Corso di aggiornamento la luce, gli occhi, il significato trento 15 febbraio 2008 - Istituto M. Buonarroti - Trento direzione: didattica e innovazione scolastica

1. Venerdì 15 febbraio 2008 “L’encefalo proteso sul mondo” Mauro Ceroni – Neurologo Università di Pavia conduce Maria Vittoria Reda aula magna “Michelangelo Buonarroti” Trento

2. I sensi sono il nostro punto di contatto con la realtà che ci circonda, contatto di soggettivo e oggettivo. Nihil est in intellectu quod non fuerit prius in sensu (San Tommaso)

3. “ Se tu osservi le cose, ti accorgerai che ogni punto di ciascun oggetto converge e si unifica in te; il tuo occhio diventa così il punto di convergenza e d’incontro di tutti i punti delle cose” Leonardo, Codice Atlantico (345 v.b.) ILLUMINAZIONE, SOGGETTO, OGGETTO LA LUCE, GLI OCCHI, IL SIGNIFICATO

4. Suono LA LUCE: ONDA ELETTRICA E MAGNETICA

6. LA LUCE COS’E’? I COLORI NELLA LUCE BIANCA

7. LA LUCE

8. L’OCCHIO LE LENTI LA LENTE: riconvogliando i raggi uscenti da ogni punto degli oggetti che affaccia, essa forma una mappa (“immagine”) del mondo reale

10. L’EVOLUZIONE HA “RE-INVENTATO” ALMENO 6 VOLTE L’OCCHIO (“A CAMERA”) CHE FORMA IMMAGINE cappesante

11. DUE MERAVIGLIE: IL CRISTALLINO E LA RETINA

13. IL CRISTALLINO: UN MATERIALE ELASTICO, CON UNA FORMA BEN DEFINITA, PERFETTAMENTE TRASPARENTE CELLULE SENZA NUCLEO, SENZA PIGMENTI, SENZA ORGANELLI NON IRRORATE DA SANGUE (tessuti fragili!! es. cataratta) MA ANCORA NON BASTA (CARTILAGINE!)

14. L’OCCHIO ORDINE E INCASTRO PERFETTO!

15. LA RETINA, IL NOSTRO FOTOSENSORE • è una pellicola di circa un decimo di millimetro di spessore • è formata da tre strati di cellule, con circa 120 milioni di cellule fotosensibili • origina direttamente dal sistema nervoso centrale: è un protendersi del cervello verso il mondo esterno!

16. TRE STRATI: CONI E BASTONCELLI: RILEVANO LA LUCE CELLULE BIPOLARI: SVOLGONO OPERAZIONI LOGICHE CELLULE GANGLIARI: TRASMETTITORI DIGITALI

19. TUTTO NASCE DA UNA PICCOLA MOLECOLA: IL “RETINALE” LUCE

20. photon

21. Cosa c’è, nei coni e nei bastoncelli, che li rende dei sensibilissimi recettori di luce? Milioni di molecole di una particolare proteina , chiamata opsina, combinata con una piccola molecola non proteica derivata dalla vitamina A, l’11- cis retinale. A seguito dell’assorbimento di luce avviene una reazione fotochimica di isomerizzazione che converte il retinale 11-cis in retinale tutto-trans . Questo piccolo movimento di atomi nella molecola del retinale viene avvertito dalla proteina alla quale esso è legato. L’opsina cambia leggermente la sua conformazione (cioè la disposizione dei suoi atomi nello spazio), in modo da accomodare la nuova struttura del retinale. Questa reazione fotochimica, l’unica in tutto il processo visivo, è alla base della visione in tutto il regno animale, e viene utilizzata (ad altri fini) persino da certi organismi unicellulari Il cambiamento conformazionale della rodopsina le permette di contattare ed attivare un’altra proteina (proteina Gt) la quale a sua volta contatta ed attiva un enzima (cGMP fosfodiesterasi, anch’essa una proteina). Questo enzima, quando attivato, promuove la degradazione di una piccola molecola, il GMP ciclico. L’abbassamento della concentrazione di GMP ciclico porta alla chiusura di un importante canale di membrana (un’altra proteina!) della cellula fotorecettrice. Questo canale, al buio, rimane aperto grazie alla sua interazione con il GMP ciclico, e permette l’ingresso nella cellula di ioni sodio e calcio carichi positivamente. In assenza di GMP ciclico, però, la chiusura del canale fa cessare l’ingresso di ioni. Questo determina un cambiamento dello stato elettrico della cellula ( iperpolarizzazione ) che viene comunicato alle altre cellule neurali della retina.

22. VARIANTI DELLA RODOPSINA: VARIANTI NELL’ASSORBIMENTO DEL COLORE

23. VEDERE TRE COLORI PER VEDERLI TUTTI

24. a RGB pixels

31. COME UNA MACCHINA FOTOGRAFICA (DIGITALE)?

32. CELLULE BIPOLARI nel contatto tra neuroni: eccitazione (+) inibizione (-) operazioni logiche! colore contrasto e anche: buio movimento

33. CELLULE GANGLIARI: convertitori analogico-digitale impulso di luce input dalle bipolari: analogico output lungo gli assoni: digitale

34. LUCE IMPULSI

36. UN MILIONE DI FIBRE 100 MILIONI DI IMPULSI AL SECONDO

37. DOVE VIENE INVIATO QUESTO IMPRESSIONANTE FLUSSO DI DATI?

40. V1 V2 (MISTERIOSI) FLUSSI DI INFORMAZIONE

47. Agnosie visive: alterazioni visive dovute a lesioni delle aree associative Agnosia degli oggetti: il paziente vede perfettamente, è cosciente e lucido, non ha disturbi del linguaggio, ma non può denominare gli oggetti che vede, né attribuirli alla classe generale di appartenenza. Se tocca l’oggetto lo denomina immediatamente. La lesione è unilaterale al passaggio occipito-temporale dell’emisfero dominante o più frequentemente bilaterale Prosopagnosia: incapacità di riconoscere facce familiari pur potendone descrivere le fattezze e ad apprendere nuove facce. La lesione è bilaterale nelle parti ventro-mediali occipito-temporali Agnosia spaziale dell’ambiente: il paziente non riesce ad orientarsi negli spazi familiari: casa, quartiere: la lesione è localizzata al passaggio temporo-occipitale dell’emisfero non dominante Simultagnosia: il paziente non è più in grado di cogliere la scena nel suo insieme e talora di esplorare visivamente lo spazio. La lesione ha sede nella parte infero-laterale del lobo occipitale dominante

48. Agnosie visive da disconnessione Disturbi associativi visivi possono essere provocati anche da interruzione di vie di connessione senza alterazioni della corteccia cerebrale. Se un’ischemia cerebrale lede l’area visiva primaria V1 a sinistra e interrompe le vie che connettono l’area visiva di dx con il centro del linguaggio, il paziente vede perfettamente con gli emicampi di sinistra, riconosce le singole lettere, ma non può più leggere (alessia)

49. MA LA NOSTRA ESPERIENZA E’ UNITARIA!

52. VISION

55. Il vedere è il risultato della concomitanza di moltissimi fattori naturali che vanno dalla natura della radiazione elettromagnetica, alla complessa impalcatura biologica per la trasduzione del segnale, alla sofisticata elaborazione dell’immagine da parte di retina e cervello. Disegno di Anna Zeligowski

56. L’uomo che vede è sempre teso al conoscere, al capire ciò che vede. Il vedere umano è esso stesso, intrinsecamente, una investigazione sulla verità. A partire dalla struttura della retina, che da subito elabora, fino all'io cosciente che nel vedere mette all'opera il suo desiderio di verita’ e la sua storia Quando ogni mattina apriamo gli occhi, lo facciamo su quello stesso mondo che da una vita intera stiamo imparando a conoscere: un mondo che non ci viene dato così com’è, ma che noi costruiamo attraverso un susseguirsi incessante di esperienza, categorizzazione, memoria, riconnessione. Oliver Sacks, da “Vedere e non vedere” in “Un antropologo su Marte”

58. " Il fatto che un fenomeno così fondamentale come lo stato di coscienza derivi dalla sollecitazione di un tessuto nervoso, è una cosa tanto inesplicabile quanto la comparsa del Genio quando Aladino strofina la sua lampada " T. H. Huxley, 1866 " Nessuno ha mai fornito una spiegazione accettabile di come l'esperienza della rossità del rosso nasca dall'attività del cervello ” Francis Crick, Christof Koch, Nature neuroscience february 2003

59. Quando noi pensiamo e percepiamo, nel nostro cervello avviene un’impressionante esplosione di attività dei neuroni. Ma questo non è tutto, c’è anche un aspetto soggettivo dell’esperienza. Quando io vedo qualcosa, per esempio, faccio esperienza del mondo che c’è di fronte a me, pieno di colori e di forme, di profondità, di luci e di ombre. Quando odo, sento per esempio il suono di un clarinetto in lontananza. Quando penso, percepisco lo svolgersi del mio pensiero cosciente. Questi sono tutti elementi di quello straordinario film interiore nel quale viviamo. Ciò che rende così difficile il problema della coscienza è che sembra essere al di là delle funzioni oggettive svolte dal cervello. Possiamo ipotizzare che fra cento o duecento anni le neuroscienze avranno completato la spiegazione delle funzioni cerebrali implicate nell’atto del vedere. I fotoni colpiscono la retina. L’informazione è inviata lungo il nervo ottico fino alla corteccia visiva. Tutto questo viene integrato dalle aree frontali del cervello e produce un comportamento: le cose che facciamo, ciò che diciamo. Eppure, anche quando le neuroscienze avranno ottenuto una spiegazione completa di queste funzioni, potrebbe rimanere ancora un’ultima questione da risolvere: perché l’esecuzione di queste attività cerebrali è accompagnata dall’esperienza consapevole? David Chalmers per il Meeting

63. 29 Vedere è incontrare la realtà L’io è fatto di due realtà diverse. Tentare di ridurre l’una all’altra sarebbe negare l’evidenza dell’esperienza che diverse le presenta. Queste due realtà con caratteristiche irriducibili possono essere chiamate in modi diversi: le hanno chiamate materia e spirito, corpo e anima. Quello che è importante è tener ben ferma l’irriducibilità dell’una all’altra. (Luigi Giussani)