con un approccio multidisciplinare che va dalle molecole alla plasticità sinaptica e dai circuiti cerebrali all’esperienza emotiva mentale.
Il caso paradigmatico del condizionamento classico alla paura
Il condizionamento classico è una procedura comportamentale usata per accoppiare uno stimolo ambientale neutro a circuiti che mediano risposte fisiologiche. L’applicazione del condizionamento pavloviano al circuito che media la risposta alla paura è stata ampiamente usata da Joseph LeDoux e collaboratori. Tale procedura consiste nel presentare uno stimolo neutro dal punto di vista emotivo, o stimolo condizionato (CS, Conditioned Stimulus), per es. un suono, in associazione a uno stimolo avversivo, o stimolo incondizionato (UCS, UnConditioned Stimulus), solitamente una scossa elettrica, che evoca una reazione fisiologica specie-specifica, non appresa e involontaria. Dopo più accoppiamenti, la sola presentazione dello stimolo CS (il suono) acquista, anche in assenza dell’UCS, la capacità di elicitare le risposte fisiologiche e comportamentali tipiche della reazione a stimoli pericolosi: comportamenti di difesa (risposta di immobilita o di fuga), risposte del sistema neurovegetativo (cambiamenti della pressione sanguigna e nel battito cardiaco), risposte neuroendocrine (rilascio di ormoni). Il condizionamento alla paura ha una grande valenza adattativa, consentendo all’individuo di ampliare il repertorio di segnali in grado di attivare le risposte evolutivamente programmate per rispondere a situazioni di pericolo. Il vantaggio per lo sperimentatore consiste nel fatto che si tratta di una procedura veloce e semplice da indurre, che produce effetti di lunga durata e facilmente misurabili. L’amigdala ha un ruolo chiave nell’analisi degli stimoli ambientali potenzialmente pericolosi e nell’estrinsecazione del comportamento della reazione di paura. Pertanto, il corretto funzionamento dell’amigdala è necessario per il condizionamento pavloviano alla paura. Nel paradigma del condizionamento classico alla paura, l’inattivazione dell’amigdala durante le sessioni di condizionamento impedisce l’instaurarsi dei processi di apprendimento. Se l’inattivazione è effettuata immediatamente dopo il periodo di apprendimento, essa non interferisce con la possibilità che si instauri il meccanismo di condizionamento e non ha effetto sulla memoria successiva. L’amigdala riceve le informazioni sensoriali sul mondo esterno a livello del nucleo laterale (LA, Lateral Amygdaloid nucleus): gli stimoli uditivi arrivano all’LA sia dal talamo sia dalla corteccia uditiva, ed entrambe le vie possono essere coinvolte nella mediazione del condizionamento di uno stimolo uditivo semplice. Danni al nucleo laterale dell’amigdala interferiscono con la possibilità di apprendimento del condizionamento alla paura. L’LA proietta direttamente al nucleo centrale dell’amigdala, che sembra essere invece responsabile dell’esecuzione di alcune delle risposte al condizionamento. Poiché le cellule dell’LA, oltre a rispondere agli stimoli uditivi, rispondono anche alla stimolazione dolorosa, tale centro presenta i requisiti necessari per essere identificato come la struttura cerebrale in cui ha origine il condizionamento classico alla paura.
Meccanismi molecolari del condizionamento alla paura
Studi condotti su modelli animali hanno permesso di approfondire la conoscenza dei meccanismi cellulari e molecolari alla base del condizionamento classico alla paura. Registrazioni di singole cellule dall’LA dell’amigdala hanno evidenziato cambiamenti nella risposta delle cellule che inizialmente rispondevano al CS dopo che esso era stato più volte accoppiato all’UCS. La plasticità nell’amigdala è stata studiata anche mediante il paradigma dell’LTP, ossia il potenziamento a lungo termine (➔), una forma di plasticità sinaptica evocata da stimoli ad alta frequenza, simili a quelli che promuovono l’apprendimento. A livello intracellulare, il processo che porta all’apprendimento inizia con l’ingresso di calcio, coincidente con l’arrivo dei potenziali di azione; l’aumento di calcio attiva un complesso insieme di proteine chinasiche e di fattori di trascrizione, che promuovono l’espressione genica e, da ultimo, la sintesi di proteine necessarie per la stabilizzazione dei circuiti. La forma più nota di LTP è stata descritta nell’area CA1 (area 1 del Corno di Ammone) dell’ippocampo e coinvolge l’interazione tra il glutammato presinaptico e due classi di recettori postsinaptici. Il glutammato si lega ai recettori alfa-ammino-3- idrossi-5-metil-4-isoxazolone propionato (AMPA) e depolarizza la cellula postsinaptica. La depolarizzazione rende possibile il legame del glutammato a un’altra classe di recettori essenziali per l’induzione dell’LTP, i recettori N-metil-D-aspartato (NMDA); il calcio entra nella cellula tramite i recettori NMDA e innesca la serie di eventi intracellulari sopra descritti, stabilizzando così i cambiamenti per lungo tempo. Nell’amigdala l’LTP è stato studiato soprattutto nei nuclei laterale e basale, confermando il ruolo dei recettori NMDA. L’induzione dell’LTP facilita il processo che naturalmente porterebbe al condizionamento dello stimolo neutro. Infusioni di farmaci che provocano il blocco dell’induzione dell’LTP prima dell’accoppiamento CS-UCS impediscono il condizionamento.